Wat is fracken? Voors en tegens

Fracking, een afkorting voor hydraulisch breken, is een specifieke boortechniek waarmee mijnwerkers olie en aardgas kunnen winnen uit diep onder het oppervlak begraven rotsen. Met andere woorden, het vergemakkelijkt het herstel van moeilijk bereikbare natuurlijke hulpbronnen.

Hoewel deze technologie in de jaren vijftig werd geperfectioneerd, blijft het tot op heden een groot controversieel onderwerp, zowel ecologisch als politiek.

Hieronder bespreken we het proces van fracking, de geschiedenis en de impact ervan op de samenleving. We gaan ook de toekomst van deze techniek verkennen.

Hoe werkt fracken?

Een schematische weergave van het proces | Afbeelding met dank aan:Mike Norton

Volgens de United States Environmental Protection Agency of EPA is fracking een Well-stimulatieproces dat de totale hoeveelheid natuurlijke hulpbronnen, zoals olie en aardgas gewonnen uit schalie en andere rotsformaties, aanzienlijk verhoogt.

De hydraulische breektechniek bestaat uit twee componenten. Een daarvan is hydraulisch boren, eerst verticaal en daarna horizontaal. De andere bestaat uit het onder hoge druk pompen of injecteren van fracking-vloeistoffen (daar zullen we zo op ingaan) in de geboorde put.

Waaruit bestaat "frackingvloeistof"?

Over het algemeen is de hydraulische frackvloeistof meestal water gemengd met verschillende chemicaliën, waaronder zuren, smeermiddelen en alcohol. Daarnaast worden ook kleine hoeveelheden kleine vaste deeltjes zoals zand toegevoegd. Deze deeltjes staan ​​bekend als "proppants".

Hoewel onbehandeld zand een conventioneel steunmiddel is, is het in de loop van de tijd vatbaar voor het ontstaan ​​van fijne deeltjes (afname van de grootte). En om de ideale korrelgrootte te behouden, wordt zand vaak bedekt met hars om speciaal zand te creëren (Curable Resin Coated Sand). Andere alternatieven, zoals bauxiet (gesinterd) en keramiek zijn er ook.

De United States Environmental Protection Agency heeft gemiddeld 14 chemicaliën geïdentificeerd die worden gebruikt in hydrofractureringslocaties in het land. Ethanol, zoutzuur en petroleumdestillaten waren misschien wel de meest voorkomende onder hen.

Het proces

Een hydrofracking opgezet in North Dakota | Afbeelding met dank aan:Joshua Doubek

Het Fracking-proces begint met een verticaal geboorde put die tot 3 km onder het aardoppervlak kan reiken. Zodra de verticale put een bepaalde diepte bereikt (waarop mineraalrijk gesteente ligt), maakt hij een bocht van 90 graden en gaat horizontaal verder. Volgens een publicatie van de Texas A&M University kan de horizontale boring zich uitstrekken tot 1,6 km vanaf het snijpunt.

Nadat het boren voorbij is, wordt de put ingekapseld; er wordt een geharde, holle buis (van staal of cement) ingebracht om het morsen van koolwaterstoffen en frackingvloeistoffen in de ondergrondse waterbronnen te stoppen.

De frackvloeistof wordt vervolgens onder extreem hoge druk in de put geïnjecteerd. Dit proces wordt vaak uitgevoerd bij meer dan 62.000 kilopascal drukniveaus, wat ongeveer 9.000 psi of pond per vierkante inch is.

Bij hoge drukken veroorzaakt de frackvloeistof scheuren en spleten in gesteenten waar koolwaterstoffen (olie en aardgas) vrijelijk doorheen kunnen stromen. De zanddeeltjes of stutmiddelen zijn er om deze scheuren open te houden, zelfs nadat de druk is opgeheven, waardoor de voortdurende afgifte van waardevolle hulpbronnen wordt gegarandeerd.

Samen met de ingesloten olie en gas wordt een grote hoeveelheid afvalwater of 'flowback'-vloeistof uit de put geloosd. De terugvloeivloeistof bevat water en verschillende giftige verontreinigingen, waaronder zware metalen, radioactieve materialen en andere toxines.

Een open putmond | Afbeelding met dank aan:Joshua Doubek

Het afvalwater voor hydraulische frackingputten kan worden verwijderd of na behandeling worden hergebruikt. Beide methoden hebben echter hun complicaties.

De geschiedenis van fracken

Het eerste geregistreerde gebruik van rotssimulatietechniek dateert uit de jaren 1860. Dynamites werden vaak gebruikt om de totale output van olie uit geologische formaties te verhogen. Het idee vormde de basis voor de 'exploding torpedo'-techniek, die in 1865 werd ontwikkeld door kolonel Edward A.L. Roberts, een veteraan uit de Amerikaanse Burgeroorlog.

Hier werden jerrycans met explosieven (aanvankelijk buskruit of nitroglycerine) in de put vastgebonden, die al gevuld is met water om het effect van de ontploffing te maximaliseren. Torpedo-explosies zouden het minerale gesteente breken en de paraffinewas verwijderen die zich in de loop van de tijd opbouwt om de ononderbroken stroom van olie te vergemakkelijken.

Voordat de torpedo's met nitroglycerine gevuld waren, werd kokend water of benzeen in putten gegoten om te proberen de paraffine op te lossen.

De moderne versie van hydraulisch fracken werd eind jaren veertig in de Verenigde Staten geïntroduceerd.

De voordelen en economische effecten

De hydraulische fracking-techniek stelt energiebedrijven niet alleen in staat om waardevolle hulpbronnen uit moeilijk bereikbare reservoirs te halen, maar deze in grotere hoeveelheden te verkrijgen (vergeleken met conventionele methoden).

Hoewel fracking vooral wordt gebruikt bij de winning van olie en aardgas, kan het ook onder een aantal andere omstandigheden worden toegepast. Het kan bijvoorbeeld grondwaterputten stimuleren of helpen bij het afvoeren van afval diep in de rotsen.

De opmerkelijke groei van fracking-technologie in de Verenigde Staten heeft de olie- en gasproductie van het land drastisch verbeterd. In 2008 overtrof de totale aardgasproductie van het land die van Rusland om de grootste aardgasproducent ter wereld te worden.

Even terzijde:het land is Saoedi-Arabië voorbijgestreefd om in 2013 de grootste olieproducent ter wereld te worden.

Grootste aardgasproducerende landen | Afbeelding met dank aan:Statista

De wereldwijde vraag naar aardgas zal alleen maar toenemen. Volgens McKinsey, een managementadviesbureau, verwacht in 2019 de vraag naar LNG (vloeibaar aardgas) met 3,6 procent per jaar te stijgen tot 2035.

Met zijn uitgebreide schaliegasreserves en geavanceerde frackingtechnologie zullen de Verenigde Staten naar verwachting in dezelfde periode meer dan de helft van het aardgas in de wereld leveren.

Studies die zijn uitgevoerd om het economische aspect van fracking te bepalen, zijn overwegend positief. Een rapport uit 2017 van de Brookings Institution geeft aan dat alleen al de winning van schaliegas de consumentenvoordelen per persoon heeft verhoogd tot $ 432 in de regio West South Central van de Verenigde Staten.

Bovendien heeft het toegenomen fracken de jaarlijkse gasuitgaven van het land aanzienlijk verlaagd. De totale jaarlijkse economische winst van deze techniek is ongeveer $ 74 miljard.

Fracking kan echter nadelige gevolgen hebben voor economische sectoren zoals de landbouw. Ten minste één onderzoek heeft uitgewezen dat de productiviteit van geïrrigeerde gewassen in een stad met 5,7 procent afneemt wanneer er een put in de buurt wordt geboord (straal van 11-20 km). Volgens hetzelfde onderzoek verloor de Canadese provincie Alberta in 2014 ongeveer $ 14,8 miljoen aan landbouwinkomsten.

Is fracken veilig? Het is effect op het milieu en de samenleving

Het lijdt geen twijfel dat uitgebreide fracking de Amerikaanse energiemarkt heeft getransformeerd en ze de komende honderd jaar zelfvoorzienend heeft gemaakt. Het heeft de Amerikaanse economie een boost gegeven en veel landen over de hele wereld hebben geprobeerd hetzelfde na te streven.

De technologie krijgt echter ook in de Verenigde Staten veel kritiek te verduren.

Mars voor schone energie in Philadelphia (2016) | Mark Dixon/Flickr

Het gebruik van hydrofracturering gedurende een lange periode kan op meer dan één manier schadelijk zijn voor het milieu. Grondwaterverontreiniging, frequente aardbevingen, geluidsoverlast, hoog waterverbruik, klimaatverandering en algemene gezondheidsrisico's zijn in verband gebracht met fracking.

Decennia lang trekken tegenstanders van fracking het op tegen degenen die het steunen. De voorstanders van hydraulisch fracken noemen vaak de economische voordelen en het feit dat aardgas een veel schonere vervanging is voor steenkool.

De grootste zorg bij het gebruik van deze technologie is de verontreiniging van grondwater en oppervlaktewater. In 2016 suggereert een onderzoek van Dominic DiGiulio, een voormalig EPA-wetenschapper, dat waterputten in Pavillion (Wyoming) vervuild zijn met schadelijke chemicaliën die worden gebruikt in frackingvloeistof. Er zijn ook andere soortgelijke bevindingen gedaan. Een potentieel hoog risico op grondwaterverontreiniging en luchtverontreiniging door hydraulisch fracken werd geïdentificeerd in een rapport van 2012 van het directoraat-generaal Milieu van de EU.

De enorme hoeveelheid water die nodig is in frackvloeistof is ook een groot probleem. Een hydraulische fracking-installatie van gemiddelde grootte (enkele put) gebruikt maar liefst 3,5 miljoen gallons water, terwijl het ongeveer 5 miljoen gallons is voor grote.

Het proces van vloeistofinjectie bij hydraulisch fracken wordt vaak geassocieerd met geïnduceerde trillingen. Hoewel deze trillingen meestal kleinschalig zijn, zijn er maar weinig die groot genoeg zijn om materiële schade te veroorzaken. Bijna 8 miljoen mensen in de Amerikaanse staten Colorado, New Mexico, Texas, Kansas en Oklahoma lopen naar verluidt het gevaar van door fracking veroorzaakte aardbevingen.

Fracking heeft ook zowel onmiddellijke als langdurige gezondheidseffecten. Een voorlopige studie uitgevoerd door de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention (CDC) in 2014, vermoedt dat werknemers in een hydrofracking-faciliteit worden blootgesteld aan gevaarlijke niveaus van benzeen (een chemische verbinding die het risico op kanker verhoogt). Ze kunnen ook andere ernstige aandoeningen krijgen, zoals silicose.

Lezen: Wat zijn de mogelijkheden van het mijnen van asteroïden met behulp van bacteriën?

Fracken in andere regio's van de wereld

Afgezien van de Verenigde Staten wordt hydraulisch fracken in andere landen over de hele wereld uitgevoerd, althans tot op zekere hoogte. Fracking bevindt zich momenteel in de beginfase van ontwikkeling in Zuid-Afrika. Het is relatief wijdverbreid in Canada, met meer dan 356 actieve boorplatforms in 2012.

Europese landen zoals Duitsland en het Verenigd Koninkrijk omarmden de fracking-technologie in de jaren zeventig. Tegenwoordig hebben deze landen het echter ofwel volledig verboden, ofwel tijdelijk verboden.

In 2011, na landelijke protesten, werd Frankrijk het eerste land dat het gebruik ervan volledig verbood.

Overheidsvoorschriften

Landen die momenteel de hydraulische fracking-technologie (tot op zekere hoogte) gebruiken, hebben op zijn minst enkele regels en voorschriften op nationaal, staats- en lokaal niveau.

In de Verenigde Staten is fracking vrijgesteld van het vrijgeven van details over de chemicaliën die in het proces worden gebruikt (anders verplicht door de Safe Drinking Water Act). Hoewel staten verplicht zijn de federale wetgeving te volgen, kunnen ze vangnetten en voorschriften invoeren. Verschillende staten, waaronder Texas, Wyoming en Michigan, eisen dat mijnbouwbedrijven dergelijke details bekendmaken.

Lees:12 moeilijkste mineralen ter wereld | Op de schaal van Mohs

Vermont werd de eerste Amerikaanse staat die fracking in 2012 verbood. Drie jaar later volgde New York.