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在西约克郡诺廷利煤矿工作的矿工。2012年6月。图片来源/ Alamy Stock Photo
2012年6月,西约克郡诺廷利Kellingley煤矿的矿工。 图片来源/ Alamy Stock Photo
温室气体和气溶胶
2020年3月24日16:06

研究发现,煤矿比石油和天然气部门排放更多的甲烷

Josh Gabbatiss

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03.24.20
Josh Gabbatiss

Josh Gabbatiss

24.03.2020 |下午4:06
温室气体和气溶胶 研究发现,煤矿比石油和天然气部门排放更多的甲烷

根据一项新的研究,煤矿的甲烷排放量可能是之前估计的两倍多。

化石燃料行业据悉作为大气甲烷的最大来源之一,主要是由于石油和天然气生产泄漏。

然而,一篇新的论文发表在清洁生产杂志这表明,煤炭开采实际上可能是导致温室气体水平上升的更大因素,未来几年的排放量将大幅增加。

考虑到废弃很久之后仍在继续渗入甲烷的老煤矿的影响,这一点就更加明显了。迄今为止,遏制矿井甲烷排放的努力一直受到限制。

新研究的作者称,可用数据中存在相当大的差距,其结果基于来自唯一可用信息的国家的外推。

然而,他们的发现是字符串中的最新结果的论文表明化石燃料工业的甲烷排放已经“严重低估了”。

煤矿甲烷

甲烷是由自然资源产生的,比如湿地,以及人类活动,如农业和化石燃料的生产。

虽然有相当多的不确定性化石燃料约占总量的五分之一,以前的工作已经表明石油和天然气生产是最大的贡献者。

与此同时,煤每单位能量比天然气多释放75%的二氧化碳,但在甲烷方面却相对被忽视了必威体育在线注册更有力的温室气体。

波兰贝尔查图露天煤矿鸟瞰图。资料来源:Łukasz Szczepanski / Alamy Stock Photo
波兰贝尔查图露天煤矿鸟瞰图。资料来源:Łukasz Szczepanski / Alamy Stock Photo

但煤也是甲烷的来源之一。瓦斯从煤层中逸出,通常通过通风系统抽吸,以确保矿工的安全环境。

煤矿甲烷(CMM)相对较低。但在最近的世界能源展望必威体育在线注册(WEO),于2019年11月发布国际能源机构必威体育在线注册国际能源署(IEA)试图将全球总量量化,最终确定为每年运营中的煤矿产出的4000万吨。

国际能源署表示,煤矿越深、监管越少的国家,这些“间接”甲烷排放水平就越高,而中国是迄今为止最大的贡献者。

考虑到它对气候的影响相对于二氧化碳,媒体报道该报告将这些排放与国际航空和航运部门的综合影响进行了比较。IEA估计,2018年的煤炭排放量为7900万吨,约为其估计的油气业务排放量的一半。

然而,这项新的研究估计,到2020年,CMM将远远高于这个数字,约1350亿立方米,相当于约9200万吨甲烷。

作者还注意,他们首次制定了一种估算旧矿业地点的全球甲烷排放的方法,这对废弃的矿山甲烷(AMM)表示相当大的作用,这在过去一直在很大程度上被忽视了。在对此进行保解时,2020年的煤甲烷排放量增加到114mt。

作者称,使用2010年的基准年,甲烷排放量也高于其他近期引用的研究和库存。

他们计算出那年的总产量为85吨,比去年的产量高出50%左右社区排放数据系统(CEDS)和双倍全球大气研究排放数据库埃德加值。

不确定的造型

为了获得更新的估计,研究人员开发了一种计算CMM的新模型。

通过排放因子,中央计算是简单 - 将煤炭生产或吨煤炭乘以,排放因子是每吨煤炭释放多少甲烷(在立方米)。

随着煤炭生产数据在研究中相对均匀,纳扎尔博士Kholod联合全球变革研究所他告诉碳简报,他们对甲烷排放的较高估计主要是他们使用的排放因必威手机官网子的结果。

一些研究将提取的煤中的瓦斯含量作为一个简单的排放因子,但这并不能解释从周围煤层中逸出的所有甲烷。Kholod说,建立一个“排放系数”乘以气体含量可以提供一个更现实的甲烷排放总量的估计。

只有很少的国家数据可以计算这个数字,Kholod说,国际能源署没有提供他们使用的排放因素或如何得出这些因素的细节。

根据Kholod的说法,他的团队基于来自美国和乌克兰煤矿的相对详细数据集的排放因子系数。这导致值为1.7,这在建立的范围内previou年代的工作

将该价值乘以其煤气内容的估计,给出了分析所需的排放因素。

然而,由于甲烷的测量方式、煤的类型和矿井的深度等问题,仍然存在很多不确定性。所有这些在不同国家之间可能存在很大差异,而这项研究是根据美国和乌克兰的数据进行全球推断的。

在研究中,Kholod和他的团队指出,鉴于这些不确定性,CMM水平可能大约是估计值的三分之一或低。除了在煤矿的更好的数据收集之外,还提到了使用卫星数据独立感测的可能性观察估算。

Marielle Saunois博士,谁领导全球甲烷预算并没有参与这项新的研究,他告诉碳简报,由于各种复杂的因素,计算一个全球甲烷的估计是非常具有必威手机官网挑战性的。她还说,科洛德的数字与之前的尝试并不像最初那样遥远:

“如果你把他们的不确定性和其他估计的不确定性放在一起,在某个点上就会有重叠。”

“谜题的一部分”

Kholod说他们的作品“在数据收集和报告中揭示了很多差距”,但他的团队不是第一个提出化石燃料行业的甲烷排放的崩盘。

具体来说,他指出了最近,广泛的宣传纸由Benjamin Hmiel博士领导的研究小组认为,化石燃料的甲烷排放量可能比之前认为的要多25-40%。“Hmiel博士和他的同事使用了不同的方法,但得出了非常相似的结论,”他说。

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Hmiel告诉碳简报,他必威手机官网同意这份新论文为他的工作提供了进一步的支持,他的工作无法区分来自煤炭、石油和天然气的排放。

然而,他表示,煤炭只是“谜团的一部分”,本身不足以解释甲烷库存之间的差异。“石油和天然气的排放是可能更高比报告的那么,“他说。

捕获气体

科洛德和他的同事们研究的主要目标是预测和预测煤矿对未来甲烷排放的贡献。

它是基于“中间路线”社会经济发展情况SSP2,具有不同的代表性浓度途径(rcp)来考虑不同程度的气候行动,因此也包括煤炭生产。

该研究发现,尽管在低排放情景(RCP2.6,对应于升温低于2摄氏度)中,CMM在2020年后下降(见下图),但煤矿开采产生的甲烷在大多数途径中继续上升。

虽然活跃矿井的排放量仍趋于较大,但分析表明,将AMM纳入甲烷核算是重要的。

CMM的排放量与煤炭生产有关,但即使采取重大的气候行动,废弃场所的排放量也可能继续增长,或至少保持不变。

不同RCP情景下甲烷排放的图表。虽然煤矿甲烷(CMM)和废弃矿井甲烷(AMM)在未来几十年都将增加,但废弃矿井甲烷(AMM)受积极减缓行动的影响小于CMM。所有的线条都是基于“中间道路”的社会经济发展情景(SSP2),较深的颜色表示更极端的气候行动,包括削减煤炭产量。资料来源:Kholod等人(2020年)

不同RCP情景下甲烷排放的图表。虽然煤矿甲烷(CMM)和废弃矿井甲烷(AMM)在未来几十年都将增加,但废弃矿井甲烷(AMM)受积极减缓行动的影响小于CMM。所有的线条都是基于“中间道路”的社会经济发展情景(SSP2),较深的颜色表示更极端的气候行动,包括削减煤炭产量。资料来源:Kholod等人(2020年)

预测突出了防止煤矿释放甲烷的重要性。但是,正如它所展示的那样,将气体储存能量生产或烧掉它的策略必威体育在线注册不是广泛实施。

国际能源署估计大约45%的油气甲烷排放可以在没有净成本中避免,甚至是负成本,甚至导致从被捕获的气体赚钱。

“对煤炭来说很难做到这一点,”戴夫琼斯来自气候智库余烬他告诉碳简报(Carbon Brief)。必威手机官网他说,与石油和天然气不同的是,煤中的甲烷不是以纯形式释放出来的,而且捕获成本很高。

根据国际能源署的数据,通过矿井通风系统的空气中甲烷含量不到1%。

对于Kholod来说,这再次强调了需要改进数据收集:

“当正在开采的矿井被关闭时,重要的是保存有关矿井的信息,并为矿井未来提取AMM做好准备……很明显,从关闭的矿井中提取的甲烷将在未来几年成为一个问题。”

Kholod, N.等人(2020)即使煤炭产量下降,全球煤炭开采产生的甲烷排放量仍将继续增长,《清洁生产杂志》,doi: 10.1016 / j.jclepro.2020.120489

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