La combinación de satélites permite identificar potentes fuentes de metano con alta precisión

Según un trabajo realizado por los investigadores del grupo LARS (UPV-IIAMA), Itziar Irakulis Loitxate y Luis Guanter, en colaboración con el centro de investigación SRON (Países Bajos) y el organismo Environmental Defence Fund

Plumas de metano detectadas con el satélite hiperespectral ZY1 en el campo Goturdepe de la costa oeste de Turkmenistán. Mapa de fondo de Bing Maps


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“La combinación de distintos satélites espaciales ha permitido destapar el origen puntual de las enormes cantidades de metano que desde hace años se registran en la costa oeste de Turkmenistán, debidas a emisores de rápido arreglo ligados a instalaciones de petróleo”.

Esta es la principal conclusión obtenida en el artículo “Satellites detect abatable super-emissions in one of the world's largest methane hotspot regions, realizado por los investigadores del grupo LARS (Land and Atmospheric Remote Sensing) del IIAMA-UPV, Itziar Irakulis Loitxate y Luis Guanter, en colaboración con Joannes D. Maasakkers e Ilse Aben (SRON Netherlands Institute for Space Research) y, Daniel Zavala Araiza (Enviromental Defence Fund).

El estudio, que ha sido publicado en la revista científica “Environmental Science & Technology”, realiza una radiografía completa de las fuentes puntuales de emisión de metano en la costa oeste de Turkmenistán, una de las mayores regiones emisoras a nivel global.

“El metano es un gas de efecto invernadero de corta vida (alrededor de 10 años) pero con un potencial de calentamiento global mucho mayor que el CO2”

“Durante los últimos años, las emisiones de metano han ido aumentando exponencialmente año tras año, comprometiendo el cumplimiento del objetivo del Acuerdo de París de limitar el calentamiento global a muy por debajo de los 2°C de temperatura (preferiblemente a 1,5), en comparación con los niveles preindustriales. El metano es un gas de efecto invernadero de corta vida (alrededor de 10 años) pero con un potencial de calentamiento global mucho mayor que el CO2. Por tanto, la reducción de sus emisiones es clave en la lucha contra el cambio climático a corto y medio plazo”, asevera la autora principal del estudio, Itziar Irakulis Loitxate.

Entre las distintas fuentes de emisiones metano destacan aquellas procedentes de la producción y transporte de combustibles fósiles como el petróleo y gas, ya que generalmente derivan de eventos impredecibles como “fugas en las conducciones, un mal funcionamiento de las instalaciones o condiciones anómalas”. Estos eventos dan lugar a las conocidas “superemisiones” que representan un porcentaje significativo de las emisiones totales. 

“Un monitoreo continuo de estas instalaciones permitiría dar alertas tempranas de escapes y reducir al mínimo el tiempo que dura la emisión. No obstante, los métodos tradicionales de vigilancia difícilmente pueden cubrir de forma regular las grandes instalaciones de gas y petróleo. En ese contexto, los satélites están demostrando ser toda una revolución” destaca el responsable del grupo LARS, Luis Guanter.

“La observación desde satélite permite llegar a lugares que de otra forma no se podrían vigilar y ser conscientes de eventos que hasta ahora pasaban desapercibidos”

En este sentido, Itziar añade que la observación desde satélite “permite llegar a lugares que de otra forma no se podrían vigilar y ser conscientes de eventos que hasta ahora pasaban desapercibidos”.

Por todo ello, con este artículo se demuestra cómo los satélites pueden ser instrumentos eficaces para la detección y monitoreo de emisiones durante largos períodos de tiempo, centrándose para ello en uno de los mayores puntos calientes de emisiones de metano del mundo, y del que apenas había información hasta ahora.

Plumas de metano detectadas con el satélite hiperespectral ZY1 en el campo Goturdepe de la costa oeste de Turkmenistán. Mapa de fondo de Bing Maps.

 

Trabajo desarrollado

Para llevar a cabo la investigación se ha hecho uso de la sinergia de datos de diferentes satélites, primero acotando las áreas de mayor concentración de metano a escala regional con los satélites de baja resolución, y después “haciendo zoom” en esas áreas con satélites de alta resolución.

Combinando los datos del sensor TROPOMI de baja resolución, con las imágenes de los satélites hiperespectrales de alta resolución PRISMA y ZY1, y el satélite multiespectral Sentinel-2, se han identificado 29 fuentes de emisión activos entre 2017 y 2020 en la costa oeste de Turkmenistán.

Por otra parte, utilizando el registro histórico de imágenes de los satélites Landsat 4, 5, y 8 (1984 - presente) se ha hecho el seguimiento de cada una de estas fuentes para determinar su frecuencia de emisión y antigüedad.

“La metodología desarrollada en esta investigación abre la puerta a nuevos estudios que pueden ayudarnos a entender la evolución de las emisiones en el pasado y como hemos llegado hasta este punto”

Esta es la primera vez que se utilizan los datos históricos de Landsat para retroceder en el pasado y detectar emisiones de metano en alta resolución. La metodología desarrollada en este estudio abre la puerta a nuevos estudios que pueden ayudarnos a entender la evolución de las emisiones en el pasado y como hemos llegado hasta este punto”, destaca Itziar Irakulis Loitxate.

Finalmente, se han utilizado las imágenes de muy alta resolución del catálogo histórico de Google Earth, Bing Maps y ESRI para identificar la fuente o tipo de instalación emisora. Gracias a las múltiples detecciones de emisión de una misma fuente a una resolución de 20-30 metros se ha podido determinar con precisión las coordenadas del origen, y, en la mayoría de los casos, atribuirlas a una instalación concreta.

“Los principales resultados revelan que las grandes cantidades de metano emitidas en la costa oeste de Turkmenistán provienen principalmente de antorchas de quema de gas de campos petrolíferos que permanecen apagadas y ventean metano en lugar de quemarlo antes”

 

Resultados

Los principales resultados de este estudio revelan que las grandes cantidades de metano emitidas en la costa oeste de Turkmenistán provienen principalmente de antorchas de quema de gas de campos petrolíferos que permanecen apagadas y ventean metano en lugar de quemarlo antes. En menor medida también se han detectado emisiones provenientes de fugas de tuberías, algunas con escapes persistentes desde hace años.

Los mapeos realizados con satélites hiperespectrales han establecido que las emisiones de Turkmenistán suelen ser extremadamente altas (se han identificado emisiones de entre 1.400 y 19.600 kg/h), mientras que el satélite Sentinel-2 ha detectado más de 900 emisiones por encima de 1.800 kg/h durante los años 2017 y 2020, mostrando un aumento significativo en el número de detecciones en 2020 respecto a años anteriores.

Plumas de metano detectadas con el satélite multiespectral Sentinel-2 (S2) provenientes de una antorcha de quema de gas elevada que mantiene la llama apagada. Mapas de fondo de Bing Maps.

 

Además, gracias a los datos históricos de Landsat se ha demostrado que este tipo de emisiones vienen sucediendo al menos desde finales de los años 80.

“La parte positiva es que una vez identificadas las fuentes de emisión, éstas se pueden arreglar rápidamente, ya que se trata de instalaciones directamente controladas por el ser humano. Por el contrario, a pesar de que en la mayoría de los casos la reparación de instalaciones con fugas o mal funcionamiento suele ser rentable, la decisión de invertir en la reparación depende de la empresa operaria y de lo estrictas que sean las leyes medioambientales de cada país”, indica Itziar.

“Debemos avanzar en el desarrollo de técnicas que nos permitan mejorar la detección y anticiparnos a cualquier incidencia: un mayor control de las operaciones de extracción de petróleo y gas hubiera evitaría una cantidad masiva de emisiones de metano”

En definitiva, esta investigación demuestra el alto potencial de los satélites para destapar fuentes puntuales de metano y desvela las enormes cantidades de gas que los campos de petróleo turcomanos llevan emitiendo durante años a causa del funcionamiento inapropiado de las instalaciones, así como el enorme potencial que existe para eliminar rápidamente las emisiones futuras de esas fuentes.

“Tras el trabajo podemos afirmar que un mayor control de las operaciones de extracción de petróleo y gas hubiera evitado una cantidad masiva de emisiones de metano. Por todo ello, debemos avanzar en el desarrollo de técnicas que nos permitan mejorar la detección y anticiparnos a cualquier incidencia”, concluyen los investigadores del IIAMA.

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