Ce este Fracturarea Hidraulică (Fracking)? Definiție, Istoric și Impact Ecologic

Fracturarea hidraulică, mai cunoscută sub numele de fracking, este o practică comună menită să faciliteze extracția petrolului și a gazelor naturale din roci sedimentare (numite și șisturi) și cărbune.

Frackingul forțează un fluid compus din apă amestecată cu nisip și substanțe chimice prin țevi numite „tubaje” care sunt îngropate la sute sau chiar mii de metri sub pământ. Găuri spațiate de-a lungul tubajelor eliberează jeturi puternice de fluid în formațiunile de șist și cărbune. Acest lucru creează fracturi adânci care permit combustibililor fosili prinși să se infiltreze și să ajungă la suprafață.

Frackingul este extrem de comun ca ajutor pentru forarea de petrol și gaze. În 2016, Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) a estimat că în fiecare an, din 2011 până în 2014, au fost fracturate hidraulic între 25.000 și 30.000 de puțuri noi în Statele Unite. În martie acel an, Oficiul pentru Energie Fosile și Gestionarea Carbonului din Statele Unite a declarat că „până la 95% din noile puțuri forate astăzi sunt fracturate hidraulic”.

Administrația pentru Informații Energetice din Statele Unite a declarat că frackingul reprezintă 69% din totalul puțurilor de gaze naturale și țiței forate în SUA și aproximativ jumătate din producția totală de țiței din SUA.

Frackingul are sens economic pentru industriile petroliere și de gaze, deoarece straturile de șist și cărbune sunt deosebit de bogate în material organic antic care poate fi procesat în combustibili fosili.

Cu sute de milioane de ani în urmă, șisturile erau doar nămol sau mâl care, împreună cu fragmente de roci preexistente, s-au depus în depresiuni alături de resturile în descompunere ale animalelor și plantelor antice. De-a lungul timpului, sedimentele au fost îngropate sub alte straturi de rocă și resturi, iar gravitația a compactat particulele în roci sedimentare de bază, greu de penetrat. Formarea cărbunelui a urmat, în esență, același proces, dar cu adăugarea căldurii produse geologic.

Istoricul fracturării hidraulice

Societatea Istorică Americană de Petrol și Gaze (AOGHS) i-a atribuit asasinului președintelui Abraham Lincoln, John Wilkes Booth, una dintre primele încercări de fracking. O goană după petrol a coincis cu succesul răsunător al lui Booth ca actor de scenă („stea de primă magnitudine” și „cel mai frumos bărbat de pe scenă din America”). Chiar dacă era o celebritate, Booth visa la bogățiile ce puteau fi obținute din petrol.

În 1863, el și un asociat au format Dramatic Oil Company, care a început forările în 1864 și a avut suficient succes timpuriu pentru ca Booth să renunțe la actorie și să-și concentreze toate energiile pe petrol.

Din păcate, una dintre încercările de fracking ale Dramatic a fost un eșec catastrofal. Folosind o tehnică numită „tragerea puțului”, muncitorii au aprins o cantitate mare de praf exploziv în interiorul unui puț. Explozia trebuia să forțeze petrolul să iasă din rocă. În schimb, puțul s-a prăbușit, punând capăt carierei lui Booth ca om de afaceri în petrol. Câteva săptămâni mai târziu, s-a cazat la Hotelul Barnum din Baltimore, unde, împreună cu complici, a început să comploteze asasinarea lui Lincoln din 1865.

AOGHS a mai raportat că, în timpul Bătăliei de la Fredericksburg din Războiul Civil, Colonelul Edward A. L. Roberts a remarcat efectul exploziilor de artilerie asupra canalelor pline cu apă. Exploziile au forțat apa să lovească dalele de piatră care căptușeau canalele, crăpându-le, dar și atenuând exploziile suficient pentru a împiedica prăbușirea iremediabilă a canalelor.

În 1865, Roberts a obținut cu succes petrol prin explozia a aproximativ 3.6 kilograme de praf negru într-un puț plin cu apă care fusese forat cu șase ani mai devreme în nordul Pennsylvaniei. Conform AOGHS, aceasta a marcat începutul erei mai reușite a „tragerii” puțurilor de petrol.

În 1864, Roberts a depus un brevet pentru o torpilă care să fie utilizată în puțuri pline cu apă. Conform AOGHS, Roberts a primit acest brevet pe 25 aprilie 1865. Până în 1865, Roberts emitea și acțiuni la Roberts Petroleum Torpedo Company, care introducea torpile umplute cu praf de pușcă în puțurile de petrol. Tehnica lui Roberts de „tragere a puțurilor” a crescut debitele de petrol de până la 40 de ori.

Un an sau doi mai târziu, nitroglicerina a înlocuit praful de pușcă în torpile. Până în anii 1940, puțurile nu se mai bazau deloc pe explozibili. În schimb, metoda modernă de aplicare a jeturilor de lichide sub presiune înaltă prin tubaje a devenit de rigoare.

În secolul 21, amestecul modern (și de fapt destul de variabil) de nisip, substanțe chimice și apă a început să fie folosit, la fel ca și practica creării de unghiuri de 90 de grade în tubaje. Tubajele care puteau fi direcționate orizontal departe de forajul vertical al unui puț și să se întindă departe sub teren au permis proprietarilor de puțuri să „tragă” fluid de fracking în mii de metri de rocă și straturi de cărbune.

Impacturile ecologice ale fracturării hidraulice

Fluidul utilizat în fracking este în mare parte apă, cu nisip și substanțe chimice adăugate în diverse proporții, în funcție de caracteristicile geologice ale straturilor care urmează să fie fracturate.

Pentru fracking, principalele zone de îngrijorare ecologică sunt consumul de apă, poluarea apei, poluarea aerului și cutremurele.

Consumul de apă

Conform unui studiu al Serviciului Geologic al Statelor Unite (agenția științifică a Departamentului de Interne al Statelor Unite), fracturarea unui singur puț poate necesita oriunde de la mai puțin de 2.57 milioane până la 36.79 milioane de litri de apă, în funcție de dacă puțul este vertical, orizontal sau direcțional și de proprietățile rezervorului natural.

Cu toate acestea, oricât de impresionant ar părea la prima vedere 60.57 milioane de litri, aceasta nu este o cifră deosebit de mare comparativ cu utilizarea apei în alte industrii. Un articol din 2014 al Universității Duke, publicat în revista evaluată inter pares Science Advances, a arătat că frackingul utilizează o cantitate neglijabilă din totalul apei exploatate de industrie la nivel național, deși articolul a mai spus că „amprenta” de apă a frackingului este în continuă creștere.

Chiar și așa, consumul de apă este o preocupare majoră pentru politicieni precum Gavin Newsom, guvernatorul statului California, afectat de secetă și incendii de vegetație. Așa cum au raportat San Francisco Chronicle, Los Angeles Times, U.S. News and World Report și New York Times, Newsom speră să interzică frackingul complet în stat până în 2024 și a început să refuze permisele pentru noi puțuri.

Poluarea apei

EPA a menționat că orice combinație de 1.084 de substanțe chimice diferite sunt adăugate în amestecul de nisip și apă. Acestea includ minerale, biocide, inhibitori de coroziune și agenți de gelificare. Unele (cum ar fi metanolul, etilenglicolul și alcoolul propargilic) sunt toxine cunoscute. Cu toate acestea, gradul de pericol prezentat de multe dintre celelalte substanțe chimice este necunoscut.

Într-un articol din 2017 publicat în revista evaluată inter pares Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, un grup de oameni de știință de la Universitatea Yale a examinat 1.021 dintre substanțele chimice pentru toxicitatea lor reproductivă și de dezvoltare. Au făcut acest lucru examinând REPROTOX, o bază de date dezvoltată de Reproductive Technology Agency. Oamenii de știință de la Yale au descoperit că informațiile despre 781 (76%) dintre substanțele chimice lipseau. De asemenea, au constatat că baza de date a notat toxicitatea reproductivă pentru 103 dintre substanțele chimice și toxicitatea de dezvoltare pentru 41 dintre acestea.

Din păcate, așa cum a raportat National Resources Defense Council, un procent mare din substanțele chimice de fracking nu sunt incluse în REPROTOX, deoarece, atâta timp cât un producător consideră o anumită formulă chimică drept secret comercial, nicio lege federală nu impune dezvăluirea numelui sau a naturii compusului. Mai mult, chiar dacă compușii ar fi numiți, EPA nu ar avea puterea de a-i reglementa.

În 2005, un amendament la Legea privind Apa Potabilă Sigură, promovat de Grupul de Lucru pe Energie al vicepreședintelui de atunci, Dick Cheney, a exceptat fluidul de fracking de la reglementare. Nu este surprinzător, acel amendament a fost rapid poreclit „portița Halliburton”, deoarece Cheney a fost odată CEO al Halliburton, una dintre cele mai mari companii de servicii pentru câmpuri petroliere din lume și unul dintre cei mai mari producători de fluide de fracking.

O mare parte din fluidul de fracking bogat în substanțe chimice și nisip, injectat prin tubaje în timpul fracturării hidraulice, revine la suprafață sub formă de apă uzată, de unde este adesea eliminat prin injectare adânc sub suprafața Pământului în roci poroase. Asemenea rocilor poroase, straturile de cărbune și șisturi, în mare parte impermeabile, în care fluidul de fracking este inițial „injectat”, se află de obicei la mii de metri sub suprafața Pământului. Acest lucru înseamnă că probabilitatea ca fluidul de fracking să contamineze bazinele hidrografice în fazele de forare sau de eliminare a apei uzate din procesul de fracking este scăzută. Cel puțin, aceasta este teoria.

Chiar și așa, o mulțime de cazuri de contaminare au apărut în știri în publicații de încredere precum New York Times, Guardian, Philadelphia Inquirer și Consumer Reports. Mai mult, numărul cazurilor reale de contaminare ar putea fi uriaș.

În august 2021, un studiu amplu realizat de economiști care evaluau valoarea reglementărilor de mediu a fost publicat în revista evaluată inter pares Science. Acesta a constatat că, deși fluidul de fracking s-ar putea să nu polueze bazinele hidrografice imediat, pare să o facă în cele din urmă. Economiștii au analizat date pe 11 ani referitoare la 40.000 de puțuri de fracking și apă de suprafață în 408 bazine hidrografice. În apropierea puțurilor fracturate, au găsit constant creșteri ale ionilor a trei săruri specifice utilizate în fluidele de fracking. Aceasta nu este o dovadă directă de otrăvire ecologică; totuși, arată că fluidele de fracking se infiltrează în mod regulat în acvifere și, prin urmare, implică faptul că substanțele chimice toxice din ele contaminează apa.

Poluarea aerului

Forarea convențională pentru petrol și gaze naturale este cunoscută de mult timp că produce poluanți atmosferici. Atunci când forarea este augmentată de fracking, poluanți gazoși și de praf suplimentari sunt adăugați în atmosferă.

Gazele naturale pe care frackingul ajută la extracție sunt compuse în mare parte din metan, un gaz cu efect de seră puternic, care este de peste 25 de ori mai potent decât dioxidul de carbon în încălzirea atmosferei Pământului.

Mai multe părți ale procesului de fracking necesită arderea deschisă („faclaj”) a metanului. Contribuția metanului la încălzirea globală este deosebit de durabilă. După „durata de viață” de nouă ani în atmosferă, se oxidează în dioxid de carbon și continuă să contribuie la efectul de seră pentru încă 300-1.000 de ani.

Alți contribuitori ai frackingului la poluarea aerului includ compuși care produc smog, cum ar fi oxidul de azot, precum și compuși organici volatili, inclusiv benzen, toluen, etilbenzen și xilen, care se găsesc în mod normal în benzină. Formaldehida și hidrogenul sulfurat sunt, de asemenea, frecvent găsiți.

Societatea Americană de Cancer numește formaldehida un „probabil agent cancerigen uman”. Benzenul, toluenul, etilbenzenul și xilenul sunt toate asociate cu o serie de probleme ale sistemului nervos central. Majoritatea sunt, de asemenea, implicate în probleme respiratorii.

Așa cum a arătat un studiu din 2014 publicat în revista evaluată inter pares Environmental Health, eșantioanele de aer analizate conform unei metode aprobate de EPA au arătat că, lângă puțurile de fracking, nivelurile a opt substanțe chimice volatile, inclusiv benzen, formaldehidă și hidrogen sulfurat, au depășit ghidurile federale.

Nisipul adăugat la fluidul de fracking contribuie, de asemenea, la poluarea aerului. Este folosit pentru a menține fracturile deschise. Cuarțul de înaltă puritate numit „nisip de fracking” este deosebit de rezistent la strivire. Conform Centrelor pentru Controlul Bolilor (CDC), „Fiecare etapă a operațiunii de fracking implică de obicei sute de mii de kilograme de ‘nisip de fracking’”. Mineritul nisipului de fracking introduce praf de silicat în aer. Acest praf poate cauza silicoză, care inflamează și cicatrizează plămânii și, în forma sa acută, poate fi fatală.

Cutremure și tremurături

O mare parte din apa uzată produsă prin fracking este eliminată prin „puțuri de injecție” care o infuzează în roca poroasă adânc sub pământ. În 2015, geologi din Colorado și California au publicat în revista evaluată inter pares Science rezultatele unui studiu care sugerează că puțurile de injecție sunt de vină pentru o „creștere fără precedent” a numărului de cutremure în centrul și estul Statelor Unite în anii 2009-2015. Conform studiului, între 1973-2008, 25 de cutremure de magnitudine trei sau mai mare erau tipice anual. Însă, de la boom-ul frackingului din 2009, numărul mediu a crescut vertiginos, cu peste 650 de cutremure înregistrate numai în 2014.

Niciunul dintre aceste cutremure nu a fost catastrofal. Chiar și așa, într-un studiu separat din 2015 publicat în revista Science Advances și concentrat pe seria de cutremure din Oklahoma de după 2009, oamenii de știință de la Universitatea Stanford au explicat că infuzarea apei uzate provenite din fracking în roca poroasă poate cauza modificări critice ale presiunii asupra falielor geologice deja tensionate. Aceștia au notat: „Deși majoritatea cutremurelor recente au prezentat puțin pericol pentru public, posibilitatea declanșării unor cutremure distructive pe falii potențial active în fundament nu poate fi exclusă.”

Reglementări fracking

Bureau of Land Management (BLM), U.S. Forest Service (USFS) și U.S. Fish and Wildlife Service (USFWS) au o anumită supraveghere asupra forării de petrol și gaze pe terenurile pe care le gestionează. În general, însă, frackingul este reglementat la nivel de stat.

Pentru o vedere a reglementărilor fracking pe state, explorați fila „Regulations” de pe FracFocus.org.