Lorsqu'il circule dans les canalisations des puits aux cuisinières, le gaz naturel a tendance à fuir, menaçant non seulement la sécurité et la santé humaines, mais aussi la santé de la planète.

Au cours des 10 dernières années, les fuites de gaz naturel et les explosions dans les quartiers résidentiels et commerciaux des États-Unis ont tué 73 personnes, blessé 412 autres et causé plus de 500 millions de dollars de dommages matériels. Les fuites de gaz et autres émissions dans l'ensemble de l'industrie émettent un tiers de tout le méthane d'origine humaine, un gaz à effet de serre 36 fois plus puissant que le dioxyde de carbone. Les chercheurs de Stanford et d'ailleurs recherchent des moyens rapides et abordables de détecter les fuites tout au long de la chaîne d'approvisionnement en gaz naturel dans le but de réduire les dommages et de sauver des vies.

"Alors qu'une grande partie du méthane dans l'atmosphère provient de l'agriculture et de l'élevage, des fuites de gaz naturel sont constatées dans tout le réseau de distribution de gaz, " a déclaré Mark Zoback, professeur de géophysique à Stanford, directeur de l'Initiative Gaz Naturel, qui finance une grande partie du travail à Stanford pour rechercher et atténuer les fuites.

Lorsqu'il est brûlé pour produire de l'électricité, le gaz naturel libère environ la moitié du dioxyde de carbone par kilowattheure que le charbon fait, ainsi que moins d'oxydes de soufre et d'azote, ce qui en fait une alternative tentante au charbon.

Cependant, l'Environmental Protection Agency des États-Unis a estimé que l'industrie pétrolière et gazière a émis environ 8 millions de tonnes métriques de méthane en 2016, l'équivalent des émissions de 43 millions de voitures en un an. Une étude de 2014 d'Adam Brandt, professeur agrégé d'ingénierie des ressources énergétiques à Stanford, ont constaté que de telles fuites peuvent annuler certains mais pas tous les avantages climatiques du passage du charbon au gaz naturel, comme certains experts, dont Zoback, ont préconisé.

"La plupart des fuites de gaz sont associées à un nombre relativement restreint de grandes sources. Nous devons trouver et réparer les fuites les plus importantes si nous voulons construire un environnement plus sûr, système moins cher et moins nocif, " dit Zoback.

Sécurité et santé des consommateurs

Lorsque des fuites se produisent à proximité de zones urbaines et résidentielles, elles peuvent provoquer des incendies et des explosions et constituer l'une des plus grandes menaces pour la sécurité humaine, en plus des effets climatiques. Parmi ceux qui travaillent pour trouver ces types de fuites figurent Rob Jackson de Stanford et le scientifique du secteur privé Robert Ackley, président de Gas Safety U.S., une société de surveillance des fuites du Massachusetts.

Les deux ont traversé des zones urbaines dans une voiture qui a l'air assez ordinaire, à l'exception de l'étrange antenne dépassant de son toit. Inconnu des spectateurs, Jackson et Ackley regardent les données sur un écran, en attendant le ping révélateur pour les alerter d'une fuite de gaz à proximité. Ils utilisent un analyseur de méthane à laser et l'étrange antenne de la voiture, qui mesure la vitesse et la direction du vent, pour enquêter sur les fuites.

Ce type d'enquête à Cincinnati a révélé que les programmes de remplacement des pipelines avaient réduit les fuites de gaz jusqu'à 90 %. Alors qu'il travaillait à l'Université Duke en 2011, Jackson et ses collègues ont découvert 3, 000 fuites à Boston en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Boston. Cette cartographie a finalement conduit à une réforme politique dans le Massachusetts, dit Jackson. Il a ensuite réalisé une étude similaire à Washington, D.C., et trouvé deux fois plus de fuites qu'il y en avait à Boston. Lui et son équipe travaillent maintenant sur des méthodes de détection des fuites dans les maisons et les bâtiments pour documenter les émissions en bordure de rue.

"Toute fuite est potentiellement explosive, ", a-t-il déclaré. "Nous essayons d'aider à concevoir le système pour qu'il soit plus sûr et plus efficace."

La sécurité de notre planète

Bien que les fuites résidentielles présentent des risques pour la sécurité humaine, fuite dans chaque élément de la chaîne industrielle du gaz naturel - têtes de puits, compresseurs, soupapes, pompes, jauges et raccords de tuyaux - a de sérieuses implications pour le climat.

Les sociétés pétrolières et gazières veulent contribuer à réduire la quantité de gaz perdu en raison des coûts et des responsabilités associés. Le méthane fugitif dans le monde coûte plus de 30 milliards de dollars de pertes de revenus par an, selon une étude de 2012. Et seulement 5 % des fuites dans le système de production et de transport sont responsables de plus de la moitié des émissions de méthane, Brandt trouvé en 2016.

« L'industrie gazière ne peut prétendre de manière crédible être un acteur responsable de la durabilité mondiale si elle continue à émettre des quantités importantes de méthane par le biais de ses opérations, " a déclaré Brandt.

En collaboration avec le chercheur postdoctoral Arvind Ravikumar, Brandt a récemment dirigé le Mobile Monitoring Challenge, un concours visant à trouver les moyens les plus abordables et les plus précis de détecter les fuites de gaz naturel, avec des collègues de Stanford, Université d'État du Colorado et Fonds de défense de l'environnement.

Au cours du concours de l'année dernière, des drones filaient au-dessus de nous, des camions passaient en trombe et des hélicoptères filaient dans le ciel dans des installations d'essai contrôlées à Fort Collins, Colorado, et Sacramento, Californie.

Les résultats du concours devraient être publiés prochainement, et quand ils le sont, les chercheurs de Stanford et au-delà auront un nouvel outil pour aider à trouver et à arrêter les fuites dangereuses de gaz naturel dans les puits et les pipelines et à proximité des maisons.