Albertas oliesand varmes op

For mange er billeder af Canadas boreale skov revet i stykker af vidtstrakte operationer, der rydder landet og fjerner det øverste jordlag, kommet til at symbolisere de miljømæssige ondskaber ved petroleum i det 21. århundrede. De såkaldte overflademiner, som afdækker stenhårde aflejringer af sand og ler rig på den tunge, klæbrige blanding af kulbrinter kaldet bitumen, tegner sig nu for en væsentlig del af Canadas olieeksport, herunder meget af olien, der går til USA . Men ansigtet på industrien, der udnytter det nordlige Canadas oliesand, ændrer sig - og bliver muligvis endnu mere bekymrende.

Gå mod syd eller vest fra Fort McMurray, Alberta boomtown, der huser mange af de stribeminer og tailingsdamme, der har gjort provinsens olieindustri berygtet, og minerne viger for mere ryddelige industriområder blandt moset grønlig-brun moskus og bevoksninger af hvid gran, knækfyr og asp. Disse skovringe anlæg har byttet skovle og enorme lastbiler til en udvindingsproces, der borer hundreder af meter ned i solide bånd af bitumen og ved hjælp af enorme mængder damp smelter den tjæreholdige petroleum på plads. Derefter siver flydende bitumen ud gennem et system af parallelle rør. Sådanne in situ-udvindingsoperationer tegner sig nu for næsten halvdelen af ​​den nuværende produktion af det nordlige Albertas olieforretning, og det tal vil kun stige. Albertas 1,8 billioner tønder bitumen kan være verdens største enkeltophobning af kulbrinter, men fire femtedele af denne ressource ligger dybere, end strip-minedrift kan nå.

Denne historie var en del af vores november 2011-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

In situ-udvinding er dyrt - i gennemsnit er det ikke rentabelt, hvis verdens oliepriser er under $60 pr. tønde. Men med dagens priser konsekvent langt over det, boomer praksis. Oliesandet vil generere over 1,5 millioner tønder olie om dagen i år, ifølge Canadian Association of Petroleum Producers, en gruppe baseret i Calgary. Det tegner sig for mere end halvdelen af ​​den olie, som Canada sender til USA (Canada er naboens største kilde til importeret olie). I 2025 forventes produktionen af ​​oliesand at blive mere end fordoblet til 3,7 millioner tønder om dagen, og in situ operationer vil levere næsten to tredjedele af dette løft.

Fangsten er, at selvom boringen på overfladen kan synes at være mindre ødelæggende for miljøet end strip-minedrift, er den nyere teknologi på mange måder langt mere skadelig. Selvom borepladserne ikke hærger landskabet, som minerne gør, bruger de enorme mængder energi og producerer derfor masser af kuldioxid. Brug af damp til at skylle bitumen ud tegner sig for 2,7 procent af Canadas samlede drivhusgasemissioner eller anslået 19 megaton kuldioxid sidste år - svarende til de årlige udstødningsemissioner fra 3,7 millioner biler. Det skaber mere end det dobbelte af produktionsemissionerne i forhold til konventionel olie-sand-minedrift. Uafhængige eksperter siger, at på det tidspunkt, bitumenet er raffineret og leveret til tankstationer over hele USA, har det allerede tegnet sig for to eller tre gange så meget drivhusgas pr. gallon brændstof som benzin raffineret fra konventionel råolie.

Det mest bekymrende er, at boreoperationerne i oliesandet er blot ét eksempel på den øgede produktion af ukonventionel olie, tidligere svære at udnytte kilder, som de seneste teknologiske fremskridt har gjort økonomisk levedygtige. Sådanne ressourcer i Amerika alene omfatter enorme mængder af bitumenlignende olie i Venezuela, dybe undersøiske oliereserver ud for Brasiliens kyst og tætte olier, der opbevares i skiferaflejringer i hele USA og Canada. De geologiske ressourcer og teknologier, der bruges til at producere ukonventionel olie, varierer meget, men de kræver alle udvindingsprocesser, der er energikrævende og miljøødelæggende. Oliesand er hovedårsagen til, at Canadas årlige drivhusgasemissioner, som regeringen lovede at skære ned til 558 megaton næste år, nu overstiger 710 megaton og forventes at nå 785 megaton i 2020.

Virkeligheden er dog, at verden hurtigt er blevet afhængig af ukonventionel olie, herunder oliesand, da den globale energiefterspørgsel er blevet ved med at vokse hurtigere end udbuddet. Og den canadiske økonomi, især i Alberta, er blevet stærkt afhængig af væksten i oliesandindustrien. Investeringer fra canadiske firmaer og globale oliegiganter beløb sig til 13 milliarder dollars i 2010 og voksede til 16 milliarder dollars i år. Oliesandet har gjort Alberta til det varmeste sted i Canada for job, investeringer og vækst, og hjælper landet med at undgå mange af de økonomiske problemer, der rammer USA og store dele af Europa.

Oliesandet betyder hundredvis af millioner af dollars i skatter og royalties og jobskabelse fra Newfoundland til Vancouver. Så mange newfoundlændere er kommet til Alberta for at arbejde i Fort McMurray, at det svarer til Newfoundlands tredjestørste by, siger Murray Smith, en tidligere energiminister i Alberta. En sådan økonomisk tyngde gør det givet, at Canada vil blive ved med at udnytte denne ressource, siger han: Vi er nabo til en kunde, der har 250 millioner køretøjer, der kører tre billioner miles om året. Du kan være sikker på, at så længe efterspørgslen er der, vil der være et produkt at sælge. Vi producerer oliesandet.

Store ressourcer: Et luftfoto viser overflademinedriften nær Fort McMurray i forgrunden, mens raffinerings- og tailingsdamme, der støder op til Athabasca-floden, er synlige i baggrunden.

Age of Steam

Christina Lake, en hastigt voksende in situ udvindingsoperation 120 kilometer syd for Fort McMurray, er virkelig fjerntliggende. Selvom rydning, naturgasproduktion og grusminer har ætset skovene, er der stadig flere muldyr og elge i antallet af mennesker. Christina Lakes nærmeste nabo er landsbyen Conklin med 300 indbyggere, og mod syd ligger Cold Lake Military Air Range, et stort ingenmandsland reserveret til luftkampøvelser og taktiske våbentest. Følelsen af ​​isolation fordamper dog, da tusindvis af arbejdere installerer og kører udstyr for milliarder af dollars ved Christina Lake og mere end et dusin andre steder i Alberta.

HVILKEN PEAK OIL?

Forstør diagrammer

Meget af verdens olie, inklusive de store reserver af konventionel olie på steder som Saudi-Arabien og Den Mexicanske Golf, er en blanding af kulbrinter, der fosser op fra jorden og flyder let ved stuetemperatur. Det canadiske oliesand er på den anden side tjæreholdige aflejringer, hvor kulbrinterne belægger sandet og leret. Når den er fjernet fra jorden, har olien viskositeten af ​​kold melasse. Udvinding af det skal i bund og grund vende de naturlige kræfter, der skabte bitumenet, der begyndte for millioner af år siden, da Rocky Mountains stigning skubbede hurtigtstrømmende petroleum ind i tilstødende lag af begravet sand.

I næsten et århundrede har iværksættere kæmpet for at adskille de størknede aflejringer fra sandet og gøre dem til flydende kulbrinter igen. Fort McMurrays miner åbnede i 1960'erne og begyndelsen af ​​1970'erne og haltede sammen med statsstøtte, indtil oliepriserne begyndte at stige i slutningen af ​​1990'erne, hvilket opmuntrede investorerne. Albertas in situ-steder er et produkt af et statsfinansieret forskningsprojekt, der blev indledt i 1974 for at løfte oliesandindustrien ud over strip-minedrift. I slutningen af ​​1990'erne havde provinsprojektet sat sig på en teknologi: dampassisteret gravitationsdræning eller SAGD. Cenovus, det Calgary-baserede firma, der driver Christina Lake, oprettede det første kommercielle SAGD-sted i 1999 og begyndte pilottests ved Christina Lake tre år senere.

Mens mere sofistikeret end strip-minedrift, hvor bitumen mindre end 75 meter under jorden simpelthen graves op, efter at det øverste jordlag er fjernet, er SAGD stadig stort set en brute-force metode til at suge dybt begravet bitumen op. Ved Christina Lake synker par af perforerede brønde 375 meter dybt og når et lag af bitumen, der er 25 til 30 meter tykt. Der flader brøndene ud til at løbe 800 meter vandret gennem den nederste tredjedel af forekomsten, den ene brønd fem meter over den anden. Damp tvinges gennem de øverste brønde ved 250 °C for at opvarme og til sidst smelte bitumenet, som dræner væk fra sandet, leret og andre mineraler. Bundproduktionsbrøndene suger derefter en blanding af vand og smeltet bitumen til overfladen, hvor vandet adskilles fra bitumenet og recirkuleres. Til sidst blandes bitumenet med et kulbrintefortynder for at gøre det tyndt nok til rørledninger, før det afleveres til en tilstødende olieterminal og begynder sin rejse til raffinaderier i USA.

Over jorden er Christina Lake et summen af ​​aktivitet. Stedet sender mere end 16.000 tønder bitumen om dagen. I august gennemførte Cenovus en udvidelse, der kostede cirka 900 millioner dollars i canadiske dollars og øgede kapaciteten til 58.000 tønder om dagen. Nu er webstedet i gang med to tilsvarende udvidelser, der har øget dets personale til næsten 2.000 mennesker, der arbejder, spiser og sover på stedet i syv til 10 dage i træk. Der er masser af vækst i vente, siger Drew Zieglgansberger, senior vicepræsident med ansvar for Christina Lake. Zieglgansberger forventer, at stedet i 2019 vil generere over 250.000 tønder bitumen om dagen - nok, siger han, til at gasse alle biler i Illinois. Han siger, at det skal holde det tempo i 30 år.

Selve stedet er mere som et mellemstort kemisk anlæg end et mineanlæg. Tårnende over det er fem 32 meter høje dampgeneratorer; fire mere er under opførelse. Disse mammutovne brænder naturgas og sprænger 250 millioner BTU damp ud i timen. I alt, siger Zieglgansberger, satte de varme, der svarer til 50.000 baggårdsgrill. (For hver times forbrænding og varme fra Christina Lakes dampgeneratorer kommer der 75 tons kuldioxidemissioner - omkring 45 kg kuldioxid for hver tønde bitumen.)

Den dårlige nyhed for Albertas oliesandsindustri er, at Christina Lake er et best-case scenario for SAGD i dag. Zieglgansberger behøver kun at dampe to tønder vand for at producere en tønde bitumen, hvilket gør det til Albertas mest effektive in situ-drift. Hans konkurrenter (og de fleste fremtidige SAGD-operationer) skal målrette mod tyndere bitumenaflejringer, nogle stribet med sten og vand, der afleder injiceret varme. Som et resultat krævede den gennemsnitlige tønde bitumen produceret via SAGD sidste år lige under tre tønder damp, ifølge Albertas Energy Resource Conservation Board. Det er derfor, når forsendelse og raffinering er taget i betragtning, skaber Albertas in situ-produktionsproces langt flere drivhusgasemissioner end at lave brændstof fra konventionel råolie.

Disse tal er intet andet end skandaløse for John Nenniger, grundlægger og administrerende direktør for N-Solv, en Calgary-baseret startup, der udforsker teknologier til at udnytte oliesand. Nenniger siger, at industrien har forbedret sig lidt siden den første SAGD-feltpilot i slutningen af ​​1980'erne: Den allerførste test havde et damp-til-olie-forhold på 2,38. Siden da er forholdet mellem damp og olie faktisk blevet forringet. Der er overhovedet ingen fremskridt.

Gasslugere: Massive dampgeneratorer ved Christina Lake brænder naturgas for at producere enorme mængder damp, som sprøjtes ind i 375 meter dybe brønde for at opvarme den tjæreagtige olie og lade den suges op til overfladen.

Hævn?

Det er ikke som om ingen prøver. Store olieselskaber, herunder Shell, Suncor Energy og Exxons datterselskab Imperial Oil, såvel som iværksætterstartups som N-Solv og Laricina, afprøver et stigende antal in situ-teknikker. Nogle pumper luft dybt under jorden og antænder noget bitumen i håb om at smelte resten mere effektivt. Andre ser potentiale i at bruge elektricitet til at opvarme dybt begravet bitumen.

Cenovus tester en metode, der bruger en kombination af damp og et opløsningsmiddel, butan, for at hjælpe med at løsne bitumenet. Pad A02 ligner enhver anden ved Christina Lake, bortset fra at den kun har et par brønde understøttet af noget ekstra hardware: tre 50 fod lange lagertanke til butanen og udstyr til at blande det med 250 °C dampen, der brøler i med rør fra dampgeneratorerne. At tilføje det udstyr øger omkostningerne ved at bygge et nyt websted med næsten en tredjedel, men det er det værd, siger Harbir Chhina, Cenovus' executive vice president for oliesand. Chhina siger, at tilsætning af butan leverer 10 til 15 procent mere bitumen fra den samme ressource og gør det cirka 30 procent hurtigere.

Effekterne af denne forbedring på energiforbrug, overskud og drivhusgasforurening er at få en første test i kommerciel skala ved Narrows Lake, et in situ projekt umiddelbart nordvest for Christina Lake, hvor Cenovus håber at producere 130.000 tønder bitumen om dagen inden 2016. (Godkendelse af Narrows Lake forventes næste sommer; Alberta har aldrig afvist en ansøgning om oliesand.) Chhinas forudsigelse: Narrows Lakes damp-til-olie-forhold vil være omkring 1,7, 15 procent lavere, end det ville være uden opløsningsmiddel. Han siger, at teknologien kan reducere drivhusgasemissionerne med så meget som 30 procent på de fleste SAGD-steder.

I mellemtiden forbereder Nenniger sig til test af en proces, der kun indeholder opløsningsmidler, som blev opfundet i 1970'erne af hans far, som var vicepræsident for procesteknik hos Hatch, Canadas næststørste ingeniørfirma og N-Solvs majoritetsaktionær. Fra et provisorisk arbejdsområde i Hatchs kontorer i Calgary planlægger Nenniger teknologiens comeback: en pilottest på 60 millioner dollars er i gang på Suncor Energys Dover-sted nordvest for Fort McMurray, det samme sted, hvor SAGD-processen oprindeligt blev testet.

Nenniger vurderer, at eliminering af brugen af ​​damp og sænkning af temperaturer vil spare $9 på hver tønde bitumen. Desuden kan opløsningsmiddelprocessen udvinde bitumen af ​​den bedste kvalitet og efterlade flere af de tungeste asfaltlignende materialer i jorden. Det skulle gøre N-Solvs bitumen lettere at raffinere, hvilket vil give producenterne 15 dollars ekstra for hver tønde, de sender. Nenniger forudser også, at processen vil bruge 80 til 90 procent mindre energi pr. tønde bitumen end SAGD, hvilket reducerer kulstofemissionerne tilsvarende.

N-Solv planlægger at bore observationsbrønde på sit pilotanlæg til vinter, og injektions- og produktionsbrønde bør følge om sommeren. Varmt opløsningsmiddel kan begynde at flyde allerede i efteråret 2012 og levere produktionsresultater den følgende sommer. Nenniger projekterer ansøgning i kommerciel skala på så lidt som fem år. At bevise, at vi er bedre end SAGD på en head-to-head basis vil åbne hele oliesandmarkedet, siger han.

Spørgsmålet for oliesand-innovatører er, om den økonomiske risiko ved at udvikle nye typer in situ-teknologier vil betale sig. Cenovus har brug for en global oliepris på kun $45 til $50 per tønde for at tjene penge på sine Christina Lake-investeringer; med priser nu over $75 pr. tønde, tjener det gode penge. I en tid med billig naturgas og dyr olie vil Canadas bitumenproducenter have brug for et ekstra skub, før de forpligter milliarder af dollars til alternativer til minedrift og SAGD. Nenniger mener, at virksomheders beslutningstagere har ringe incitament til at ændre sig under de nuværende økonomiske forhold, hvor energiomkostningerne er lave og fradragsberettigede, og CO2-udledningen er gratis. Man har et system, der ikke skaber market pull, siger han.

Hurtigere udvinding: En eksperimentel version af in situ ekstraktion tilføjer et opløsningsmiddel til dampen for at gøre bitumengenvindingen hurtigere og mere effektiv.

Siger Heather MacLean, professor i ingeniørvidenskab og offentlig politik ved University of Toronto, at der skal være en form for politisk push … for virkelig at motivere den mest effektive produktion og reduktion af drivhusgasser og andre miljøpåvirkninger. Det, der skal til, siger hun, er en pris på kulstof. For to år siden indførte Alberta en kulstofafgift på $15 per ton, men det dækker kun en del af industrielle emissioner, og selv oliechefer afviser dens indvirkning på investeringer. Det er i snesevis af cent per tønde, siger Zieglgansberger.

Et større problem

Denne sommer gjorde førende klimaforandringsaktivister Albertas oliesand til et kendt navn med to ugers protester foran Det Hvide Hus. Handlingen var rettet mod den foreslåede Keystone XL-rørledning, som ville levere en halv million tønder olie om dagen til raffinaderier på den amerikanske golfkyst gennem en 36-tommer rørledning, der løber 2.673 kilometer fra Alberta til Port Arthur, Texas. Mere end 1.000 demonstranter, inklusive NASA-klimaforskeren James Hansen, blev arresteret. Præsident Obama skal efter planen træffe en endelig beslutning om pipeline til vinter.

Ken Caldeira, en af ​​20 førende klimaforskere, der udsendte et åbent brev til præsidenten, der modsatte sig Keystone XL, hævder, at at stoppe det ville øge omkostningerne ved at markedsføre Albertas bitumen og dermed give producenterne et de facto prissætningssignal for kulstof. Vi tilbyder i fællesskab et gratis tilskud til fossilbrændstofindustrien ved at give dem mulighed for at dumpe deres affald i atmosfæren, siger Caldeira, der er atmosfærisk videnskabsmand ved Carnegie Institution of Washington i Stanford, Californien. Det tilskud bør vi fjerne.

Caldeira siger, at det ultimative problem, han ser med investeringer i oliesand, er, at de truer med at forstærke afhængigheden af ​​olie, og olieforbrænding i køretøjer genererer over en femtedel af de globale kuldioxidemissioner. Forbedring af udvindingsprocessen for oliesand vil kun gøre denne afhængighed dybere. Med de nuværende metoder, skønner Albertas regering, kan 169 milliarder tønder bitumen i oliesandet produceres økonomisk - mindre end en tiendedel af den nedgravede ressource. Mere effektive teknologier vil give så meget mere olie, der skal brændes i verdens biler og lastbiler. Hvis vi ønsker at udvikle os til et kulstoffattigt energisystem, bør vi ikke bygge yderligere fossilbrændstofinfrastruktur, siger Caldeira.

At stoppe Keystone XL-rørledningen kan dog have utilsigtede konsekvenser. Hvis præsident Obama blokerer projektet, vil producenterne stadig sælge deres bitumen ved at sende det i tankskibe eller gennem foreslåede rørledninger til Canadas havne i Stillehavet. I mellemtiden vil en bremset bitumenproduktion i Canada sandsynligvis få producenter andre steder til at imødekomme den vedvarende efterspørgsel efter brændstof ved at udnytte ressourcer som olieskifer, svært at kontrollere dybhavsbrønde eller endda kul. At modvirke produktionen af ​​oliesand vil sandsynligvis ikke bremse den globale strøm af olie, siger Adam Brandt, professor ved Stanford University's Department of Energy Resources Engineering: Markedskræfterne er bare overvældende. MacLean er enig. Lande, der importerer store mængder olie i dag, vil ikke stoppe med det i morgen, siger hun. De flytter ikke alle til elbiler i det næste årti. Så at have en politik om ingen yderligere fossil-brændstof-infrastruktur virker ikke rigtigt realistisk for mig.

En række eksperter siger, at reduktion af den samlede olieefterspørgsel i sidste ende er den eneste måde at mindske miljøpåvirkningen fra Albertas oliesandindustri, og en bredt respekteret metaanalyse fra 2009 af livscyklusstudier af MacLean og andre livscyklusanalytikere Alex Charpentier og Joule Bergerson ved University of Calgary ser ud til at bakke dem op. Ifølge analysen producerer en bilkørsel i en kilometer 320 til 350 gram kuldioxidforurening, hvis benzinen kommer fra in situ-anlæg. Hvis benzinen er raffineret fra konventionel råolie, producerer den samme tur mindre forurening - 250 til 280 gram kuldioxid. Men selve forbrændingen af ​​petroleum, uanset hvordan brændstoffet blev produceret, tegner sig for 212 af disse gram begge veje.

Den nederste linje, siger Brandt: Hvis vi virkelig er kede af oliesandet, skal vi tage vores olievane alvorligt.

Peter Fairley er freelanceskribent baseret i Victoria, British Columbia. Hans indslag Vil elektriske køretøjer endelig lykkes? udkom i januar/februar-udgaven af Teknologigennemgang .

skjule