Condições da superfície do solo afetam a velocidade e a distância do vazamento de gás natural

Quando há vazamento de gás natural de um gasoduto subterrâneo, uma cobertura de solo saturada de água/neve, pavimentação asfáltica ou uma combinação destes pode fazer com que o gás migre para longe do local do vazamento até três a quatro vezes mais longe do que através do solo seco, descobriu um novo estudo.

Uma equipe de pesquisa liderada pela Southern Methodist University (SMU) também descobriu que essas condições de superfície podem afetar a velocidade do gás vazado, viajando 3,5 vezes mais rápido do que um vazamento equivalente em condições de solo seco.

“Este trabalho é altamente significativo, pois pela primeira vez ele vincula o impacto das mudanças nas condições da superfície aos tempos e distâncias de transporte de gás subterrâneo”, disse Kathleen M. Smits, da SMU, uma das coautoras do estudo publicado no periódico Cartas de Ciência e Tecnologia Ambiental.

É essencial que os socorristas e as empresas de gás e petróleo levem em consideração as estruturas da superfície do solo ao avaliar o risco de segurança de um vazamento de oleoduto para residências e empresas próximas, disse Smits, presidente de Engenharia Civil e Ambiental da Escola de Engenharia Lyle da SMU e professor Solomon de Desenvolvimento Global.

Existem dois perigos em jogo nestes vazamentos de gasodutos: gás natural não queimado, composto principalmente de metano (CH₄), tem o potencial de causar uma explosão, mas o metano também é o segundo maior contribuinte para o aquecimento global, depois do dióxido de carbono (CO₂). Encontrar todos os locais onde o gás metano vaza de oleodutos com vazamento — e remover esse gás com segurança — poderia reduzir o aquecimento global, disse Smits.

“As descobertas deste estudo fornecem insights cruciais para identificar e priorizar vazamentos tanto da perspectiva da segurança quanto do meio ambiente”, disse Smits.

A equipe de pesquisa liderada pela SMU conduziu experimentos controlados de vazamento no Centro de Avaliação de Tecnologia de Emissões de Metano (METEC) da Universidade Estadual do Colorado sob as seguintes estruturas de superfície do solo: neve ou chuva sobre grama, solo seco coberto de grama ou asfalto seco, molhado pela chuva ou com neve.

Aqui, os pesquisadores conseguiram vazar gás com segurança de um gasoduto rachado e, então, observar o quão longe o gás vazou vertical e horizontalmente em pontos específicos de tempo após o vazamento. Para cada experimento, o gás natural foi continuamente liberado em taxas de vazamento predeterminadas por até 24 horas para imitar a maneira como o gás vazaria em um cenário real.

Navodi Jayarathne, pesquisador de pós-doutorado no Departamento Civil e de Engenharia da SMU Lyle School, foi o líder do estudo. Também auxiliaram Daniel J. Zimmerle, Diretor e Diretor Principal do Methane Emissions Technology Evaluation Center na CSU; Richard S. Kolodziej IV, que está fazendo mestrado na SMU e faz parte da equipe de pesquisa de Smits; e Stuart Riddick, cientista pesquisador no Energy Institute da Colorado State University.

Principais conclusões

Os pesquisadores descobriram que a chuva, a neve e o asfalto bloqueiam a fuga de gás do solo na superfície, resultando na migração do gás para baixo e para fora, afastando-se do local do vazamento.

Imagine o gás viajando por algo como um pedaço de queijo suíço, Jayarathne explicou. As lacunas ou “buracos” no solo que podem ser preenchidos por água, gás ou outras partículas.

“Por causa disso, o gás continua migrando pelo solo para grandes distâncias e aumenta o risco potencial”, explicou Jayarathne.

Além disso, “descobrimos que, no caso de condições de asfalto, umidade ou neve, quando o gás finalmente encontra um lugar para escapar do solo, ele se move muito rápido e em altas concentrações, aumentando o risco à segurança”, disse Smits.

Outra descoberta surpreendeu os pesquisadores: mesmo após o término do fornecimento de gás ou o conserto do vazamento, o metano preso sob a neve, solo úmido ou condições de superfície de asfalto ainda podia ser detectado em alta concentração por até 12 dias. E o gás natural se espalhou lateralmente para longe da fonte do vazamento em até 2 a 4% durante esse tempo.

“Dados anteriores mostram que o gás sairá do solo rapidamente depois que o gás for interrompido”, disse Smits. “Mas este estudo mostra que a liberação de gás é única com base nos arredores, especialmente a superfície.”

Os socorristas devem estar cientes de que o local do gás continuará a evoluir depois que o vazamento for interrompido, disse Smits.

Os pesquisadores observaram que as distâncias de migração registradas são baseadas no tipo de solo e nas condições do METEC.

“Os valores podem ser diferentes quando aplicados a outros locais e ambientes. No entanto, os padrões refletirão os comportamentos esperados de outros locais de vazamento também”, disse Smits.