Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen

Transkriptio

1

2

3 SISÄASIOIDEN PÄÄOSASTO TOIMIALAYKSIKKÖ A: TALOUS- JA TIEDEPOLITIIKKA Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen TUTKIMUS Tiivistelmä Tässä tutkimuksessa tarkastellaan hydraulisen murtamisen mahdollisia vaikutuksia ympäristöön ja ihmisten terveyteen. Määrälliset ja laadullisia vaikutuksia koskevat tiedot ovat peräisin Yhdysvaltojen kokemuksista, koska liuskekaasutuotanto on Euroopassa vasta alkuvaiheessa, kun taas Yhdysvalloilla on yli 40 vuoden kokemus yli kaivon poraamisesta. Kasvihuonekaasupäästöjä arvioidaan myös olemassa olevan kirjallisuuden kriittisen tarkastelun ja omien laskelmien perusteella. Lisäksi tarkastellaan Euroopan unionin lainsäädäntöä hydraulisen toiminnan suhteen ja annetaan suosituksia jatkotoimista. Mahdollisia kaasuvarantoja ja liuskekaasun tulevaa saatavuutta käsitellään nykyisen tavanomaisen kaasuntuotannon ja sen mahdollisen tulevan kehityksen valossa. IP/A/ENVI/ST/ Kesäkuu 2011 PE FI

4 Tämän tutkimuksen tilaaja on Euroopan parlamentin ympäristön, kansainterveyden ja elintarvikkeiden turvallisuuden valiokunta. TEKIJÄT Stefan LECHTENBÖHMER, Wuppertal Institute for Climate, Environment and Energy Matthias ALTMANN, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Sofia CAPITO, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Zsolt MATRA, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Werner WEINDRORF, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH Werner ZITTEL, Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH VASTAAVA HALLINTOVIRKAMIES Lorenzo VICARIO Talous- ja tiedepolitiikan toimialayksikkö Euroopan parlamentti B-1047 Bryssel Sähköposti: KIELIVERSIOT Alkuperäinen: EN BG/ES/CS/DA/DE/ET/EL/FR/IT/LV/LT/HU/NL/PL/PT/RO/SK/SL/FI/SV TIETOJA JULKAISIJASTA Yhteydenotot toimialayksikköön tai sen kuukausitiedotteen tilaaminen: Käsikirjoitus valmistunut kesäkuussa Bryssel, Euroopan parlamentti, Asiakirja on Internetissä osoitteessa VASTUUVAPAUSLAUSEKE Tässä asiakirjassa esitetyt mielipiteet ovat tekijän omia mielipiteitä eivätkä välttämättä edusta Euroopan parlamentin virallista kantaa. Tekstin jäljentäminen ja käännättäminen muuhun kuin kaupalliseen tarkoitukseen on sallittua, kunhan lähde mainitaan ja julkaisijalle ilmoitetaan asiasta etukäteen sekä lähetetään jäljennös.

5 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen SISÄLTÖ LYHENNELUETTELO 5 TAULUKOT 8 KUVAT 8 YHTEENVETO JOHDANTO Liuskekaasu Mitä liuskekaasu on? Epätavanomaisen kaasun tuotannon viimeaikainen kehitys Liuskeöljy Mitä on liuskeöljy ja tiheä öljy? Tiheän öljyn tuotannon viimeaikainen kehitys YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET Hydraulinen murtaminen ja sen mahdolliset vaikutukset ympäristöön Vaikutukset maisemaan Ilmapäästöt ja maaperän saastuminen Tavanomaisten toimintojen ilmapäästöt Porauskaivojen purkauksista tai porauspaikkojen onnettomuuksista aiheutuvat epäpuhtaudet Pinta- ja pohjavesi Vedenkulutus Veden saastuminen Jätevedenpoisto Maanjäristykset Kemikaalit, radioaktiivisuus ja vaikutukset ihmisten terveyteen Radioaktiiviset aineet Käytettävät kemikaalit Vaikutukset ihmisten terveyteen Mahdolliset pitkän aikavälin ekologiset hyödyt Riskien käsittely julkisissa keskusteluissa Resurssien kulutus KASVIHUONEKAASUTASE Liuskekaasu ja tiheä kaasu Kokemukset Pohjois-Amerikasta Siirrettävyys Euroopan olosuhteisiin Avoimet kysymykset Tiheä öljy 46 3

6 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka Kokemukset Euroopasta EUROOPAN UNIONIN LAINSÄÄDÄNTÖKEHYS Kaivannaisteollisuutta koskevat direktiivit Muut kuin alakohtaiset direktiivit (painopiste: ympäristö ja ihmisten terveys) EU:n direktiivien kattamat yleiset kaivostoiminnan riskit EU:n direktiivien kattamat erityiset liuskekaasun ja tiheän öljyn riskit Puutteita ja avoimia kysymyksiä SAATAVUUS JA MERKITYS VÄHÄHIILISESSÄ TALOUDESSA Johdanto Liuskekaasu- ja liuskeöljyesiintymien koot ja sijainnit verrattuna tavanomaisiin esiintymiin Liuskekaasu Liuskeöljy ja tiheä öljy Analyysi liuskekaasuesiintymien tuotannosta Amerikan yhdysvalloissa Ensimmäisen kuukauden tuotantomäärä Tyypilliset tuotantoprofiilit Porauskaivokohtainen arvioitu kokonaissaanti (EUR) Joitakin esimerkkejä Yhdysvalloista Suurten eurooppalaisten kaasuliuske-esiintymien keskeiset parametrit Hypoteettinen kentän hyödyntäminen Liuskekaasutuotannon merkitys siirtymisessä vähähiiliseen talouteen ja CO 2 -päästöjen vähentämiseen pitkällä aikavälillä Tavanomainen kaasuntuotanto Euroopassa Epätavanomaisen kaasuntuotannon todennäköinen merkitys Euroopan kaasunsaannille Liuskekaasutuotannon merkitys CO 2 -päästöjen vähentämiselle pitkällä aikavälillä PÄÄTELMÄT JA SUOSITUKSET 76 REFERENCES 79 LIITE: MUUNTOKERTOIMET 87 4

7 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen LYHENNELUETTELO AKT Afrikan, Karibian ja Tyynenmeren alue ac-ft "Acre-foot" eli eekkerijalka (1 acre foot = m²) ADR Sopimus vaarallisten tavaroiden kansainvälisistä tiekuljetuksista AGS "Arkansas Geological Survey" eli Arkansasin geologinen tutkimus BAT "Best Available Technique" eli paras käytettävissä oleva tekniikka bbl Barrel (159 litraa) bcm "Billion m³" eli miljardi kuutiometriä BREF "Best Available Technique Reference" eli parasta käytettävissä olevaa tekniikkaa koskeva vertailuasiakirja CBM "Coalbed methane" eli kivihiilikerrostumametaani CO Hiilimonoksidi CO 2 Hiilidioksidi D Darcy (läpäisevyyden mittayksikkö) YVA Ympäristövaikutusten arviointi EU Euroopan unioni EUR "Estimated ultimate recovery" eli arvioitu kokonaissaanti (öljymäärä, joka uskotaan voitavan tuottaa) Gb Gigabarreli (10 9 bbl) GHG "Greenhouse gases" eli kasvihuonekaasut GIP "Gas in place" eli kaasuliuske-esiintymän sisältävän kaasun määrä IEA "International Energy Agency" eli kansainvälinen energiajärjestö IPPC "Integrated Pollution Prevention and Control" eli pilaantumisen ehkäisemisen ja vähentämisen yhtenäistäminen 5

8 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka km Kilometri kt Kilotonni LCA "Life Cycle Analysis" eli elinkaariarviointi m Metri m³ Kuutiometri MJ Megajouli MMscf Miljoona standardikuutiojalkaa Mt Miljoona tonnia MW "Mining Waste" eli kaivosjäte NEEI "Non-energy-extracting-industries" muuta kuin energiantuotantoa palveleva kaivosteollisuus NMVOC "Non methane volative organic compounds" eli haihtuvat orgaaniset yhdisteet metaania lukuun ottamatta NORM "Normally occuring radioactive substances" eli luonnossa esiintyvät radioaktiiviset NO x Typpioksidi OGP "International Association of Oil & Gas Producers" eli öljyn- ja kaasuntuottajien kansainvälinen järjestö PA DEP "Pennsylvania Department of Environmental Protection" eli Pennsylvanian ympäristönsuojeluvirasto PLTA Pennsylvania Land Trust Association PM Hiukkaset ppb "Parts per billion" eli miljardisosa ppm "Parts per million" eli miljoonasosa Scf Standardikuutiojalka (1 000 Scf = 28,3 m³) 6

9 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen SO 2 Rikkidioksidi SPE Society of Petroleum Engineers TCEQ "Texas Commission on Environmental Quality" eli Teksasin ympäristönlaatukomitea Tm³ Terakuutiometri (10 12 m³) TOC "Total organic carbon" eli orgaanisen hiilen kokonaispitoisuus UK "United Kingdom" eli Yhdistynyt kuningaskunta UNECE "United Nations Economic Commission for Europe" eli Yhdistyneiden Kansakuntien Euroopan talouskomissio US-EIA "United States Energy Information Administration" eli Yhdysvaltojen energiatiedotusvirasto USGS "United States Geological Survey" eli Yhdysvaltojen geologinen tutkimus VOC "Volatile organic compounds" eli haihtuvat orgaaniset yhdisteet WEO "World Energy Outlook" eli maailman energiakatsaus 7

10 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka TAULUKOT Taulukko 1: Poraukseen, hydrauliseen murtamiseen ja porauskaivon tuotantoon saattamiseen käytettyjen, paikallaan olevien dieselmoottorien tyypilliset ilmapäästöt 24 Taulukko 2: Vedentarve liuskekaasun tuotantoon käytettävissä eri porauskaivoissa (m 3 ) 26 Taulukko 3: Saksan Ala-Saksissa murtamiseen käytettyjen nesteiden kemiallisiksi lisäaineiksi valitut aineet Taulukko 4: Arvioidut määrät materiaaleista ja kuorma-autojen matkoista, jotka liittyvät maakaasun tuotantoon (NYCDEP 2009) Taulukko 5: Metaanipäästöt neljän epätavanomaisen maakaasukaivon takaisinvirtausnesteistä Taulukko 6: Liuskekaasun etsinnän, porauksen ja käsittelyn päästöt suhteutettuna tuotetun kaasun alempaan lämpöarvoon Taulukko 7: Eri lähteistä saatavaan maakaasuun (MK) perustuvan yhdistetyn syklin kaasuturbiineilla (CCGT) toteutetun sähköntuotannon kasvihuonekaasut verrattuna hiileen perustuvaan sähköntuotantoon grammoina CO 2 -ekvivalenttia per kwh sähköä 45 Taulukko 8: EU:n kaikki erityisesti kaivannaisteollisuutta koskevat direktiivit Taulukko 9: Kaivannaisteollisuuden kannalta tärkein lainsäädäntö Taulukko 10: EU:n tärkeimmät vettä koskevat direktiivit Taulukko 11: EU:n tärkeimmät ympäristönsuojelua koskevat direktiivit Taulukko 12: EU:n tärkeimmät työturvallisuutta koskevat direktiivit Taulukko 13: Tärkeä säteilysuojelua koskeva direktiivi Taulukko 14: EU:n tärkeimmät jätteitä koskevat direktiivit Taulukko 15: EU:n tärkeimmät kemikaaleja ja niihin liittyviä onnettomuuksia koskevat direktiivit Taulukko 16: Arvio tavanomaisen kaasun tuotannosta ja varastoista verrattuna liuskekaasun varantoihin (olemassa oleva kaasu sekä teknisesti hyödynnettävissä olevat liuskekaasuvarannot), bcm = miljardi m³ (alkuperäiset tiedot on muunnettu m³:ksi kertoimella Scf= 28,3 m³) Taulukko 17: Arviot Yhdysvaltojen suurimmista kaasuliuske-esiintymistä (alkuperäiset tiedot on muunnettu kertoimilla Scf = 28,3 m³ ja 1 m = 3 ft) Taulukko 18: Arvioita Euroopan liuskeöljyvarannoista (Mt) Taulukko 19: Euroopan suurimpien kaasuliuske-esiintymien keskeisten parametrien arviointi (alkuperäiset tiedot on muunnettu SI-yksiköiksi ja pyöristetty) KUVAT Kuva 1: Mahdolliset päästöt ilmaan, haitallisten aineiden päästöt veteen ja maaperään ja luonnossa esiintyvät radioaktiiviset aineet (NORM) Kuva 2: Tiheän kaasun hiekkakiviporausta Kuva 3: Saksan Ala-Saksissa sijaitsevassa "Goldenstedt Z23:ssa" murtamiseen käytetyn nesteen koostumus Kuva 4: CH 4 -päästöt liuskekaasun etsinnästä, porauksesta ja käsittelystä Kuva 5: Liuske- ja tiheän kaasun tuotannon, jakelun ja polttamisen kasvihuonekaasupäästöt verrattuna tavanomaiseen maakaasuun ja hiileen Kuva 6: Kaivannaisteollisuuden rakenne Kuva 7: Tärkeimmät voimassa olevat jätevettä koskevat EU:n direktiivit Kuva 8: Maailman liuskeöljytuotanto. Alkuperäiset yksiköt on muunnettu niin, että tonni öljyliusketta vastaa 100:aa litraa liuskeöljyä

11 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen Kuva 9: Arkansasissa sijaitsevan Fayettevillen liuske-esiintymän kaasuntuotanto Kuva 10: Tyypillinen liuske-esiintymän hyödyntäminen lisäämällä uusia porauskaivoja aina yksi kaivo kuukaudessa

12 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka YHTEENVETO SUOSITUKSET Euroopan unionilla ei ole kattavaa kaivostoimintaa säätelevää direktiiviä. Käytettävissä ei ole julkisesti saatavilla olevaa, kattavaa ja yksityiskohtaista analyysiä liuskekaasun ja tiheän öljyn (tight oil) tuotantoa koskevasta Euroopan unionin sääntelykehyksestä, joten sellainen pitäisi kehittää. Liuskekaasun ja tiheän öljyn tuotannon keskeinen osa on hydraulinen murtaminen, jota koskevassa EU:n voimassa olevassa lainsäädäntökehyksessä on paljon puutteita.f Suurin puute on se, että hiilivetyjen tuotantoon käytettävän hydraulisen murtamisen ympäristövaikutusten arvioinnille on asetettu paljon korkeampi kynnysarvo kuin millekään muulle tämäntyyppiselle teolliselle toiminnalle, ja siksi sitä pitäisi alentaa huomattavasti. Vesipolitiikan puitedirektiivin soveltamisalaa pitäisi arvioida uudelleen ottaen erityisesti huomioon murtamiseen liittyvä toiminta ja sen mahdolliset vaikutukset pintavesiin. Elinkaariarviointien yhteydessä voitaisiin hyödyntää kustannus-hyötyanalyysiä sen arvioimiseen, mitkä ovat yhteiskunnalle ja sen kansalaisille koituvat kokonaishyödyt. Pitäisi kehittää EU:n kaikissa 27 jäsenvaltiossa sovellettava yhdenmukainen lähestymistapa, jonka perusteella toimivaltaiset viranomaiset voisivat tehdä elinkaariarviointinsa ja käydä niistä julkista keskustelua. Olisi arvioitava, pitäisikö myrkyllisten kemikaalien käyttö injektointiin kieltää yleisesti. Tiedot kaikista käytettävistä kemikaaleista pitäisi ainakin julkaista, sallittujen kemikaalien määrää pitäisi rajoittaa ja niiden käyttöä pitäisi valvoa. Euroopan unionin tasolla pitäisi kerätä tilastotietoja injektoiduista määristä ja hankkeiden lukumäärästä. Alueellisia viranomaisia pitäisi vahvistaa niin, että ne voivat tehdä päätöksiä luvista, joita myönnetään hydraulista murtamista hyödyntäville hankkeille. Kansalaisten osallistamisen ja elinkaariarviointien pitäisi olla pakollisia näitä päätöksiä tehtäessä. Kun hankelupia myönnetään, pintaveden valuntojen ja ilmapäästöjen seurannan pitäisi olla pakollista. Euroopan unionin tasolla pitäisi kerätä tilastotietoja onnettomuuksista ja valituksista. Luvan saaneista hankkeista riippumattoman viranomaisen pitäisi kerätä valitukset ja tutkia ne. Koska hydraulisen murtamisen ympäristöön ja ihmisten terveyteen kohdistuvat mahdolliset vaikutukset ja riskit ovat luonteeltaan monitahoisia, pitäisi harkita uuden Euroopan unionin tason direktiivin kehittämistä, jolla säädeltäisiin kaikkia tämän alan kysymyksiä kattavasti. 10

13 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen Ympäristövaikutukset Yksi liuskekaasun ja tiheän öljyn (tight oil) tuotannon väistämätön vaikutus on porausalustojen, kuorma-autojen pysäköinti- ja liikennealueiden, laitteiden, kaasun jalostus- ja kuljetuslaitteiden sekä sisääntuloteiden aiheuttama maankäytön lisääntyminen. Mahdollisia merkittäviä vaikutuksia ovat saasteiden päästöt ilmaan, pohjaveden pilaantuminen purkautumista tai vuodoista johtuvien hallitsemattomien kaasu- tai nestevirtojen vuoksi, murtamiseen käytetyn nesteen vuotaminen tai hallitsematon jätevesipäästö. Murtamiseen käytettävät nesteet sisältävät vaarallisia aineita, ja takaisinvirtaus sisältää lisäksi esiintymästä peräisin olevia raskasmetalleja ja radioaktiivisia aineita. Yhdysvalloissa saadut kokemukset osoittavat, että tapahtuu paljon onnettomuuksia, jotka voivat olla haitallisia ympäristölle ja ihmisten terveydelle. Lakisääteisiä vaatimuksia on todettu rikottavan noin 1 2 prosentissa kaikista porausluvista. Monet näistä onnettomuuksista johtuvat epäasianmukaisesta käsittelystä tai vuotavista laitteista. Lisäksi kaasulähteiden lähistöllä on ilmoitettu metaanin pilaamasta pohjavedestä, mikä on johtanut ääritapauksissa asuinrakennusten räjähtämiseen, ja juomaveden suolapitoisuuden lisääntymisestä kaliumkloridin pilaaman pohjaveden vuoksi. Vaikutukset lisääntyvät, kun liuskemuodostumiin rakennetaan jopa kuusi porausalustaa per km². Kasvihuonekaasupäästöt Hydraulisten murtamisprosessien aiheuttamat metaanin karkauspäästöt voivat vaikuttaa kasvihuonekaasutasapainoon huomattavasti. Tehtyjen arviointien mukaan epätavanomaisen maakaasun porauksessa ja tuotannossa syntyy g hiilidioksidiekvivalenttia MJ:a kohti. Metaanin sekoittumisesta pohjavesikerroksiin johtuvia päästöjä ei ole vielä arvioitu. Hankekohtaiset päästöt voivat kuitenkin vaihdella ja olla jopa kymmenkertaiset riippuen porauskaivon metaanintuotannosta. Useat tekijät vaikuttavat siihen, ovatko liuskekaasun kasvihuonekaasupäästöt suhteessa sen energiasisältöön yhtä alhaisia kuin kaukaa kuljetetun tavanomaisen kaasun vai yhtä korkeita kuin kivihiilen louhinnasta polttamiseen kestävän koko elinkaaren aikana. Euroopan unionin lainsäädäntökehys Kaivostoimintaa säätelevän säädöksen tarkoituksena on luoda oikeudellinen kehys kaivostoiminnalle yleisesti ottaen. Tarkoituksena on tukea menestyvää teollisuudenalaa, turvata energiansaanti ja varmistaa terveyden, turvallisuuden ja ympäristön suojelu. EU:n tasolla ei ole kattavaa kaivostoimintaa koskevaa lainsäädäntökehystä. Nimenomaan kaivostoimintaa koskevia direktiivejä on kuitenkin neljä. Lisäksi on runsaasti muita direktiivejä ja asetuksia, jotka eivät koske varsinaisesti kaivannaisteollisuutta mutta vaikuttavat siihen. Selvitettäessä ympäristöä ja ihmisten terveyttä koskevia säädöksiä tunnistettiin 36 tärkeintä direktiiviä seuraavilta lainsäädännön aloilta: vesi, ympäristönsuojelu, työturvallisuus, säteilysuojelu, jätteet, kemikaalit ja niihin liittyvät tapaturmat. 11

14 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka Koska asiaankuuluvia säädöksiä on eri aloilla niin paljon, ne eivät kata riittävän hyvin nimenomaan hydrauliseen murtamiseen liittyviä riskejä. Selvityksessä havaittiin yhdeksän merkittävää puutetta: 1. kaivostoimintaa koskevaa puitedirektiiviä ei ole, 2. maakaasun pumppaukselle on asetettu ympäristövaikutusten arvioinnista annetussa direktiivissä riittämättömät kynnysarvot, 3. ilmoitus vaarallisista aineista ei ole pakollinen, 4. maaperään jäävien kemikaalien hyväksyntää ei vaadita, 5. hydrauliselle murtamiselle ei ole parasta käytettävissä olevaa tekniikkaa koskevaa vertailuasiakirjaa, 6. jätevedenkäsittelyvaatimukset on määritetty puutteellisesti ja vedenkäsittelylaitosten kapasiteetit ovat luultavasti riittämättömiä, jos injektointi ja hävittäminen maaperään halutaan kieltää, 7. kansalaiset eivät osallistu alueellisen tason päätöksentekoon riittävästi, 8. vesipuitedirektiivi ei ole riittävän tehokas ja 9. elinkaariarviointi ei ole pakollinen. Liuskekaasuvarantojen käytettävyys ja merkitys vähähiilisessä taloudessa Epätavanomaisen kaasun käytettävyyden suomia mahdollisuuksia on tarkasteltava tavanomaisen kaasuntuotannon yhteydessä: Euroopan kaasuntuotanto on useita vuosia laskenut jyrkästi, ja sen odotetaan laskevan vielä vähintään 30 prosenttia vuoteen 2035 mennessä. Kysynnän odotetaan kasvavan Euroopassa vielä vuoteen 2035 asti. Maakaasuun tuonti kasvaa väistämättä edelleen, jos nämä kehityssuuntaukset toteutuvat. Ei ole mitenkään taattua, että tarvittava noin 100 miljardin kuutiometrin lisätuonti vuodessa voidaan toteuttaa. Epätavanomaisen kaasun varannot ovat Euroopassa liian pienet, jotta niillä olisi merkittävää vaikutusta näihin suuntauksiin. Tätä käsitystä vahvistaa lisäksi se, että tyypillisten tuotantoprofiilien mukaan vain osa näistä varannoista voidaan ottaa käyttöön. Lisäksi epätavanomaisen kaasuntuotannon kasvihuonekaasupäästöt ovat huomattavasti suuremmat kuin tavanomaisen kaasuntuotannon. Ympäristövelvoitteet lisäävät myös hankkeiden kustannuksia ja viivästyttävät niiden etenemistä. Kaikki tämä vähentää mahdollista vaikusta vielä lisää. On hyvin todennäköistä, että investoinnit liuskekaasuhankkeisiin jos niitä ylipäätään tehdään saattaisivat vaikuttaa kaasuntuotantoon lyhyen aikaa ja mahdollisesti haitallisesti, koska näin luotaisiin vaikutelma taatusta kaasuntuotannosta aikana, jolloin kuluttajille pitäisi viestittää, että tätä riippuvuutta pitäisi vähentää säästämällä, tehokkuutta lisäämällä ja muilla vaihtoehdoilla. Päätelmät Aikana, jolloin kestävä kehitys on tulevaisuuden toimintojen kannalta keskeistä, voidaan pohtia, pitäisikö myrkyllisten kemikaalien injektoiminen maaperään sallia vai pitäisikö se kieltää, koska tällainen käytäntö rajoittaisi saastuneen kerroksen myöhempää käyttöä (esimerkiksi geotermisiin tarkoituksiin) tai estäisi sen kokonaan ja koska pitkän aikavälin vaikutuksia ei ole tutkittu. Toiminnassa olevalla liuskekaasun tuotantoalueella maaperään injektoidaan noin 0,1 0,5 litraa kemikaaleja per neliömetri. Tällä on vielä suurempi merkitys, koska mahdollisen liuskekaasun osuus on liian pieni vaikuttaakseen merkittävästi Euroopan kaasuntuotantotilanteeseen. Nykyiset erioikeudet öljyn ja kaasun etsintään ja tuotantoon pitäisi arvioida uudelleen ottaen huomioon sen, että ympäristöriskejä ja -rasitteita ei voida korvata vastaavilla mahdollisilla hyödyillä, koska tällä nimenomaisella tavalla tuotetaan hyvin vähän kaasua. 12

15 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen 1. JOHDANTO Tässä tutkimuksessa 1 selvitetään epätavanomaisia hiilivetytoimintoja ja niiden mahdollisia ympäristövaikutuksia. Painopiste on Euroopan unionin tulevassa toiminnassa. Tutkimuksen arvioinneissa painopiste on ensisijaisesti liuskekaasussa ja liuskeöljyssä, ja tiheää öljyä (tight oil) tarkastellaan vain lyhyesti. Ensimmäisessä luvussa tehdään lyhyt selonteko pääasiassa hydraulisen murtamisprosessin tuotantotekniikoiden ominaisuuksista. Sen jälkeen tarkastellaan lyhyesti Yhdysvalloissa saatuja kokemuksia, koska se on ainoa maa, jossa hydraulista murtamista on sovellettu jo vuosikymmenten ajan kasvavassa määrin suuressa mittakaavassa. Toisessa luvussa keskitytään hydraulisilla murtamismenetelmillä tuotettuun maakaasuun liittyvien kasvihuonekaasupäästöjen arviointiin. Luvussa tarkastellaan tehtyjä arviointeja, joita laajennetaan omalla analyysillä. Kolmannessa luvussa tarkastellaan hydraulisen murtamisen kannalta olennaista EU:n tason lainsäädäntökehystä. Kaivostoimintaa koskevan lainsäädäntökehyksen tarkastelun jälkeen painopiste on ympäristön ja ihmisten terveyden suojelua koskevissa direktiiveissä. Tässä yhteydessä esitellään ja käsitellään hydraulisen murtamisen mahdollisia ympäristövaikutuksia koskevia lainsäädännön puutteita. Neljännessä luvussa arvioidaan varantoja ja käsitellään liuskeöljyn tuotannon mahdollista vaikutusta EU:n kaasuntuotantoon. Tätä tarkoitusta varten luvussa analysoidaan Yhdysvaltojen kaasuntuotannosta saatuja kokemuksia ja hahmotellaan tyypillisen liuskeesiintymän kehittämistä tuotantoprofiilien yleisten ominaisuuksien perusteella. Luvussa käsitellään myös Euroopan unionin kaasun tuotannon ja kysynnän osalta liuskekaasun tuotannon mahdollista asemaa suhteessa nykyiseen tuotantoon ja kysyntään seuraavien vuosikymmenten ekstrapoloinneilla. Viimeisessä luvussa tehdään johtopäätöksiä ja annetaan suosituksia hydraulisen murtamisen erityisten riskien hallinnasta Liuskekaasu Mitä liuskekaasu on? Merisedimenttien orgaanisista yhdisteistä syntyy tietynlaisissa olosuhteissa geologisia hiilivetymuodostumia. Tavanomaista öljyä ja kaasua saadaan sedimenttikallion, niin sanotun emäkallion, sisältämän orgaanisen materiaalin lämpökemiallisella murtamisella. Kun nämä muodostumat hautautuivat entistä syvemmälle muiden kallioiden alle, ne lämpenivät keskimäärin 30 C aina 1 km:n välein ja lämpötilan noustua noin 60 C:een orgaaninen aines hajosi ensin öljyksi ja sitten kaasuksi. Hajoamisasteen määräsivät syvyys, lämpötila ja altistumisaika. Mitä korkeampi oli lämpötila ja mitä pidempi oli altistumisaika, sitä enemmän monimutkaiset orgaaniset molekyylit murtuivat ja hajosivat lopuksi yksinkertaisimmaksi komponentikseen metaaniksi, jossa on yksi hiiliatomi ja neljä vetyatomia. 1 Kiitämme tutkimuksen luvun 4 (EU:n lainsäädäntökehys) kriittisestä lukemisesta ja hyödyllisistä kommenteista Dr. Jürgen Glückertiä (Heinemann & Partner Rechtsanwälte, Essen, Saksa) ja asianajaja Teßmeriä (Rechtsanwälte Philipp-Gerlach + Teßmer, Frankfurt, Saksa). Kiitämme erityisesti myös Prof. Blendingeriä, Jean Laherrerea ja Jean-Marie Bourdairea hedelmällisistä keskusteluista ja arvokkaista kommenteista. 13

16 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka Geologisesta muodostuman mukaan joko nestemäiset tai kaasumaiset hiilivedyt vuosivat emäkalliosta ja siirtyivät yleensä ylöspäin huokoisiin ja läpäiseviin kerroksiin, joiden puolestaan täytyi olla läpäisemättömän kallion, eräänlaisen eristyskerroksen peittämiä, jotta sen alle kertyisi hiilivetyä. Tavanomaiset öljy- ja kaasukentät muodostuvat näistä hiilivetykertymistä. Niitä on helppo hyödyntää porauskaivojen avulla, koska niissä on suhteellisen paljon öljyä, ne sijaitsevat enintään muutaman kilometrin maanpinnan alapuolella ja ne ovat helppopääsyisiä. Osa hiilivetykertymistä sijaitsee säiliökivilajeissa, joiden huokoisuus ja läpäisevyys ovat hyvin pieniä. Näitä esiintymiä kutsutaan tiheäksi öljyksi (tight oil) ja tiheäksi kaasuksi (tight gas). Niiden läpäisevyys on tyypillisesti kertaa pienempi kuin tavanomaisten kenttien. Hiilivetyjä voi myös varastoitua suuria määriä kivilajeihin, jotka eivät ole periaatteessa ole lainkaan säiliökivilajeja vaan liuskekiviä ja muita hyvin hienojakoisia kivilajeja, jossa varastointiin tarvittavan tilan tarjoavat pienet murtumat ja erittäin pienet huokoset. Tällaisten kivilajien läpäisevyys on erittäin pieni. Tämä on niin sanottua liuskekaasua ja liuskeöljyä. Viimeksi mainituissa ei ole valmiita hiilivetyjä vaan ainoastaan niiden esiastetta nimeltä kerogeeni, joka voidaan muuntaa synteettiseksi raakaöljyksi kemiallisissa laitoksissa. Kolmas epätavanomaisten kaasujen ryhmä on kivihiilikerrostumissa oleva metaani, joka on vangittuna hiiliesiintymien huokosiin. Esiintymän ominaisuuksien mukaan kaasu sisältää vaihtelevia määriä eri ainesosia, kuten metaania, hiilidioksidia, rikkivetyä, radioaktiivista radonia ja niin edelleen. Kaikille epätavanomaisille esiintymille on yhteistä se, että niiden kaasu- tai öljysisältö kalliotilavuutta kohti on pieni verrattuna perinteisin kenttiin, ne ovat hajaantuneet tuhansien neliökilometrien laajuiselle alueelle ja niiden läpäisevyys on erittäin pieni. Siksi öljyn ja kaasun poraamiseen niistä tarvitaan erityisiä menetelmiä. Lisäksi emäkallion pienen hiilivetypitoisuuden vuoksi yhdestä porauskaivosta saadaan vähemmän öljyä tai kaasua kuin perinteisistä kentistä, minkä vuoksi niiden tuottaminen taloudellisesti on paljon haastavampaa. Epätavanomaista ei ole itse kaasu vaan sen tuotantomenetelmät. Nämä menetelmät edellyttävät edistynyttä tekniikkaa, paljon vettä ja sellaisten lisäaineiden injektoimista, jotka saattavat olla ympäristölle haitallisia. Tavanomaisten ja epätavanomaisten kaasu- ja öljyesiintymien välillä ei ole jyrkkää rajaa. Pikemminkin tapahtuu jatkuvaa siirtymistä tavanomaisesta kaasun- ja öljytuotannosta kentillä, joiden ominaiskaasupitoisuus, huokoisuus ja läpäisevyys ovat suuria, ensin tiheän kaasun kenttiin, joiden suorituskykyparametrit ovat huonommat, ja sitten liuskekaasun poraukseen esiintymistä, joiden ominaiskaasupitoisuus ja huokoisuus ovat pieniä ja läpäisevyys erittäin pieni. Erityisesti tavanomaisen kaasun ja tiheän kaasun tuotannon välinen ero ei ole aina selvä, koska näitä kahta menetelmää ei aiemmin eroteltu selvästi virallisissa tilastoissa. Tämän tuotantomenetelmäketjun myötä lisääntyvät myös väistämättömät sivuvaikutukset, jotka liittyvät muun muassa vedenkulutukseen ja ympäristöriskeihin. Esimerkiksi hydrauliseen murtamiseen tiheän kaasun muodostumissa käytetään kussakin murtamisprosessissa tyypillisesti yhtä porauskaivoa kohti useita satojatuhansia litroja vettä, johon on sekoitettu tukiaineita ja kemikaaleja, kun taas liuskekaasumuodostumien hydrauliseen murtamiseen käytetään useita miljoonia litroja vettä porauskaivoa kohti. (ExxonMobil 2010.) 14

17 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen Epätavanomaisen kaasun tuotannon viimeaikainen kehitys Kokemukset Pohjois-Amerikasta Koska yhdysvaltalaisten yhtiöiden tavanomaisen kaasun esiintymät alkavat ehtyä, niiden on pakko porata vähemmän tuottavista esiintymistä. Aluksi porausalustoja laajennettiin tavanomaisten muodostumien läheisyyteen ja kaasua tuotettiin hieman vähemmän läpäisevistä esiintymistä. Tämän asteittaisin siirtymisen aikana porauskaivojen määrä kasvoi mutta ominaistuotantomäärät vähenivät. Kaasua porattiin yhä tiiviimmistä esiintymistä. Tämä vaihe alkoi 1970-luvulla. Tiheän kaasun esiintymien porauskaivoja ei erotettu tavanomaisen kaasun tilastoista, koska niiden erottamiseen toisistaan ei ollut selviä kriteerejä. Ilmastonmuutoskeskustelun käynnistyttyä tavoitteena on ollut metaanipäästöjen vähentäminen. Vaikka kivihiilikerrostumassa olevan metaanin (coal bed methane, CBM) teoreettiset varannot ovat valtavat, sen osuus kasvoi Yhdysvalloissa kahden viime vuosikymmenen aikana hitaasti noin 10 prosenttiin vuoteen 2010 mennessä. Koska eri hiilikerrokset ovat kehittyneet epätasaisesti, tämä energianlähde löydettiin tietyissä Yhdysvaltojen osavaltioissa muita nopeammin. Uusi Meksiko oli kivihiilikerrostumametaanin suurin tuottaja 1990-luvulla. Se kuitenkin saavutti tuotantohuippunsa vuonna 1997, kun se korvattiin Coloradossa jonka tuotantohuippu oli vuonna 2004 ja Wyomingissa sijaitsevilla laitoksilla, joista jälkimmäinen on tällä hetkellä suurin kivihiilikerrostumametaanin tuottaja. Haastavimmat kaasuesiintymät otetaan käyttöön viimeisinä. Ne ovat liuskekaasuesiintymiä, jotka ovat läpäisemättömimpiä tai ainakin vähemmän läpäiseviä kuin muut kaasua sisältävät rakenteet. Niiden hyödyntäminen sai alkusysäyksensä toisaalta kemiallisten lisäaineiden avulla tehtävän vaakasuoran porauksen ja hydraulisen murtamisen tekniikoiden edistymisestä, mutta todennäköisesti merkittävämpää oli hydraulista murtamista käyttävälle hiilivetyteollisuuden toiminnalle annettu poikkeuslupa puhdasta juomavettä koskevasta laista (SDWA 1974), joka laillistettiin vuoden 2005 energiapolitiikkalailla (EPA 2005). Vuoden 2005 energiapolitiikkalain 322 pykälällä hydrauliselle murtamiselle myönnettiin poikkeuslupa merkittävimmistä EPA-säännöksistä. Varhaisimmat toiminnot aloitettiin kymmeniä vuosia sitten Bossierin liuske-esiintymän hyödyntämisellä 1970-luvulla ja Antrimin liuske-esiintymän hyödyntämisellä 1990-luvulla. Nopeimmin liuskekaasua alettiin kuitenkin hyödyntää vuoden 2005 paikkeilla Barnettin liuske-esiintymässä Teksasissa. Sinne on viiden vuoden aikana porattu lähes kaivoa. Tämän taloudellisen menestystarinan sivujuonne ovat pienet yritykset, kuten Chesapeake ja XTO, jotka suorittivat porauksia. Yritykset kasvoivat tämän nousun myötä miljardien USA:n dollarien yrityksiksi, jotka herättivät suurten yhtiöiden, kuten ExxonMobilin ja BHP Billitonin mielenkiinnon. XTO myytiin vuonna 2009 yli 40 miljardilla dollarilla ExxonMobilille, ja Chesapeake myi vuonna 2011 osuutensa Fayettevillestä viidellä miljardilla dollarilla. Tuona aikana ympäristöön kohdistuvat sivuvaikutukset kävivät entistä selvemmiksi kansalaisille ja alueellisille poliitikoille. Näkyvimmin on keskusteltu Marcellusin liuskeesiintymän tuotannosta, koska se kattaa suuria osia New Yorkin osavaltiosta. Sen kehittämisen epäillään olevan ristiriidassa New Yorkin kaupungin vedensaannin suojaavien alueiden kanssa. Tällä hetkellä Yhdysvaltojen ympäristönsuojeluvirasto EPA tekee tutkimusta epätavanomaisten kaasukenttien hyödyntämiseen valittuun tekniikkaan, hydrauliseen murtamiseen liittyvistä riskeistä. Tutkimuksen tulokset julkaistaan todennäköisesti vuoden 2012 aikana (EPA 2009). 15

18 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka Kehitys Euroopassa Euroopassa tämä kehitys on useita kymmeniä vuosia Yhdysvaltoja jäljessä. Saksan Söhlingenissä tiheän kaasun muodostumia on otettu käyttöön hydraulisella murtamisella noin 15 vuoden ajan, vaikkakin hyvin pienessä mittakaavassa. Euroopan koko epätavanomaisen kaasun tuotantomäärä on suuruusluokkaa useita miljoonia kuutiometrejä vuodessa, kun se Yhdysvalloissa on useita satoja miljardeja kuutiometrejä vuodessa (Kern 2010). Toiminta on kuitenkin vuoden 2009 lopusta lähtien lisääntynyt. Suurin osa valtausluvista on myönnetty Puolassa (WEO 2011, s. 58), mutta vastaavaa toimintaa on aloitettu myös Itävallassa (Wienin altaassa), Ranskassa (Pariisin altaassa ja kaakkoisessa altaassa), Saksassa ja Alankomaissa (Pohjanmeren-Saksan altaassa), Ruotsissa (Skandinavian alueella) ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa (pohjoisessa ja eteläisessä öljyjärjestelmässä). Esimerkiksi lokakuussa 2010 Saksan Nordrhein-Westfalenin osavaltion kaivosviranomainen myönsi valtauslupia 2 yhteensä km²:n alueelle, mikä on puolet osavaltion pinta-alasta. Yhdysvalloista saatujen tietojen perusteella näiden hankkeiden julkinen vastustus on lisääntynyt nopeasti. Esimerkiksi Ranskassa kansalliskokous päätti tällaisen poraustoiminnan lykkäämisestä ja kielsi hydraulisen murtamisen. Kansalliskokous hyväksyi ehdotetun lain toukokuussa, mutta senaatti hylkäsi sen. Ranskan teollisuusministeri ehdottaa erilaista lakia, jolla sallittaisiin hydraulinen murtaminen vain tieteellisiin tarkoituksiin lainsäätäjien, hallituksen edustajien, kansalaisjärjestöjen ja paikallisväestön edustajien muodostaman komitean tiukassa valvonnassa (Patel 2011). Senaatti hyväksyi muutetun lain kesäkuussa. Saksan Nordrhein-Westfalenin osavaltiossa kansalaiset, joihin asia vaikuttaa, paikallispoliitikot useimmista puolueista sekä vesiviranomaisten ja kivennäisvesiyhtiöiden edustajat esittivät huolensa hydraulisesta murtautumisesta. Nordrhein-Westfalenin osavaltion maapäivät päätti keskeyttää tämän toiminnan siihen asti, kun saatavilla olisi enemmän tietoa. Ensimmäisessä vaiheessa oli tarkoitus nostaa vesiensuojelu samalla tasolle kuin kaivostoimintaa koskevat lait ja varmistaa, että lupia ei myönnetä, ennen kuin viranomaiset antavat suostumuksensa. Keskusteluprosessi ei ole vielä päättynyt. Vahvimmin mukana oleva yhtiö ExxonMobil aloitti myös avoimen vuoropuheluprosessin, jossa keskustellaan kansalaisten huolista ja arvioidaan toiminnan mahdollisia vaikutuksia Liuskeöljy Mitä on liuskeöljy ja tiheä öljy? Liuskekaasun tavoin liuskeöljy koostuu hiilivedyistä, jotka ovat vangittuna emäkallion huokosiin. Öljy itsessään on yhä sen esiasteen eli kerogeenin muodossa. Kerogeenin muuntamiseksi öljyksi se on kuumennettava 450 C:een. Siksi liuskeöljyn tuotanto on lähinnä verrattavissa liuskekiven tavanomaiseen louhimiseen, jota seuraa lämpökäsittely. Sitä on käytetty ensimmäisiä kertoja yli 100 vuotta sitten. Tällä hetkellä Viro on ainoa maa, jossa liuskeöljyn osuus energiataseesta on suuri (~50 %). Kerogeeni sekoitetaan usein jo valmista öljyä sisältäviin kerroksiin emäkallion välisissä vähähuokoisissa rakenteissa. Tämä öljy luokitellaan tiheäksi öljyksi (tight oil), vaikka erottelu on usein epäselvää ja muutos tapahtuu valmiusasteen vaihtuessa asteittain. Puhtaassa muodossaan tiheä öljy on valmista öljyä, joka on vangittuna läpäisemättömän, vähähuokoisen kallion muodostamiin kerroksiin. Siksi tiheän öljyn poraus vaatii yleensä hydraulisten murtamistekniikoiden käyttöä. 2 "Aufsuchungserlaubnis" 16

19 Liuskekaasun ja -öljyn tuotannon vaikutukset ympäristöön ja ihmisten terveyteen Tiheän öljyn tuotannon viimeaikainen kehitys Yhdysvallat Liuskeöljyyn perustuvan epätavanomaisen öljyntuotannon hankkeet aloitettiin Pohjois- Amerikassa vuoden 2000 paikkeilla Bakkenin liuske-esiintymässä, joka sijaitsee Pohjois- Dakotassa ja Montanassa ja kattaa yli km²:n alueen (Nordquist 1953). Bakkenin esiintymä muodostuu runsaasti liusketta sisältävän liuskekiven ja tiheän öljyn kerrosten yhdistelmästä. Ranska/Eurooppa Viron liuskeöljytuotannon lisäksi Pariisin allas Ranskassa kiinnitti uudelleen huomiota, kun pieni Toreador-niminen yritys hankki sinne valtausluvan ja ilmoitti alkavansa hyödyntää alueen tiheän öljyn varantoja monien porauskaivojen kautta hydraulisen murtamisen avulla. Koska allas kattaa laajan alueen, mukaan luettuina Pariisi ja Champagnen läheinen viinialue, se herätti vastustusta, vaikka altaassa oli jo porattu öljyä tavanomaisista kaivoista noin 50 vuoden ajan. (Leteurtrois 2011.) 17

20 Osasto A: talous- ja tiedepolitiikka 2. YMPÄRISTÖVAIKUTUKSET TÄRKEIMMÄT HAVAINNOT Väistämättömiä vaikutuksia ovat porausalustojen, kuorma-autojen pysäköinti- ja liikennealueiden, laitteiden, kaasun jalostus- ja kuljetuslaitteiden sekä sisääntuloteiden aiheuttama maankäytön lisääntyminen. Mahdollisia merkittäviä vaikutuksia ovat saasteiden päästöt ilmaan, pohjaveden pilaantuminen purkautumista tai vuodoista johtuvien hallitsemattomien kaasu- tai nestevirtojen vuoksi, murtamiseen käytetyn nesteen vuotaminen tai hallitsematon jätevesipäästö. Murtamiseen käytettävät nesteet sisältävät vaarallisia aineita, ja takaisinvirtaus sisältää lisäksi esiintymästä peräisin olevia raskasmetalleja ja radioaktiivisia aineita. Yhdysvalloissa saadut kokemukset osoittavat, että tapahtuu paljon onnettomuuksia, jotka voivat olla haitallisia ympäristölle ja ihmisten terveydelle. Lakisääteisiä vaatimuksia on todettu rikottavan noin 1 2 prosentissa kaikista porausluvista. Monet näistä onnettomuuksista johtuvat epäasianmukaisesta käsittelystä tai vuotavista laitteista. Kaasulähteiden lähistöllä on ilmoitettu metaanin pilaamasta pohjavedestä, mikä on johtanut ääritapauksissa asuinrakennusten räjähtämiseen, ja juomaveden suolapitoisuuden lisääntymisestä kaliumkloridin pilaaman pohjaveden vuoksi. Vaikutukset lisääntyvät, kun liuskemuodostumiin rakennetaan porauskaivoja tiheimmillään kuusi kaivoa per km² Hydraulinen murtaminen ja sen mahdolliset vaikutukset ympäristöön Geologisten muodostumien sisältämille tiiviille hiilivedyille on yhteistä pieni läpäisevyys. Siksi liuskekaasun, tiheän kaasun (tight gas) ja kivihiilikerrostumametaanin tuotantomenetelmät ovat keskenään hyvin samankaltaisia. Ne kuitenkin eroavat toisistaan määrällisesti. Koska liuskekaasumuodostumat ovat selvästi kaikkein läpäisemättömimpiä rakenteita, niiden kaasuhuokosiin pääsy on työläintä. Se aiheuttaa näitä muodostumia hyödynnettäessä suurimman ympäristövaikutusten riskin. Vaihtuminen tavanomaista kaasua sisältävästä läpäisevästä rakenteesta tiheän kaasun kautta lähes läpäisemättömäksi kaasuliuskeeksi on kuitenkin jatkuvaa. Yleinen piirre on, että porattujen kaivojen ja huokosten välistä yhteyttä täytyy parantaa keinotekoisesti. Se tehdään niin sanotun hydraulisen murtamisen avulla, jota kutsutaan myös "stimuloinniksi" tai lyhyesti vain "murtamiseksi". Kuvassa 1 on esitetty tyypillisen porauskaivon poikkileikkaus. Porauslaite poraa pystysuoraan kaasua sisältävään kerrokseen. Kerroksen paksuudesta riippuen porataan vain pystysuuntaisia kaivoja tai niiden poraamista jatketaan vaakasuuntaan, jotta saadaan mahdollisimman hyvä yhteys kaasukerrokseen. Kerroksen sisälle synnytetään räjähdysaineiden avulla pieni murtumia poraamalla suojaputken läpi. Näitä murtumia laajennetaan keinotekoisesti täyttämällä ne ylipaineistetulla vedellä. Keinotekoisten murtumien määrä, pituus ja sijainti kerroksessa (vaaka- tai pystysuunnassa) riippuu muodostuman ominaisuuksista. Nämä ominaisuudet vaikuttavat keinotekoisten halkeamien pituuteen, kaivojen väleihin (pystysuuntaisia kaivoja porataan tiheämpään kuin vaakasuuntaisia) ja vedenkulutukseen. 18