【科技.未來】水力壓裂技術惹爭議 頁岩產業前景蒙陰影

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雖然頁岩油可帶來更大能源自主和更多就業職位,但不代表它受到人人歡迎。至少,一些住在頁岩油氣蘊藏帶的居民就甚為困擾。而且,頁岩油氣開採,未來還要面對更嚴峻的環保考驗。

承接上文【科技.未來】石油戰揭成本和技術樽頸 頁岩神話不再?

壓裂需要大量的水,可能會威脅當地供水,居民也擔心頁岩開採會污染水源。(新華社)

地震隱憂不散

壓裂需要大量的水,在二疊紀盆地,每口井一般需要42,500立方米,可能會威脅到當地供水,居民也擔心頁岩開採會污染水源。

此外,當中國許多最好的頁岩礦床都位於人口密集的地區——例如四川人口就超過8,300萬,就揭示了開採頁岩油的另一個難題。去年2月底,四川榮縣發生了三次地震,共造成2人死亡,13人受傷。據當地縣政府的說法,受影響三個村莊內逾兩萬間房屋受損,九間房屋倒塌,近1,400人需轉移安置。市民認為地震與當地的水力壓裂鑽井工程有關,所以在地震發生後幾小時內,數千居民聚集在縣政府大樓外抗議,縣政府隨即宣布暫停當地15個頁岩氣平台的水力壓裂作業,以息事寧人。

一名四川內江市居民向BBC聲稱:「地震已經成為這片土地的日常。有時候一天都能有兩三次震動。只要人是坐着或躺在床上,都會有明顯感覺。我們是經歷過汶川和廬山地震的,但之前從來沒有過這種小地震,但這幾年小震特別多。」雖然縣政府辯稱,「尚不能確定此次地震的發生與工業開採有關」,但Andrews-Speed指出:「四川是一個主要的地震多發區,所以顯然存在風險。」

中國許多最好的頁岩礦床都位於人口密集的地區。圖為中石化重慶頁岩氣有限公司勝頁2壓裂試氣與鑽井同平台井場內。(新華社)

在水力壓裂最普遍的美國也有同樣爭議。隨着水力壓裂增加,在美國中部錄得震級3.0以上的地震,從2009年之前的三十六年內每年平均僅25次,到2009年打後升至平均每年362次。一些州份如紐約州更禁止使用這種技術。

美國地質調查局(USGS)就澄清,壓裂本身沒有直接誘發大多數地震。很多業者會選擇把隨着石油生產的廢水泵到地底棄置,而非經地面或運走,才是近年美國中部地震加劇的主要原因。相比水力壓裂,廢水處理井的運作時間一般更長,也注入更多的液體,因而更容易引發地震。局方說在美國誘發地震最多的俄克拉荷馬州,只有1至2%的地震與水力壓裂作業有關,其餘的地震都是由廢水處理引起的。不過,並非所有的廢水注入油井都會誘發地震。要誘發有感地震需要多個因素配合,包括注水速率和總注水量、存在足以產生有感地震的斷層、足以產生地震的應力,以及存在讓流體壓力從注入點傳播到斷層的路徑。更何況,廢水在所有油井都會產生,而不限於水力壓裂的油井。

在美國,水力壓裂同樣引發爭議。其中一個隱憂是壓裂是否會誘發地震。(美聯社)

但也有可能這只是美國的情況。2011年至2016年間,在加拿大艾伯塔省(Alberta)發生的一連串地震,就被視為是水力壓裂所致。2016年底,卡爾加里大學地球物理學教授David W. Eaton的團隊發表了有關該省頁岩礦區Fox Creek附近地震的研究。他們解釋,地震是由兩種原因引起,其一是壓裂進行時造成的壓力增加,另一是壓裂完成後一段時間,仍留在地底的壓裂液所引起的壓力變化。

「重點是,加拿大西部因注水誘發的地震,主要成因不同於美國中部地區。」Eaton說。在美國,當廢水在壓力下注入到砂岩或其他可滲透地層的處置井中,然後流到岩石。這可能會導致地層中的壓力變化,從而破壞斷層帶周遭的平衡,並在斷層滑動時造成地震。而在分析了2014年底和2015年初Fox Creek一連串地震的地震數據,以及同一時期進行壓裂的油井記錄後,研究發現該省地震活動兩種模式:在斷層帶以東,大部份地震都是在持續長達一個月的壓裂進行期間發生;而斷層帶以西就很少即時出現地震,反而在壓裂結束後的幾個月內間歇發生。Eaton說,一旦壓裂停止,那些壓力會釋放得頗快;但也發現在西部,許多壓裂液仍留在地底的頁岩裂縫中,假以時日,會在斷層帶內持續造成更多壓力和地震。而Eaton的團隊仍未知道兩國差異的原因。

美國科羅拉多市有團體發起反對水力壓裂的示威遊行。(美聯社)

或許對於頁岩油氣蘊藏量甚豐的中、美,這些地震或對居民的影響都是微不足道,但在藏量較少而人口稠密的英國,就不願意承受這些風險。頁岩氣集團Cuadrilla Resources位於黑池附近的開採場,在去年8月底觸發2.9級地震後被暫停活動。

去年11月。英國政府在石油和天然氣管理局(OGA)的報告中說,無法預測由這種做法引起的震顫的可能性或大小,英國政府因而宣布無限期停止頁岩氣的開採或壓裂。商業、能源和產業戰略部表示,除非業界「能夠可靠地預測和控制到與壓裂相關的地震」,否則,「將不會就裂壓取得進一步共識」。工黨、自民黨和綠黨則主張永久禁止。

英國紐卡斯爾大學的石油地質學家Richard Davies解釋,以目前所用技術,很難看到英國的水力壓裂不會引起地震:「英國到處都是斷層,而且很難避開,因為該行業目前使用的成像技術,還未有足夠的解像度來分辨它們。」也難怪鄰近的蘇格蘭自2013年起已暫停所有水力壓裂作業,蘇格蘭民族黨(SNP)去年10月確認了「不支持」該開採方法的政策。威爾斯也自2015年起暫停壓裂。

頁岩氣集團Cuadrilla Resources位於黑池附近的開採場,在去年8月底觸發2.9級地震後被暫停活動。圖為當地民眾集會抗議。(Getty Images)

通往環保的橋樑

頁岩油氣開採,未來還要面對更嚴峻的環保考驗。科學家已警告,我們正與時間競賽,若人類希望將本世紀的溫度升幅限制於高出前工業化水平攝氏1.5度之內,各國將需要在2030年之前將全球排放量減半,並在2050年之前淨排放量歸零。

頁岩氣支持者稱之為「橋樑燃料」,有助轉型可再生能源更容易,在風能和太陽能無法使用時供應電力。在大部份水力壓裂熱潮期間,美國在經濟增長的同時排放量下降。美國能源研究機構Breakthrough Institute於2013年發表的一份名為《煤炭殺手》的報告指出,燃煤發電量從2007年佔美國電力50%下降至2012年37%,很大程度上是壓裂產生的天然氣彌補了這一空缺。實際上,隨着水力壓裂在美國發展,可再生能源的供電量自2008年以來已翻了一倍。天然氣每單位能源排放的溫室氣體約為煤炭一半。雖然燃燒天然氣也有其自身污染問題,但它不會產生煙灰和水銀之類、可對健康和環境造成長期危害的污染物。芝加哥大學能源政策研究所行政總監Sam Ori認為:「不論你對未來有什麼看法,頁岩氣在擺脫碳排放和煤炭常規排放上,都扮演了重要角色。」

然而,儘管頁岩油氣比煤炭淨潔,但壓裂產生的石油和天然氣終究仍是化石燃料。雖然天然氣主要成份的甲烷,燃燒時產生的二氧化碳比煤炭少,但在正常的天然氣採挖操作中,經常都會出現一定程度的甲烷洩漏,成了禍害甚大的溫室氣體。在一百年內,甲烷所困住的熱量,是相同分量二氧化碳的25倍。

儘管頁岩油氣比煤炭淨潔,但壓裂產生的石油和天然氣終究仍是化石燃料。(資料圖片)

批評者也認為,在氣候科學家呼籲加快轉型時,頁岩氣革命令石油和天然氣更為豐富,會減少投資再生能源的動機。例如,天然氣主要用於發電,是現時美國最大的電力來源;而石油則主要用於運輸,例如汽車、船運和航空。所以,即使天然氣的低價把骯髒的煤炭趕出了市場,但部份由於壓裂而導致的低油價卻刺激了更多交通出行。實際上,運輸是現在美國最大的溫室氣體排放來源。低油價也破壞了一些潔淨交通的商業前景,例如電動汽車和燃料電池巴士。又或者一些已經宣布提前退役的核電站,功能可能會被天然氣取代。這樣,取代燃煤而降低的碳排放可能又因此增加。

頁岩油的經濟前景也值得質疑。現時不少頁岩油氣業者受低油價所困,無法滿足投資者期望,甚至出現負債、倒閉。此外,當甲烷可以在大氣中停留達十年,而燃燒天然氣產生的二氧化碳或可滯留一個世紀,每個新建的天然氣發電廠都表示將會繼續使用這燃料數十年,這些廠房就難免要安裝碳捕集設施,增加其運營成本,令業務問題進一步惡化。而更長遠而言,落基山研究所(Rocky Mountain Institute)預期到2035年,建造新的風能、太陽能和儲能項目比繼續運營90%的現有天然氣發電廠要便宜。

所以在英國,雖然政府只是暫停壓裂,仍有可能重新啟動,但一些反對者就認為發展這技術只是浪費時間。愛丁堡大學地質學家Stuart Haszeldine批評:「壓裂與我們要在幾十年內終結這國家燃燒化石燃料的目標完全不符。推動壓裂技術,同時擁抱建立無碳社會的概念,是這國家精神分裂的一個例子。它浪費了納稅人數百萬英鎊,也浪費了我們應該用來追求其他目標的一整個十年。」

桑德斯(中)和沃倫(左)均主張禁用壓裂技術。(路透社)

他所謂的目標,其中之一是發展碳捕集與封存技術,將二氧化碳捕集、液化並儲存在地底舊礦或枯竭的油庫:「在過去十年,我們失去了開發這技術的重要領先優勢,我們本應大力開發,卻浪費了時間在壓裂項目上。」

而在美國,佛蒙特州聯邦參議員桑德斯(Bernie Sanders)也提倡禁止水力壓裂,認為對氣候弊多於利:「這是生存威脅,我們必須承擔責任,確保我們留給子孫的星球健康宜居。這比化石燃料行業重要得多。」早前退出民主黨總統初選的沃倫(Elizabeth Warren)同樣主張美國禁用壓裂技術。但在去年11月聯合經濟委員會議員的聽證會中,美國聯儲局主席鮑威爾(Jerome Powell)就坦言,若聯邦政府禁止水力壓裂,可能會損害美國經濟,「可能不是一件好事」。

對於決策者來說,判斷這些利弊將會相當考驗他們的智慧。就如Ori說:「這是其中一個有很多灰色地帶的問題。我不認為有一個非常明確的案例可以顯示,壓裂在整體上是好是壞。」

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上文節錄自第206期《香港01》周報(2020年3月23日)《 技術與環保難題待解 頁岩油革命後繼無力?》。

更多周報文章︰【01周報專頁】

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