Nieuw onderzoek toont aan dat zelfs fracken met vloeibare koolstofdioxide kleinschalige aardbevingen kan veroorzaken, een fenomeen dat voorheen niet duidelijk aan het frackproces kon worden toegeschreven. Hoewel CO2-fracking goed is voor het milieu omdat het koolstof vastlegt, kunnen zowel CO2-fracking als op water gebaseerde fracken deze trillingen veroorzaken en mogelijk meer schadelijke aardbevingen veroorzaken.
Nieuw onderzoek bevestigt dat fracken verantwoordelijk is voor voorheen onverklaarde langzame, kleine aardbevingen of trillingen. Het proces dat trillingen veroorzaakt, is hetzelfde proces dat grote, schadelijke aardbevingen veroorzaakt.
Bij fracking wordt met geweld vloeistoffen onder het aardoppervlak geïnjecteerd om olie en aardgas te winnen. Hoewel deze methode doorgaans gebruik maakt van afvalwater, werd bij dit specifieke onderzoek gekeken naar de resultaten bij gebruik van vloeibare kooldioxide. Deze methode drijft koolstof diep onder de grond, waardoor wordt voorkomen dat het atmosferische warmte vasthoudt.
Er wordt geschat dat CO2-fracking net zoveel koolstof kan besparen als 1 miljard zonnepanelen per jaar. Fracking met vloeibare koolstofdioxide is beter voor het milieu dan het gebruik van afvalwater, omdat afvalwater de koolstof niet uit de atmosfeer kan houden.
"Omdat deze studie een proces onderzoekt dat koolstof ondergronds vastlegt, zou het positieve implicaties kunnen hebben voor duurzaamheid en klimaatwetenschap", zegt Abhijit Ghosh, universitair hoofddocent geofysica aan UC Riverside en co-auteur van de studie in het tijdschrift Science.
Omdat kooldioxide echter vloeibaar is, zei Ghosh dat de resultaten van het onderzoek vrijwel zeker van toepassing zouden zijn op het fracken met water, die beide het potentieel hebben om aardbevingen te veroorzaken.
Op een seismometer zien gewone aardbevingen en trillingen er anders uit. Grote aardbevingen veroorzaken hevige schokken van pulsen met een hoge amplitude. Tremoren daarentegen zijn zachter en kleiner in amplitude, stijgen langzaam boven het achtergrondgeluid en dalen vervolgens langzaam.
"We zijn blij dat we deze trillingen nu kunnen gebruiken om de beweging van frackvloeistoffen te volgen en de beweging van breuken als gevolg van vloeistofinjectie te monitoren," zei Ghosh.
Eerder hadden seismologen de oorzaak van de aardbeving betwist. Sommige artikelen suggereren dat de bevingssignalen afkomstig zijn van grote aardbevingen die duizenden kilometers verderop plaatsvinden, terwijl andere suggereren dat de bevingssignalen geluid kunnen zijn dat wordt gegenereerd door menselijke activiteit, zoals de beweging van treinen of industriële machines.
"Seismometers zijn niet slim. Je kunt een vrachtwagen in de buurt besturen of er een schop tegen geven en hij registreert de trillingen", zei Ghosh. "Daarom konden we een tijdje niet zeggen of deze signalen verband hielden met vloeistofinjectie."
Om de bron van het signaal te bepalen, gebruikten de onderzoekers seismometers die rond een fracklocatie in Wellington, Kansas waren geïnstalleerd. De gegevens bestrijken de gehele frac-injectieperiode van zes maanden, evenals één maand vóór injectie en één maand na injectie.
Na aftrek van het achtergrondgeluid ontdekte het team dat het resterende signaal ondergronds werd gegenereerd en alleen verscheen als er vloeistof werd geïnjecteerd. "We hebben geen bevingen voor of na de injectie gedetecteerd, wat erop wijst dat de beving verband hield met de injectie," zei Ghosh.
Het is al lang bekend dat fracking grotere aardbevingen veroorzaakt. Eén manier om te voorkomen dat breuken ondergronds wegschuiven en aardbevingen of trillingen veroorzaken, is door het fracken te stoppen. Omdat dit onwaarschijnlijk is, zei Ghosh dat deze activiteiten moeten worden gemonitord om te begrijpen hoe het gesteente vervormt en om de beweging ervan na vloeistofinjectie te volgen.
De olie- en gasindustrie kan nu modelexperimenten uitvoeren om bedrijven te helpen de vloeistofinjectiedruk te bepalen die niet mag worden overschreden. Door binnen deze limieten te blijven, wordt ervoor gezorgd dat vloeistoffen niet naar grote ondergrondse breuklijnen migreren, wat schadelijke seismische activiteit veroorzaakt. Niet alle fouten worden echter in kaart gebracht.
"We kunnen dit soort experimentele modellen alleen bouwen als we weten dat er fouten bestaan. Het is mogelijk dat er fouten zijn waarvan we niets weten, in welk geval we niet kunnen voorspellen wat er zal gebeuren", zei Ghosh.