Magyar Tudomány • 2015 11 • Papp

E cikk alapvetően a környezetvédelmi szempont-rendszer szerint veszi górcső alá a hazai nem hagyományos szénhidrogénkincsek (főként a palagáz) hasznosításának kérdéskörét. A teljesség érdekében azonban még figyelembe kell venni számos egyéb – például gazdasági, társadalmi – szempontrendszert is, ameihez e cikkgyűjtemény többi tanulmánya tud támpontot nyújtani. A szerzők kizárólag a saját álláspontjaikat fejtik ki, nem az őket foglalkoztató intézményekét.

Mielőtt még elmerülnénk a részletekben

A hazai palagázkincs nagy léptékű hasznosítása kapcsán két végletes állásfoglalással lehet leginkább találkozni:

• Magyarország felemelkedését, a hazai energiaellátás, energiabiztonság megoldását jelentené;

• Magyarországot a romlásba vinné, tekintve, hogy kitermelése rendkívül súlyos, visszafordíthatatlan természeti és környezeti károkkal jár.

A szerzők úgy vélik, hogy a két véglet között van az igazság. Nem lehet egyértelműen állást foglalni a végkimenetel kapcsán, mivel sok bizonytalansági, leginkább természeti eredetű tényező játszik szerepet a hazai palagáz nagy léptékű kitermelésében, amely tényezők időbeli hatásának lefutása nagyon eltérő, és amelyek halmozott (kumulatív) hatásaira vonatkozóan nincsenek tapasztalataink, így a jövőbeni következményekről csak feltételezéseink lehetnek. Bizonyossággal csak egyet lehet megállapítani: hogy a magyarországi palagáz nagy léptékű hasznosítása – a hazai geológiai, hidrológiai viszonyok között – rendkívül nagy kockázatvállalással jár, leginkább a stratégiai jelentőségű (felszín alatti) víz elszennyezésének eshetősége miatt.

Kockázat – mit jelent, és globális
kitekintésben mire lehet számítani?

Bizonyossággal az érzékelhető, hogy a témakör elemzésében kulcsszerepe van a kockázatnak, illetve a vízszennyezéssel járó kockázatvállalásnak.
De mit is jelent a kockázat? Általános értelemben egy cselekvéssel járó értékveszteség lehetősége (értékként tekinthető például az egészséges környezet, az energiabiztonság, az édesvízkészletekhez való hozzáférés). Ha kockázatot vállalunk, akkor tudatosan lépünk kölcsönhatásba a bizonytalansággal, ellenőrizhetetlenséggel, irányíthatatlansággal.

A hazai palagáz-hasznosítással járó kockázatok tudatosabb mérlegelése érdekében érdemes egy pillantást vetni a Világgazdasági Fórum (VGF) 2015-ös Globális kockázatok jelentésére, amely rávilágít arra, hogy napjainkban melyek a legnagyobb kockázatok. A jelentésben az áll, hogy a világunkat fenyegető első tíz legnagyobb kockázat közül² – a hatásokat tekintve – a vízkrízis jelenti a legnagyobb globális fenyegetettséget. Energia relevanciájú kockázat, az energiaárak okozta sokk csak a nyolcadik helyen található. Egy másik rangsorolás szerint pedig, amely a kockázat bekövetkezésének valószínűségét veszi figyelembe, a vízkrízis áll a világranglista nyolcadik helyén, míg energetikai relevanciájú kockázat nem is szerepel az első tíz között. A Világgazdasági Fórum jelentése alapján – globális szinten – tehát messze nem az energiához, hanem az édesvízhez való hozzáférésnek van kockázati jelentősége (Világgazdasági Fórum, 2015).

A nemzeti vagyonról szóló 2011. évi CXCVI. törvény alapján nemcsak a föld méhének kincsei (természetes előfordulási helyükön) – például a palagáz – részei az állami vagyonnak, de a felszín alatti vizek és azok természetes víztartó képződményei is. Ez azt jelenti, hogy az egyik állami vagyon (például palagáz) hasznosítása érdekében kockáztatunk egy másik állami vagyont (például a felszín alatti vizeket), amely a globális kockázati listán az első helyen szerepel.

Két nagyon egyszerű kérdés merül fel:

• Valóban megéri ilyen magas kockázatot vállalni?

• Valóban kell ilyen magas kockázatot vállalni?

Ha mindkét kérdésre igen a válasz és felvállaljuk a kockázatokat, akkor: Rendkívül alapos és megbízható, a környezeti hatások nyomon követésére képes országos monitoring rendszert kell kiépíteni és fenntartani, hogy a lehető leghamarabb tudjuk észlelni és kezelni az esetleg keletkező problémákat, károkat. Ennek pénzügyi feltételrendszerét állami szinten meg kell teremteni, és a finanszírozást a gazdaságilag érintett szereplők bevonásával folyamatosan biztosítani kell.

Biztosítani kell továbbá, hogy a szabályozás megfelelően kezelje a nem hagyományos szénhidrogének kitermelésénél alkalmazott új technológiát, és az abból eredő kockázatokat. Ehhez meg kell teremteni a vonatkozó ismeretbővítési rendszert (pl. képzések, adatbázis- és modellfejlesztés), hogy mind a jogalkotók, mind a jogalkalmazók rendelkezhessenek a szükséges információval, tudással (például fel kell készíteni a hatóságokat az újfajta feladatok ellátására).

A kitermelésből (tehát az állami vagyon hasznosításából) eredő jövedelmet (például bányajáradékot) a lehető legnagyobb mértékben a nemzeti célok szolgálatába kell állítani.

Végül, de nem utolsósorban az esetleg bekövetkező károk és katasztrófák kezelésére meg kell teremteni a pénzügyi biztosítékot (a magán- és az állami szféra közötti korrekt tehermegosztással).

Palagáz, nem hagyományos szénhidrogének, rétegrepesztés? Tisztázzuk a fogalmakat!

Hagyományos és nem hagyományos szénhidrogének • Az energetikailag hasznosítható ásványi nyersanyagok, a fosszilis energiahordozók halmazállapotuk szerint két csoportra oszthatók: szilárd (például feketekőszén, barnakőszén, lignit) és fluidum (például kőolaj, földgáz, palagáz). A fluid fosszilis energiahordozókat – mivel főként szén- és hidrogénatomokat tartalmaznak – más néven szénhidrogéneknek hívják.

Az állam tulajdonát képező ásványvagyon része a szénhidrogénvagyon, amelynek két típusát szokták megkülönböztetni: a hagyományos és a nem hagyományos szénhidrogéneket. Előfordulásaikat és elhelyezkedésüket egymáshoz képest az 1. ábra mutatja be. A hagyományos és nem hagyományos elkülönítése sok (például földtani, technológiai, gazdasági) szempontból történhet, és ezek ellentmondhatnak egymásnak.

A hagyományos szénhidrogénvagyon (kőolaj, földgáz) – ahogy az 1. ábra is szemlélteti – különálló felhalmozódásokban helyezkedik el, kitermelése ismert, kidolgozott technológia alkalmazásával, fúrólyukakon keresztül történik, és minimális előzetes feldolgozást követően értékesíthető. Itt a tárolókőzet porózus és permeábilis, a szénhidrogének pedig áramlásra képesek (hidrodinamikai folyamatok figyelhetők meg).

A nem hagyományos (nem konvencionális) szénhidrogénvagyon • nagy területre (térrészre) kiterjedő felhalmozódásban található, és csak újfajta technológiákkal, egyedi eljárásokkal (például hidraulikus rétegrepesztéssel) termelhető ki, a kitermelést követően pedig jelentős feldolgozáson kell átesnie ahhoz, hogy végül értékesíthetővé váljon. Ezeknél a tárolókőzet impermeábilis (hidrodinamikai folyamatok nincsenek). Ebből fakad, hogy a nem hagyományos szénhidrogén-felhalmozódást rétegrepesztés nélkül sem megvizsgálni, sem jellemezni, sem gazdaságosan termelésbe helyezni nem lehet.

Félrevezető lehet (illetve félreértésekhez vezethet) az a tény, hogy a hagyományos szénhidrogének kitermelésénél is használhatnak rétegrepesztést, de az ún. rétegserkentésre szolgál (mintegy rásegítésként), nem pedig az egész kitermelési eljárás lényegét és alapfeltételét jelenti. A kettő között nagyságrendbeli különbség, illetve léptékváltás van. Nagyon egyszerű analógiával élve, nem mindegy, hogy „megütögetünk” vagy „szétütünk” valamit. Hazánkban több mint kétezer repesztés történt a hagyományos szénhidrogén kitermelésének serkentésére. Ezzel szemben a nem hagyományos szénhidrogének hasznosítása céljából csak néhány hidraulikus rétegrepesztést végeztek Magyarországon (például a derecskei kutatási projekt keretében).

A hagyományos és a nem hagyományos szénhidrogének között nincs éles határ, átmenetet képviselnek például az ún. nehézolajok és a szűk áteresztőképességű tárolók gáza (homok[kő]gáz, tight gas, tight sand gas, deep gas).

Egyelőre nincs egységes, nemzetközi fogalomhasználat a nem hagyományos szénhidrogénekre, de a bábeli zűrzavar elkerülésére ismertetünk egy lehetséges kategorizálást (feltüntetjük az elnevezési alternatívákat és az angol nyelvű kifejezéseket is). A nem hagyományos kőolaj- (folyékony szénhidrogén-) előfordulások közé tartoznak a nagy sűrűségű és viszkozitású, ún. különlegesen nehéz olajok (extra-heavy oil), a kátrányok és bitumenek, illetve az olajpalák, agyagos, márgás kőzetekhez kötődő kőolajok (shale oil), és homokolaj (tar sand oil). A nem hagyományos földgáz (gáz halmazállapotú szénhidrogén) előfordulásaik pedig a következők – a növekvő kitermelési költségek és az egyre bonyolultabbá váló kitermelési lehetőségek szerinti sorrendben – medenceközépi gázelőfordulások (basin-centered gas – BCGA), szénhez kötött metán (coal bed methane – CBM), palagáz (agyagos, márgás kőzetek gáza, shale gas), illetve a gáz-hidrátok (vagy szénhidrogén-hidrátok, hydrates) (TKMA, 2015).

A fogalmak tisztázása után látható, hogy a palagáz csak egyike a nem hagyományos szénhidrogéneknek.

Hidraulikus rétegrepesztés a nem hagyományos szénhidrogének hasznosításához

A hidraulikus rétegrepesztés a kőzetek folyadékkal történő meg-, illetve szétrepesztésére szolgáló technológia (kőzeteket szoktak még egyéb módon is, például robbantással repeszteni), amelyet egyrészt a szénhidrogéniparban, másrészt a föld hőjének kinyerésére, a geotermikus energia hasznosításánál alkalmaznak.

A szénhidrogéniparban a hidraulikus rétegrepesztés célja, hogy a szinte impermeábilis (nagyon kis áteresztőképességű és pórusterű) kőzetekben lévő, kis koncentrációjú nem hagyományos szénhidrogének áramlását (mobilizálását) lehetővé tegye a mesterségesen kialakított repedések (járatok) által.

A folyamat során először függőleges fúrást végeznek (vertikális kút), majd amikor elérték a célkőzetet (például a palaréteget), síkjában folytatják a fúrást (horizontális kút). Ezt követően főként vizet tartalmazó folyadékot sajtolnak (szivattyúznak) nagy mennyiségben, magas nyomáson a célkőzetbe, és mesterséges repedéseket hoznak létre (megnyitják a célkőzetet). Megakadályozandó az újonnan kialakított (mikro)repedések összezáródását, a vízzel együtt kitámasztásként természetes vagy mesterséges szemcséket (például homok vagy kerámia), ún. proppant-ot juttatnak a repedésbe. Az így kialakított repesztések utat nyitnak a kőzetpórusokba csapdázott szénhidrogének fúrólyukba áramlásának (1. ábra).

Az ipar sokfajta repesztőfolyadékot használ a kőzettípus, valamint a hőmérséklet- és nyomásviszonyok függvényében. Általában hat–-tizenkét vegyi anyagot alkalmaznak adalékanyagként a rétegrepesztő folyadék összeállításánál (ezek térfogataránya elérheti a 2%-ot) különböző célból, például pH-szabályozót, a kút korrodálását gátló anyagot, a víz és a homok összetapadását szolgáló, viszkozitás növelését szolgáló gélképzőt, a művelet mikrobiológiai elszennyeződését megakadályozó biocidot. Az adalékanyagok kb. 25–85%-a a földfelszín alatt marad (COM, 2014).

A palagáz-hasznosítás környezeti hatásai

Új technológia – az ismeretlen felfedezése • A technológia fejlődése, illetve a gazdasági körülmények az ezredfordulót követő évtized második felétől tették lehetővé Észak-Amerikában (USA, Kanada) a palagáz-hasznosítás (hidraulikus rétegrepesztés) forradalmi térnyerését. Az alkalmazott eljárások nyomán nyert tapasztalatok alapján, valamint a műszaki és tudományos fejlesztések, elemzések által folyamatos erőfeszítések történnek a palagáz-kitermeléssel járó környezeti hatások megismerésére. A világ jelenlegi ismeretanyaga még messze nem kiforrott, és – tekintve, hogy az USA-ban termelték ki a legtöbb palagázt – az leginkább az USA-beli körülmények elemzésén nyugszik. Az európai és a magyarországi adottságok azonban jelentősen eltérnek az USA-beliektől (például geológia, népsűrűség), ezért csak korlátozottan lehet belőlük következtetéseket levonni. Az európai tapasztalatok még nem elegendőek, de az Európai Unión belül intenzív kutatómunka folyik a téma feltárása érdekében (URL2). Az eddigi uniós elemzések a palagázra fókuszáltak (mivel abban látták a legnagyobb EU-potenciált), de már megkezdődött a többi nem hagyományos szénhidrogén (pl. homokkőgáz, CBM) hasznosításával kapcsolatos hatások elemzése (Parragh – Papp, 2015). Magyarországon a gazdasági szereplők közül leginkább a TXM Olaj- és Gázkutató Kft. és a MOL Nyrt. rendelkezik tapasztalatokkal a nem hagyományos szénhidrogének hazai kutatása, hasznosítása kapcsán. A hazai releváns információk országos szintű összesítésére eddig még nem készült anyag (a szerzők ismeretei szerint). Fontos azonban megemlíteni:

• a TXM Olaj- és Gázkutató Kft. kezdeményezésére és finanszírozásával 2011–2013 között zajlott a Kerekasztal a magyarországi palagáz-kitermelés lehetőségeiről és kockázatairól zöld civil szervezetek részvételével című projekt a Méltányosság Politikaelemző Központ (MPK) és a KÖVET Egyesület a Fenntartható Gazdálkodásért kivitelezésében. Ennek írásos eredményeként három színvonalas tanulmány készült: I. Jogi elemzés; II. Környezeti és egészségügyi hatástanulmány a TXM Kft. bányatelekére vonatkozóan; III. Kommunikációs összefoglaló (társadalmi elemzés);

• a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet egy környezeti hatástanulmányt készített a hazai rétegrepesztési tapasztalatok alapján (2015. június) a Nemzeti Fejlesztési Minisztérium, illetve a Magyar Bányászati és Földtani Hivatal megbízásából.

A környezeti kockázatok áttekintése

A nem hagyományos gáz kitermelése a környezetre nézve magasabb kockázatokkal jár, mint a hagyományos földgázé.

A hagyományos földgáz kitermeléséhez képest a (hazai) palagáz kitermelésénél többletkockázatok az alábbiakból következnek (URL3; COM, 2014; Zammerilli et al., 2014):

• Jóval több térrészt érintve kell a termelést lefolytatni, mivel a palagáz a célkőzetben nagyon alacsony koncentrációban van jelen. Ebből következik a nagyobb területigény, a fokozott tájképpusztulás és komolyabb biodiverzitás-csökkenés;

• Jelentősen több kutat kell létesíteni (nagyságrendileg ez elérheti az ötvenszeresét a hagyományos földgáz kitermeléséhez képest), és nemcsak vertikális, de horizontális kutakat is ki kell alakítani. Ezáltal kumulálódnak a kútsérülésekből adódó kockázatok;

• A célkőzet a mélyebb rétegnél található, ahol jelentősen nagyobb a nyomás és magasabb a hőmérséklet (a szélsőségesebb paraméterek nagyobb terhelést jelentenek a berendezésekre);

• Jóval nagyobb az eljárás vízigénye a hidraulikus rétegrepesztés miatt;

• Lényegesen nagyobb a vízszennyeződési potenciál (mind a felszíni, mind a felszín alatti vizek tekintetében) egyrészt a mesterségesen kialakított repedések miatt, másrészt a rétegrepesztő folyadékban lévő vegyi anyagok miatt. A hidraulikus rétegrepesztő folyadék olyan anyagokat mobilizálhat, amelyek természetes előfordulási helyükön és formájukban nem okoznak problémát, viszont beoldódva a visszaáramló fluidumba (ún. flow-back), illetve elszállítódva már igenis problémát jelentenek (például nehézfémek, illetve radioaktív anyagok (ún. NORM – Naturally Occurring Radioactive Materials));

• A hidraulikus rétegrepesztés földrengést indukálhat. Magyarország területe az igen alacsony földrengéskockázatú régiók közé tartozik, ezért sokan úgy vélik, hogy az ebből eredő potenciális veszély elhanyagolható. Azonban volt már arra példa, hogy a hazánkéhoz hasonló földrengéskockázatú területet (például USA, Új-Madrid-zóna, 1811-1812) komoly földrengés rázott meg;

• A hidraulikus rétegrepesztés miatt nagyobb anyagmozgatásra, anyagkezelésre (például repesztőfolyadék tárolása, szennyvízkezelés) van szükség, ami többek között több felszíni áruszállítással, szivattyúüzemeltetéssel jár. Ebből következően nagyobb a zajterhelés és a légszennyezés (például por [PM], üvegházhatású gázok [metán {CH4}, szén-monoxid {CO}, szén-dioxid {CO2}, nitrogén-oxidok {NOx}, kén-dioxid {SO2}], illékony szerves vegyületek [VOC]).

A szennyeződések lehetséges forrásait, fő terjedési útvonalait a 2. ábra szemlélteti.
A palagáz kitermelése kapcsán az egyik leggyakrabban hangoztatott probléma, hogy rendkívül nagy édesvíz-felhasználással jár (vízmennyiségi dilemma). Ez bár igaz, de a többi energiahordozó kinyeréséhez, előállításához szükséges vízfelhasználást szemlélve nem is olyan elrettentő, főként ha a bioetanol vagy biodízel igényeihez viszonyítjuk (1. táblázat).

A szerzők úgy vélik, hogy a palagáz esetében a legnagyobb kockázatot – a hagyományos (hidraulikus rétegrepesztést nem igénylő) szénhidrogén kitermeléséhez képest – az ember által kevésbé kontrollálható folyamatok jelentik, amelyek a nagy térrészben történő repesztések következményeként alakulnak ki. Az 1. ábrán látható, hogy a felszín alatti rétegek (kőzetek) milyen összetett módon helyezkednek el. (Mivel csak szemléltetésre szolgál az ábra, nem is mutatja a rétegek közötti törésvonalak bonyolult rendszerét.) Azáltal, hogy a rétegrepesztés megbontja az amúgy nem átjárható kőzetréteg szerkezetét, utat nyit az amúgy „nem kommunikáló” közegek között. A természetes és mesterséges repedések rendszere, illetve azok egymásra hatása olyan geológiai, hidrogeológiai folyamatok előtt nyit(hat)ja meg a kaput, amelyeket eddig nem tapasztaltunk, és amelyekre való ráhatásunk a nullához közelít. Emiatt nagyon fontos, hogy a hazai nem hagyományos szénhidrogén-kutatást/kitermelést a hazai geotermikus energia, felszín alatti víz (például ivóvíz, termálvíz) hasznosításával összefüggésben kezeljük. Ugyanis hazánkban ezen célú hasznosítások területileg egymáshoz sokszor igen közel helyezkednek el, így egymásra való potenciális hatásukat mindenképpen nyomon kell követni és figyelembe kell venni.

A fentiekre tekintettel a szerzők elengedhetetlennek tartják a palagáz, illetve minden egyéb nem hagyományos szénhidrogén kitermeléséhez kapcsolódó környezeti kockázatok további vizsgálatát a hazai viszonyok között, mind a felszín alatti vízkészletek védelme érdekében, mind a bányászat felszíni hatásait tekintve. A hazai tapasztalatok nyomon követése alapján folyamatosan mérlegelni kell, hogy milyen kockázatértékelési, -kezelési eszközöket, intézkedéseket kell alkalmazni, illetve bevezetni Magyarországon.

Kulcsszavak: nem hagyományos szénhidrogének, palagáz, környezetvédelem, vízkészletek, felszín alatti vizek, hidraulikus rétegrepesztés

IRODALOM

COM: Európai Bizottság Munkadokumentuma (COM, 2014): Impact Assessment - Exploration and Production of Hydrocarbons (Such as Shale Gas) Using High Volume Hydraulic Fracturing in the SWD (2014) 21 final, 22. 01. 2014, Brussels • http://tinyurl.com/qa7mnju

Parragh Dénes András – Papp Katalin (2015): Környezetvédelem a nem hagyományos szénhidrogének (például palagáz, homokgáz) kutatása és termelése területén. Magyar Tudományos Akadémia, Ankét, 2015. 03. 26. • https://doktar.titkarsag.mta.hu/koteb/# (ENERGETIKA ÉS KÖRNYEZET ALBIZOTTSÁG mappa/2015 almappa)

TKMA: Tárcaközi munkaanyag (2015): Magyarországi nem-hagyományos szénhidrogén helyzetkép, valamint a rétegrepesztés és annak hazai alkalmazása. (nem nyilvános)

Világgazdasági Fórum (2015): Global Risks 2015. • http://tinyurl.com/nvt4t8a

Zammerilli, Anthony – Murray, R. C. – Davis, T. – Littlefield, J. (2014): Environmental Impacts of Unconventional Natural Gas Development and Production, May 29, 2014, DOE/NETL - 2014/1651. U.S. Department of Energy/National Energy Technology Laboratory, Energy Sector Planning and Analysis, USA

LÁBJEGYZETEK

1 A szerző a cikk megírásakor a Földművelésügyi Minisztérium Környezetfejlesztési Főosztály vezető tanácsosa volt, jelenleg a Nemzeti Fejlesztési Minisztérium Nemzetközi Energiahatékonysági és Megújuló Energia Programok Osztályának vezetője. <

2 A globális kockázatok listáján az első tíz helyen a következők szerepelnek:
A hatásokat tekintve: 1. vízkrízis; 2. fertőző betegségek terjedése; 3. tömegpusztító fegyverek; 4. államok közötti konfliktus; 5. sikertelen alkalmazkodás az éghajlatválto-záshoz; 6. energiaárak okozta sokk; 7. kritikus informatikai rendszer összeomlása; 8. költségvetési krízis; 9. munkanélküliség, alulfoglalkoztatottság; 10. a biodiverzitás csökkenése, az ökoszisztéma összeomlása;
A bekövetkezés valószínűségét tekintve: 1. államok közötti konfliktus; 2. szélsőséges időjárási események; 3. sikertelen nemzeti kormányzás; 4. az állam összeomlásával járó krízis; 5. munkanélküliség, alulfoglalkoztatottság; 6. természeti katasztrófák; 7. sikertelen alkalmazkodás az éghajlatváltozáshoz; 8. vízkrízis; 9. adatcsalás, adatlopás; 10. internetes (kiber)támadás. <