1. Czym jest gaz łupkowy?
Dokładnie tym samym, co „zwykły” gaz ziemny – jeśli bierzemy pod uwagę skład chemiczny (czyli głównie metan z niewielkim dodatkiem etanu, propanu i butanu) oraz sposób powstawania (o czym za chwilę). Różnica dotyczy miejsca występowania. Gaz łupkowy jest uwięziony w niewielkich szczelinach pomiędzy ziarnami skał osadowych – tak niewielkich, że mieszczą czasami zaledwie kilka jego molekuł. Konwencjonalny gaz znajduje się zaś w ogromnych zbiornikach pomiędzy warstwami skał. Oznacza to zupełnie inną technologię wydobycia. Do złoża zwykłego gazu wystarczy się dowiercić, a wysokie ciśnienie samo wypchnie go na powierzchnię. Eksploatacja jednego takiego zbiornika może trwać latami. Z gazem łupkowym sprawa jest bardziej skomplikowana – trzeba sporo zachodu, żeby go „wycisnąć” ze skał. I dlatego właśnie jego eksploatacja jest i pewnie jeszcze długo będzie droższa niż gazu konwencjonalnego
2. Jak powstał?
Łupki to skały osadowe, które – jak sama nazwa wskazuje – łatwo jest rozłupać. Pod wpływem uderzenia pękają i rozwarstwiają się na cieniutkie płytki. Dzieje się tak, ponieważ łupki powstały wskutek opadania na dno zbiorników wodnych kolejnych warstw osadów, nierzadko przez miliony lat. Jeśli osady zawierają substancje organiczne i zostaną spełnione dodatkowe warunki (m.in. wysokie ciśnienie i wysoka temperatura), w łupkach powstanie gaz ziemny. Tak stało się w kilku miejscach na Ziemi, m.in. na terenie Polski. Szacunki mówią, że mamy największe w Europie złoża gazu łupkowego – być może nawet więcej niż pięć bilionów (tysięcy miliardów) metrów sześciennych. Dla porównania, w ciągu roku Polska zużywa ok. 15 mld metrów sześciennych gazu, a więc takie zasoby mogłyby wystarczyć nam na setki lat.
Jednak geolodzy podkreślają, że ilość gazu w złożu da się dokładnie określić dopiero wtedy, gdy w całości się je wyeksploatuje. Dzisiejsze szacunki są więc bardzo nieprecyzyjne. Ministerstwo Środowiska wydało już około stu koncesji na poszukiwania gazu łupkowego i cały czas sprzedaje kolejne. Dopiero gdy etap poszukiwań zostanie zakończony (a w niektórych przypadkach nastąpi to nie wcześniej niż za kilka lat), będzie można precyzyjniej ocenić, ile mamy gazu w pokładach skał łupkowych.
3. Jak go znaleźć?
Nie jest to proste. Firmy poszukujące gazu łupkowego posługują się powszechnie dostępnymi mapami budowy geologicznej Polski, mogą też mieć własne źródła informacji. Zanim jednak zaczną gdzieś wiercić, często zamawiają specjalistyczne badania. Jednym z nich jest tzw. sejsmika refleksyjna, która polega na wytwarzaniu sztucznej fali sejsmicznej i rejestrowaniu jej rozchodzenia się i odbicia (można to porównać ze stosowanym powszechnie w medycynie badaniem USG). W przypadku poszukiwań gazu łupkowego najczęściej stosowane są ciężkie wibratory, zainstalowane na samochodach ciężarowych.
Pojazd dojeżdża do miejsca badania i wypuszcza ze swojego podwozia „wibrujące łapy” – to one są źródłem fali sejsmicznej. Odbiorniki (czasami nawet kilkaset) są rozmieszczane w okolicy. Fala generowana przez taki samochód ma niewielką amplitudę, a sygnał trwa zaledwie kilka, niekiedy kilkanaście sekund. Prędkość fali podróżującej w głąb Ziemi jest uzależniona od tego, przez co przechodzi. Dodatkowo na granicy różnych skał fala odbija się z powrotem ku powierzchni pod różnymi kątami. Te zjawiska są rejestrowane przez czujniki. W efekcie powstaje trójwymiarowa mapa położenia skał różnego typu na badanym terenie. Poszukiwacze gazu mogą wówczas zobaczyć, gdzie i na jakiej głębokości znajduje się potencjalne złoże, a także jak ta głębokość się zmienia. Skały łupkowe w jednym miejscu mogą znajdować się na głębokości 4 km, a kilka kilometrów dalej już o 500 m wyżej. Takie informacje są bardzo cenne, gdy zaczyna się planować odwierty.
4. Jak się do niego dowiercić?
O lokalizacji wiertni – czyli wyborze miejsca do wierceń – często decydują względy praktyczne, takie jak gęstość zaludnienia (najlepsze są tereny rolnicze albo nieużytki) czy możliwość dojazdu. Dlaczego? Bo najpierw trzeba tam dowieźć setki ton sprzętu. Na etapie poszukiwań i wstępnym etapie wydobycia zajęty przez poszukiwaczy gazu teren ma powierzchnię kilku tysięcy metrów kwadratowych. Budują wieżę wiertniczą, basen na wodę, składowisko rur i sprzętu oraz parking dla nawet kilkunastu tirów. Ten etap jest najbardziej uciążliwy dla mieszkających w pobliżu osób, głównie z powodu hałasu i dużego ruchu ciężarówek. Wiertło, którego używają geolodzy, nie przypomina tego znanego z domowych wiertarek. To geologiczne jest (z wyjątkiem samej końcówki, czyli świdra) puste w środku. Gdy prawie całe wejdzie w ziemię, od góry dokręca się do niego kolejny taki segment – sztywną rurę – i kontynuuje wiercenie. Okruchy skalne (tzw. zwierciny) są wypłukiwane na zewnątrz przez wodę (tzw. płuczkę), która przy okazji schładza świder. Średnica wiertła jest porównywalna ze średnicą szklanki.
Wiercenie odbywa się nie tylko w pionie, ale też – w razie potrzeby – skośnie czy nawet poziomo. Istnieją systemy nawigacji, które pozwalają na bardzo precyzyjne kontrolowanie położenia końcówki wiertła i podążanie za złożem. Wraz z rozwojem technologii wydobycia gazu łupkowego poziome odwierty stają się coraz dłuższe – to oszczędza pieniądze, bo nie trzeba się wwiercać od góry w innym miejscu. Najdłuższe tunele wykonane w poziomie mierzą dziś blisko 4 km. Dzięki nim gaz można „zbierać” z bardzo dużego obszaru poprzez jeden odwiert. Brytyjska firma 3Legs Resources, która na Pomorzu znalazła gaz łupkowy, twiedzi, że jej poziomy odwiert ma około kilometra długości, a pionowy nieco ponad 4 km.
5. Jak się go wydobywa?
Samo przewiercenie się do złoża to jeszcze nie koniec. Gaz nie przedostanie się do środka wiertła, póki nie zostanie ono podziurawione. Po zakończeniu wiercenia do wnętrza rury wpuszcza się urządzenie, które niewielkimi pociskami przestrzeliwuje ją – powstaje rzadkie sitko, czyli perforacja. Teraz gaz ze skał łupkowych mógłby swobodnie wpływać do rury, gdyby nie to, że nadal jest uwięziony w skałach.
By go wyciągnąć, konieczne jest przeprowadzenie tzw. szczelinowania. Polega ono na wytworzeniu w obrębie złoża wysokiego ciśnienia, które sprawi, że naturalnie występujące w łupkach szczeliny trochę się poszerzą i połączą. Cały proces nie ma nic wspólnego z kruszeniem skał czy – jak czasami się go przedstawia – z podziemną eksplozją. Szczelinowanie najczęściej przeprowadza się przy użyciu wody. Dodaje się do niej niewielką ilość (maksimum 1–2 proc.) różnych substancji chemicznych. Dokładny ich skład jest tajemnicą poszczególnych firm i zależy od warunków, jakie panują w danym miejscu. Stosowane są środki bakteriobójcze, antykorozyjne, stworzone na bazie polimerów substancje obniżające tarcie oraz chemikalia zapobiegające pęcznieniu iłów. Wtłaczanie wody pod ziemię trwa kilka godzin. Wraz z nią tłoczony jest także piasek.
Rozmiary jego ziarenek dobiera się ściśle do rodzaju skały, jaką się szczelinuje. Woda powoduje powstanie w skale pęknięć, a piasek nie pozwoli tym pęknięciom na powrót się zamknąć, gdy tylko wyższe ciśnienie ustąpi. Konstrukcja wiertła pozwala dokładnie określać fragment, na jakim skały będą szczelinowane. Pęknięcia w skałach nie są duże, ale mogą być dosyć głębokie – w pionie mają „zasięg” około 100 metrów, w poziomie – ok. 200. Gdy po szczelinowaniu okazuje się, że gazu w złożu jest dużo, dalsze wiercenie nie ma już sensu. Tak samo zresztą, jak dalsze szczelinowanie – ten proces przeprowadza się tylko raz, na samym początku eksploatacji. Wieża wiertnicza zostaje zdemontowana, zaś większa część terenu zajmowanego przez poszukiwaczy i ich sprzęt podlega rekultywacji – znów można wykorzystać go np. jako ziemię uprawną. Zamiast wieży zostaje zamontowany niewielki zawór podłączony do rurociągu. Całość zajmuje kilkanaście–kilkadziesiąt metrów kwadratowych.
6. Jak to wpływa na środowisko?
Oczywiście widok wieży wiertniczej nie każdemu musi się podobać. Kłopotliwy może być hałas związany z wierceniem i szczelinowaniem. To dotyczy jednak tych, którzy mieszkają w bezpośrednim sąsiedztwie wiertni, i trwa zaledwie kilka tygodni.
7. A co z wodą? Czy wraz z chemikaliami może przedostać się do wód gruntowych?
Przy normalnej eksploatacji – nie. W czasie wiercenia otwór zostaje uszczelniony. Nie ma możliwości, by woda wtłaczana pod ziemię przesiąkała ku górze i w ten sposób zanieczyszczała zasoby wodne. Pomiędzy warstwami wód gruntowych a pokładami łupków są przynajmniej 2,5–3 km nieprzepuszczalnych skał.
8. A czy gaz może się dostać do ujęć wody?
W internecie można znaleźć filmy, na których odkręcony kran zamienia się w palnik gazowy, gdy tylko w pobliżu znajdzie się otwarty ogień. Choć wygląda to bardzo przekonująco, nie ma nic wspólnego z eksploatacją łupków. Na niektórych terenach metan znajduje się w warstwie wód gruntowych – ale z powodów zupełnie naturalnych, niemających nic wspólnego z wydobyciem gazu łupkowego.
9. W czasie jednego szczelinowania tłoczy się pod ziemię 1–5 tys. metrów sześciennych wody. Czy pobieranie jej ze środowiska może zaburzyć równowagę hydrologiczną?
Specjaliści twierdzą, że nie. Bardzo intensywne i częste szczelinowanie zużywa około jednego procenta zasobów wody pitnej na danym terenie. Zamiast niej można zresztą użyć np. nienadającej się do niczego solanki. 20–30 proc. wtłoczonej pod ziemię wody wraca na powierzchnię. Jest ona wówczas zbierana do cystern albo przechowywana w szczelnych basenach. Może być wykorzystana ponownie albo – po oczyszczeniu z chemikaliów – odprowadzona do rzeki czy jeziora.
Wbrew mitom szczelinowanie nie może też wywołać trzęsienia ziemi. Fale sejsmiczne powstające podczas pękania łupków są zbyt słabe, by mogły dotrzeć do powierzchni Ziemi, a co dopiero spowodować jakiekolwiek zniszczenia. Ich energia jest porównywalna z upuszczeniem puszki coli na podłogę z wysokości blatu stołu – z tą tylko różnicą, że dzieje się to 4 km pod ziemią. Trzęsienia mogłyby teoretycznie wystąpić, gdyby szczelinowanie przeprowadzano na terenach aktywnych sejsmicznie. Ale po pierwsze – w pobliżu uskoków sejsmicznych nie poszukuje się gazu łupkowego, a po drugie w takich przypadkach to nie pękające skały wywołują trzęsienia ziemi, lecz wtłoczona do nich woda przyspiesza wystąpienie wstrząsów (zachowując się jak smar, ułatwiający przesuwanie się skał), które i tak by wystąpiły.
10. Jaki więc może być skutek eksploatacji złóż gazu łupkowego w Polsce?
Jeżeli zostaną zachowane wszystkie procedury, największy wpływ na szeroko pojęte środowisko pojawi się w czasie poszukiwań i wstępnego etapu eksploatacji. Gdy gaz zacznie płynąć, ten wpływ będzie praktycznie niezauważalny. Warto natomiast pamiętać, że spalanie gazu jest najczystszym sposobem na produkcję energii z paliw kopalnych. Wszystko wskazuje więc na to, że w rezultacie środowisko tylko na tym skorzysta.