美国正准备将能源的未来押在天然气上，认为它是一种清洁、充足的燃料，可以取代煤炭和石油。但美国环境保护署的新研究，以及对天然气生产整个“生命周期”相关污染的日益了解，正在对天然气能够快速、轻松地解决气候变化问题的假设产生质疑。
天然气的倡导者经常声称，其温室气体排放量比煤炭少 50%，是迈向更环保能源未来的重要一步。但这些假设是基于尾气或烟囱的排放量，并没有考虑到天然气在开采和输送到发电厂和其他客户的过程中排放的甲烷和其他污染物。
美国环保署的新分析将其之前对管道松动接头泄漏和气井排放的甲烷气体量的估计值增加了一倍，这大大改变了该机构早在四月份所描绘的美国排放情况。一些气田的排放量计算增加了几百个百分点。页岩气水力压裂产生的甲烷水平比之前报告的高出 9000 倍。
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当所有这些排放量都被计算在内时，天然气可能只比煤炭清洁 25%，甚至更少。
即使考虑到新的分析，天然气（其排放的有毒和颗粒物污染也较少）仍具有显着的环境优势。但是，差距越小，政治论据就越弱，公用事业公司就越会犹豫是否要投资数十亿美元来改用一种可能在未来失去政府长期支持的燃料。
了解钻井究竟会产生多少温室气体污染尤其重要，因为奥巴马政府已表示，天然气生产可能是在其永无止境的能源法案进程中具有共同政治基础的一个领域。政府和国会不仅寻求稳定、独立的能源供应，还寻求快速、大幅减少与气候变化相关的温室气体。
据美国环保署称，每年有数十亿立方英尺的改变气候的温室气体（大致相当于 3500 万辆汽车的年排放量）从松动的管道阀门中渗出，或从天然气生产设施中有意排放到大气中。世界银行估计，仅天然气钻探排放就占全球人为甲烷的至少五分之一，随着开采的天然气越来越多，美国环保署预计这些排放量将大幅增加。
当科学家评估能源来源在整个生命周期中的温室气体排放量，并纳入生产过程中排放的甲烷时，只有在更现代、更高效的工厂中燃烧时，天然气的优势才成立。
但美国约 1600 家燃气发电厂中，约有一半在效率最低的范围内运行。即使在环保署大幅修改数据之前，根据卡内基梅隆大学能源专家兼工程与公共政策副教授保利娜·哈拉米洛的生命周期分析，这些发电厂仅比煤炭清洁 32%。
现在，环保署将其排放量估计增加了一倍，优势就更小了。根据新数据，根据ProPublica基于哈拉米洛公式进行的计算，美国燃气发电厂的中位数仅比煤炭清洁 40%。那 800 家效率低下的发电厂仅提供了 25% 的改进。
其他科学家表示，天然气和煤炭之间的污染差距可能会进一步缩小。部分原因是天然气的主要污染物甲烷比其他温室气体更有效，科学家们仍在努力了解其对气候的影响——而且很难准确测量到底排放了多少甲烷。
11 月，美国环保署宣布了石油和天然气行业新的温室气体报告规则。根据该国指导空气质量的《清洁空气法》，数千个小型设施将首次被纳入污染报告清单，这一变化也可能导致更高的测量结果。
与此同时，天然气行业一直在努力争取补贴和担保，以确立天然气作为美国不可或缺的能源来源的地位，并为近年来发现的巨量新天然气储备创造市场。该行业希望看到新建的发电厂使用天然气，开发支持天然气汽车的汽车基础设施，以及其他一系列雄心勃勃的计划，这些计划将使美国在未来几十年内依赖天然气。
但是，如果像美国环保署新数据开始暗示的那样，天然气相对于煤炭和石油的改进更为有限，那么在新的基础设施、钻探和规划方面的数十亿美元纳税人和行业投资可能会因收益有限而耗尽。
“问题是你建一个燃气发电厂要用 40 年。那是一座很长的桥梁，”美国最大的电力公司之一杜克能源的首席执行官詹姆斯·罗杰斯说。杜克公司一半以上的电力来自煤炭，但罗杰斯也一直积极倡导限制温室气体排放的碳排放交易立法。
罗杰斯担心，盲目转向天然气可能会使该国依赖另一种化石资源，而无法阻止气候变化的速度。
“如果，随着甲烷排放的披露，结果证明与煤炭相比，碳排放量仅减少了 10% 或 20% 呢？如果真是这样，”他说，“天然气就不是万能的。”
美国石油协会在一封电子邮件回复中表示，联邦海上钻探规则已经在减少政府统计的排放量。美国独立石油协会和天然气游说团体“深入能源” 、美国清洁天空基金会和美国天然气联盟的发言人，他们一直在推动扩大天然气的利用，拒绝就美国环保署的新数据及其对天然气和煤炭之间比较的意义发表评论。
但行业团体指出，与替代方案相比，天然气看起来很有吸引力。
从改变气候的角度来看，核能的污染比天然气少，但成本高昂，并且由于处理放射性废物的危险而在美国受到质疑。所谓的“清洁煤”——包括地下碳封存——可能会奏效，但该技术屡次停滞不前，仍然未经证实，并且至少需要 15 年的时间。风能和太阳能等可再生能源正在快速发展，但能源成本高昂，并且在几十年内不会提供主要的电力供应。
另一方面，天然气充足、易于获取且本地化。
甲烷是一种强效气候气体
测量钻探过程中泄漏的天然气量是一项挑战。了解这种气体（主要成分是甲烷）如何影响环境，以及它将对全球变暖产生什么影响是另一项挑战。而在这方面，一些科学家仍然存在分歧。
温室气体包括二氧化碳以及甲烷、丙烷和其他影响气候变化的鲜为人知气体。为了标准化的目的，所有这些气体都使用 Co2e 单位（即二氧化碳“当量”）进行描述。但由于每种气体的效力或对大气层的“变暖”效应不同，因此会应用一个因子将其转换为二氧化碳的当量。
甲烷是天然气的主要成分，也是一种更有效的温室气体，它对气候变化的影响远大于二氧化碳。但确定应用于衡量其相对变暖效应的因子仍在争论中。
为了计算其数据，美国环保署计算了 100 年期间大气中甲烷的平均浓度，并确定在这一时期内，甲烷的效力是二氧化碳的 21 倍。使用这个方程式，一吨甲烷排放量相当于 21 吨二氧化碳。
但一些科学家认为，甲烷气体的影响应在较短的时间内计算，因为甲烷会迅速降解，而且天然气钻探会一次性向大气中释放大量甲烷，可能会集中并放大其影响。
康奈尔大学的环境生物学教授罗伯特·霍瓦思利用联合国的研究计算得出，如果甲烷的效力按 20 年而不是 100 年来考虑，那么其变暖潜力将是二氧化碳的 72 倍。
这样计算，天然气中的甲烷对气候的影响将很快超过燃烧煤炭产生的二氧化碳对气候的影响。霍瓦思的研究尚不完整，并受到批评，因为他起初未能计算出煤炭开采产生的甲烷排放量。但他表示，在纠正错误后，煤炭的排放量几乎没有变化，数据仍然显示，甲烷的强度可能会抵消使用天然气的优势。
霍瓦思在 3 月的一份备忘录中写道：“即使少量天然气泄漏到大气中也会产生非常严重的后果”[2]，他说这是更全面的研究的先驱，可以开始科学地回答这些问题。“当考虑温室气体的总排放量时，……来自山顶开采的天然气和煤炭的排放量可能相似，事实上，天然气在全球变暖的后果方面可能更糟。”
霍瓦思表示，他的最新计算表明，在德克萨斯州、纽约州和宾夕法尼亚州部分地区进行的页岩气钻探会导致特别高的排放量，并且可能与煤炭一样污染严重。
环保组织表示，在制定重大政策，推动国家更加依赖天然气之前，应该先确定天然气田的甲烷排放量以及甲烷的温室效应的真实数据。
“你不能简单地将某些排放源视为微不足道的，”自然资源保护委员会（Natural Resources Defense Council）的高级政策分析师汤姆·辛格（Tom Singer）说，他主要关注新墨西哥州的排放报告。“你需要先掌握这些数据，才能做出判断。”
减少污染意味着更多利润
美国环保署（EPA）通过名为“天然气之星”（Natural Gas STAR）的项目追踪无组织排放和排放的甲烷，然后努力促使钻井公司通过阻止泄漏并将捕获的天然气出售以获利。正是“天然气之星”数据的差异促使环保署在去年年底大幅修改了政府的温室气体统计数据。
根据“天然气之星”的最新数据，美国每年生产的天然气中，至少有1.6%（约4750亿立方英尺）被认为在生产过程中泄漏或排放。但这些数据是在环保署调整温室气体估算之前报告的，预计当新估算值代入计算时，这些数字将会上升。如果公司能够捕获“天然气之星”当前估算中泄漏的天然气，按今天的价格计算，每年将价值 21 亿美元，并能立即将该国的排放量减少 2% 以上。几项研究表明，维护和安装设备以捕获排放物可在 24 个月内收回成本。
“天然气之星”在推动公司使用这些捕获工具方面取得了一些成功。环保署 2010 年的温室气体清单（使用 2008 年的数据）显示，尽管更多天然气从更多油井中生产出来，但自 1990 年以来，生产排放总量已减少了 26% 以上，这主要归功于“天然气之星”的进展。但是，虽然这些数据表明“天然气之星”在降低年度排放率方面是有效的，但环保署的新数据本质上移动了起点，重新计算后，现在人们认为 2008 年的排放量比 1990 年的排放量高出 53%。
这并不意味着该计划不起作用——它正在起作用。这仅仅意味着，要使减排幅度足以影响气候变化的速度，还有很长的路要走。
环保署现在报告说，传统水力压裂的排放量比该机构之前的估计高出 35 倍。它还报告说，在国家丰富的页岩气储量（如马塞勒斯）中使用的水力压裂类型的排放量几乎比之前计算的高出 9000 倍，这个数字开始与康奈尔大学罗伯特·霍沃思的研究相吻合。
足够清洁可以依赖吗？
准确估算天然气的全生命周期排放量至关重要，不仅关系到奥巴马总统和国会关于国家能源和气候战略的决策，也关系到国家公用事业的未来规划。
天然气生命周期排放数据的微小变化最终会影响公用事业行业的政策和激励措施，并最终对天然气与其替代品的竞争方式产生重大影响。
杜克能源的高管罗杰斯表示，该国承诺的天然气储量庞大，也必须保持稳定，才能在成本和气候方面证明天然气的益处。哈拉米略（Jaramillo）在其 2007 年发表在《环境科学与技术》杂志上的生命周期分析 [3] 中指出，如果国内储量比预测的要小，或者国家用完天然气并转向从海外进口液化天然气，那么天然气的温室气体足迹将几乎与煤炭相等。这是因为液化天然气的额外加工和运输会将更多的温室气体污染排放到大气中。
“在 60 年代，我们在一个手臂上扎了一针——它被称为石油，”罗杰斯说。“如果页岩气没有如预测的那样发展，我们在国内建造了大量天然气发电厂，而我们又不在近海钻探，那么我们就会在另一只手臂上扎针，它将被称为天然气。”
公用事业公司正处于困境，因为他们必须建造新的发电厂以满足国家对能源的需求，同时还要预测一套尚未确定的联邦气候和排放法规，他们认为这些法规是不可避免的。他们是建造新的燃气发电厂，这可能耗资 20 亿美元并需要三年时间才能上线？还是等待能够捕获燃煤电厂的碳并将其封存在地下的成熟系统？
美国最大的电力公司和温室气体污染的最大排放者美国电力公司（American Electric Power）总裁尼克·阿金斯（Nick Akins）表示，如果碳封存有效，煤电排放量可能会下降 90%。这向阿金斯表明，天然气可能不是国家能源需求的解决方案，而是通往更清洁技术的过渡燃料。
“当你能够超越这一点时，从 100% 的二氧化碳排放者转变为 50% 的解决方案，这是我们需要关注的事情，”阿金斯说。“如果煤炭有 90% 的解决方案，以及核能和可再生能源等其他形式的解决方案，那么显然你也希望朝着这个方向努力。”
更正： 原文错误地指出甲烷（其效力至少是二氧化碳的 21 倍）是最强效的温室气体。文章应该指出，它是更强效的温室气体之一。