美國正準備將能源的未來押在天然氣上，認為它是一種清潔、充足的燃料，可以取代煤炭和石油。但美國環境保護署的新研究，以及對天然氣生產整個“生命週期”相關汙染的日益瞭解，正在對天然氣能夠快速、輕鬆地解決氣候變化問題的假設產生質疑。
天然氣的倡導者經常聲稱，其溫室氣體排放量比煤炭少 50%，是邁向更環保能源未來的重要一步。但這些假設是基於尾氣或煙囪的排放量，並沒有考慮到天然氣在開採和輸送到發電廠和其他客戶的過程中排放的甲烷和其他汙染物。
美國環保署的新分析將其之前對管道鬆動接頭洩漏和氣井排放的甲烷氣體量的估計值增加了一倍，這大大改變了該機構早在四月份所描繪的美國排放情況。一些氣田的排放量計算增加了幾百個百分點。頁岩氣水力壓裂產生的甲烷水平比之前報告的高出 9000 倍。
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當所有這些排放量都被計算在內時，天然氣可能只比煤炭清潔 25%，甚至更少。
即使考慮到新的分析，天然氣（其排放的有毒和顆粒物汙染也較少）仍具有顯著的環境優勢。但是，差距越小，政治論據就越弱，公用事業公司就越會猶豫是否要投資數十億美元來改用一種可能在未來失去政府長期支援的燃料。
瞭解鑽井究竟會產生多少溫室氣體汙染尤其重要，因為奧巴馬政府已表示，天然氣生產可能是在其永無止境的能源法案程序中具有共同政治基礎的一個領域。政府和國會不僅尋求穩定、獨立的能源供應，還尋求快速、大幅減少與氣候變化相關的溫室氣體。
據美國環保署稱，每年有數十億立方英尺的改變氣候的溫室氣體（大致相當於 3500 萬輛汽車的年排放量）從鬆動的管道閥門中滲出，或從天然氣生產設施中有意排放到大氣中。世界銀行估計，僅天然氣鑽探排放就佔全球人為甲烷的至少五分之一，隨著開採的天然氣越來越多，美國環保署預計這些排放量將大幅增加。
當科學家評估能源來源在整個生命週期中的溫室氣體排放量，並納入生產過程中排放的甲烷時，只有在更現代、更高效的工廠中燃燒時，天然氣的優勢才成立。
但美國約 1600 家燃氣發電廠中，約有一半在效率最低的範圍內執行。即使在環保署大幅修改資料之前，根據卡內基梅隆大學能源專家兼工程與公共政策副教授保利娜·哈拉米洛的生命週期分析，這些發電廠僅比煤炭清潔 32%。
現在，環保署將其排放量估計增加了一倍，優勢就更小了。根據新資料，根據ProPublica基於哈拉米洛公式進行的計算，美國燃氣發電廠的中位數僅比煤炭清潔 40%。那 800 家效率低下的發電廠僅提供了 25% 的改進。
其他科學家表示，天然氣和煤炭之間的汙染差距可能會進一步縮小。部分原因是天然氣的主要汙染物甲烷比其他溫室氣體更有效，科學家們仍在努力瞭解其對氣候的影響——而且很難準確測量到底排放了多少甲烷。
11 月，美國環保署宣佈了石油和天然氣行業新的溫室氣體報告規則。根據該國指導空氣質量的《清潔空氣法》，數千個小型設施將首次被納入汙染報告清單，這一變化也可能導致更高的測量結果。
與此同時，天然氣行業一直在努力爭取補貼和擔保，以確立天然氣作為美國不可或缺的能源來源的地位，併為近年來發現的巨量新天然氣儲備創造市場。該行業希望看到新建的發電廠使用天然氣，開發支援天然氣汽車的汽車基礎設施，以及其他一系列雄心勃勃的計劃，這些計劃將使美國在未來幾十年內依賴天然氣。
但是，如果像美國環保署新資料開始暗示的那樣，天然氣相對於煤炭和石油的改進更為有限，那麼在新的基礎設施、鑽探和規劃方面的數十億美元納稅人和行業投資可能會因收益有限而耗盡。
“問題是你建一個燃氣發電廠要用 40 年。那是一座很長的橋樑，”美國最大的電力公司之一杜克能源的執行長詹姆斯·羅傑斯說。杜克公司一半以上的電力來自煤炭，但羅傑斯也一直積極倡導限制溫室氣體排放的碳排放交易立法。
羅傑斯擔心，盲目轉向天然氣可能會使該國依賴另一種化石資源，而無法阻止氣候變化的速度。
“如果，隨著甲烷排放的披露，結果證明與煤炭相比，碳排放量僅減少了 10% 或 20% 呢？如果真是這樣，”他說，“天然氣就不是萬能的。”
美國石油協會在一封電子郵件回覆中表示，聯邦海上鑽探規則已經在減少政府統計的排放量。美國獨立石油協會和天然氣遊說團體“深入能源” 、美國清潔天空基金會和美國天然氣聯盟的發言人，他們一直在推動擴大天然氣的利用，拒絕就美國環保署的新資料及其對天然氣和煤炭之間比較的意義發表評論。
但行業團體指出，與替代方案相比，天然氣看起來很有吸引力。
從改變氣候的角度來看，核能的汙染比天然氣少，但成本高昂，並且由於處理放射性廢物的危險而在美國受到質疑。所謂的“清潔煤”——包括地下碳封存——可能會奏效，但該技術屢次停滯不前，仍然未經證實，並且至少需要 15 年的時間。風能和太陽能等可再生能源正在快速發展，但能源成本高昂，並且在幾十年內不會提供主要的電力供應。
另一方面，天然氣充足、易於獲取且本地化。
甲烷是一種強效氣候氣體
測量鑽探過程中洩漏的天然氣量是一項挑戰。瞭解這種氣體（主要成分是甲烷）如何影響環境，以及它將對全球變暖產生什麼影響是另一項挑戰。而在這方面，一些科學家仍然存在分歧。
溫室氣體包括二氧化碳以及甲烷、丙烷和其他影響氣候變化的鮮為人知氣體。為了標準化的目的，所有這些氣體都使用 Co2e 單位（即二氧化碳“當量”）進行描述。但由於每種氣體的效力或對大氣層的“變暖”效應不同，因此會應用一個因子將其轉換為二氧化碳的當量。
甲烷是天然氣的主要成分，也是一種更有效的溫室氣體，它對氣候變化的影響遠大於二氧化碳。但確定應用於衡量其相對變暖效應的因子仍在爭論中。
為了計算其資料，美國環保署計算了 100 年期間大氣中甲烷的平均濃度，並確定在這一時期內，甲烷的效力是二氧化碳的 21 倍。使用這個方程式，一噸甲烷排放量相當於 21 噸二氧化碳。
但一些科學家認為，甲烷氣體的影響應在較短的時間內計算，因為甲烷會迅速降解，而且天然氣鑽探會一次性向大氣中釋放大量甲烷，可能會集中並放大其影響。
康奈爾大學的環境生物學教授羅伯特·霍瓦思利用聯合國的研究計算得出，如果甲烷的效力按 20 年而不是 100 年來考慮，那麼其變暖潛力將是二氧化碳的 72 倍。
這樣計算，天然氣中的甲烷對氣候的影響將很快超過燃燒煤炭產生的二氧化碳對氣候的影響。霍瓦思的研究尚不完整，並受到批評，因為他起初未能計算出煤炭開採產生的甲烷排放量。但他表示，在糾正錯誤後，煤炭的排放量幾乎沒有變化，資料仍然顯示，甲烷的強度可能會抵消使用天然氣的優勢。
霍瓦思在 3 月的一份備忘錄中寫道：“即使少量天然氣洩漏到大氣中也會產生非常嚴重的後果”[2]，他說這是更全面的研究的先驅，可以開始科學地回答這些問題。“當考慮溫室氣體的總排放量時，……來自山頂開採的天然氣和煤炭的排放量可能相似，事實上，天然氣在全球變暖的後果方面可能更糟。”
霍瓦思表示，他的最新計算表明，在德克薩斯州、紐約州和賓夕法尼亞州部分地區進行的頁岩氣鑽探會導致特別高的排放量，並且可能與煤炭一樣汙染嚴重。
環保組織表示，在制定重大政策，推動國家更加依賴天然氣之前，應該先確定天然氣田的甲烷排放量以及甲烷的溫室效應的真實資料。
“你不能簡單地將某些排放源視為微不足道的，”自然資源保護委員會（Natural Resources Defense Council）的高階政策分析師湯姆·辛格（Tom Singer）說，他主要關注新墨西哥州的排放報告。“你需要先掌握這些資料，才能做出判斷。”
減少汙染意味著更多利潤
美國環保署（EPA）透過名為“天然氣之星”（Natural Gas STAR）的專案追蹤無組織排放和排放的甲烷，然後努力促使鑽井公司透過阻止洩漏並將捕獲的天然氣出售以獲利。正是“天然氣之星”資料的差異促使環保署在去年年底大幅修改了政府的溫室氣體統計資料。
根據“天然氣之星”的最新資料，美國每年生產的天然氣中，至少有1.6%（約4750億立方英尺）被認為在生產過程中洩漏或排放。但這些資料是在環保署調整溫室氣體估算之前報告的，預計當新估算值代入計算時，這些數字將會上升。如果公司能夠捕獲“天然氣之星”當前估算中洩漏的天然氣，按今天的價格計算，每年將價值 21 億美元，並能立即將該國的排放量減少 2% 以上。幾項研究表明，維護和安裝裝置以捕獲排放物可在 24 個月內收回成本。
“天然氣之星”在推動公司使用這些捕獲工具方面取得了一些成功。環保署 2010 年的溫室氣體清單（使用 2008 年的資料）顯示，儘管更多天然氣從更多油井中生產出來，但自 1990 年以來，生產排放總量已減少了 26% 以上，這主要歸功於“天然氣之星”的進展。但是，雖然這些資料表明“天然氣之星”在降低年度排放率方面是有效的，但環保署的新資料本質上移動了起點，重新計算後，現在人們認為 2008 年的排放量比 1990 年的排放量高出 53%。
這並不意味著該計劃不起作用——它正在起作用。這僅僅意味著，要使減排幅度足以影響氣候變化的速度，還有很長的路要走。
環保署現在報告說，傳統水力壓裂的排放量比該機構之前的估計高出 35 倍。它還報告說，在國家豐富的頁岩氣儲量（如馬塞勒斯）中使用的水力壓裂型別的排放量幾乎比之前計算的高出 9000 倍，這個數字開始與康奈爾大學羅伯特·霍沃思的研究相吻合。
足夠清潔可以依賴嗎？
準確估算天然氣的全生命週期排放量至關重要，不僅關係到奧巴馬總統和國會關於國家能源和氣候戰略的決策，也關係到國家公用事業的未來規劃。
天然氣生命週期排放資料的微小變化最終會影響公用事業行業的政策和激勵措施，並最終對天然氣與其替代品的競爭方式產生重大影響。
杜克能源的高管羅傑斯表示，該國承諾的天然氣儲量龐大，也必須保持穩定，才能在成本和氣候方面證明天然氣的益處。哈拉米略（Jaramillo）在其 2007 年發表在《環境科學與技術》雜誌上的生命週期分析 [3] 中指出，如果國內儲量比預測的要小，或者國家用完天然氣並轉向從海外進口液化天然氣，那麼天然氣的溫室氣體足跡將幾乎與煤炭相等。這是因為液化天然氣的額外加工和運輸會將更多的溫室氣體汙染排放到大氣中。
“在 60 年代，我們在一個手臂上紮了一針——它被稱為石油，”羅傑斯說。“如果頁岩氣沒有如預測的那樣發展，我們在國內建造了大量天然氣發電廠，而我們又不在近海鑽探，那麼我們就會在另一隻手臂上扎針，它將被稱為天然氣。”
公用事業公司正處於困境，因為他們必須建造新的發電廠以滿足國家對能源的需求，同時還要預測一套尚未確定的聯邦氣候和排放法規，他們認為這些法規是不可避免的。他們是建造新的燃氣發電廠，這可能耗資 20 億美元並需要三年時間才能上線？還是等待能夠捕獲燃煤電廠的碳並將其封存在地下的成熟系統？
美國最大的電力公司和溫室氣體汙染的最大排放者美國電力公司（American Electric Power）總裁尼克·阿金斯（Nick Akins）表示，如果碳封存有效，煤電排放量可能會下降 90%。這向阿金斯表明，天然氣可能不是國家能源需求的解決方案，而是通往更清潔技術的過渡燃料。
“當你能夠超越這一點時，從 100% 的二氧化碳排放者轉變為 50% 的解決方案，這是我們需要關注的事情，”阿金斯說。“如果煤炭有 90% 的解決方案，以及核能和可再生能源等其他形式的解決方案，那麼顯然你也希望朝著這個方向努力。”
更正： 原文錯誤地指出甲烷（其效力至少是二氧化碳的 21 倍）是最強效的溫室氣體。文章應該指出，它是更強效的溫室氣體之一。