Disse kilder kan bidrage til at lukke den voksende kløft mellem den indenlandske produktion og forbruget i USA, men de indebærer større miljømæssige udfordringer i forbindelse med deres produktion.

Energy Information Administration anslår i øjeblikket, at USA’s ukonventionelle gasressourcer er på 2.203 billioner kubikfod. Heraf anses 167 billioner kubikfod for at være beviste reserver, der kan genvindes under de nuværende økonomiske og driftsmæssige forhold.

Skifergas

I modsætning til konventionel gas, der findes i meget porøse og permeable reservoirer og let kan udnyttes af standard vertikale boringer, forbliver skifergas fanget i sin oprindelige kildebjergart, den organisk-rige skifer, der er dannet ved sedimentaflejring af mudder, silt, ler og organisk materiale på bunden af lavvandede havområder.

Den første brønd i USA, der blev boret specifikt med henblik på produktion af naturgas, blev åbnet i en skifergasforekomst i Fredonia, New York, i 1821 . På grund af disse skiferers meget lave permeabilitet viste konventionel udvinding ved hjælp af lodrette brønde sig imidlertid ikke at være omkostningseffektiv, da der blev fundet mere letudnyttede forekomster andre steder.

I dag er skifergas den hurtigst voksende naturgasressource i USA og på verdensplan som følge af flere nylige udviklinger. Fremskridt inden for horisontalboringsteknologi gør det muligt for en enkelt boring at passere gennem større mængder af et skifergasreservoir og dermed producere mere gas.

Udviklingen af hydraulisk fraktureringsteknologi (også kendt som hydrofrakturering, hydrofracking eller blot fracking) har også forbedret adgangen til skifergasforekomster. Denne proces kræver, at store mængder vand blandet med sand og flydende kemikalier sprøjtes ind i brønden under højt tryk for at knække klippen, hvilket øger permeabiliteten og produktionshastigheden. Ud over disse teknologiske fremskridt har de høje naturgaspriser mellem 2001 og 2008 givet yderligere incitamenter til at udvikle skifergasressourcerne. Den deraf følgende stigning i skiffergas kombineret med den seneste økonomiske recession har imidlertid resulteret i et dramatisk fald i gaspriserne siden 2008.

For at udvinde skiffergas bores en produktionsboring vertikalt, indtil den når skiferformationen, hvorefter boringen drejer for at følge skiferformationen horisontalt. Stålrør, kaldet “casing”, indsættes i brønden for at holde den åben og beskytte brøndborets integritet. Derefter pumpes cement ind i brønden og presses op ad ydersiden af stålforingen for at forsegle brønden og forsøge at forhindre, at naturgas, fracking-væsker, kemikalier og produceret vand løber ud i grundvandet.

Når boring og foring af brønden er afsluttet, detoneres små sprængladninger i den horisontale del af brønden for at skabe huller i foringen med mellemrum, hvor der skal foretages hydraulisk frakturering. Ved hydraulisk frakturering pumpes fraktureringsvæsken ind med et omhyggeligt kontrolleret tryk for at bryde klippen op til flere hundrede meter fra boringen. Sand blandet med fraktureringsvæsken virker for at holde disse sprækker åbne, når væskerne efterfølgende pumpes ud. Efter bruddet vil gassen strømme ind i boringen og op til overfladen, hvor den opsamles.

I 2011 lå lidt over 39 % af USA’s naturgasreserver eller 132 billioner kubikfod i skiferaflejringer, hovedsagelig i Texas, Louisiana, Arkansas og Pennsylvania . Disse forekomster findes i hele USA, typisk hvor der også findes konventionelle gasressourcer. I den seneste tid har Marcellus-skiferen i Pennsylvania og West Virginia, Barnett-skiferen i Texas, Hanesville-skiferen i Louisiana og Texas og Fayetteville-skiferen i Arkansas alle oplevet en betydelig vækst i naturgasproduktionen.

Tight gas sandstone

Tight gas henviser til naturgas, der er vandret ind i en reservoirbjergart med høj porøsitet, men lav permeabilitet.

Disse typer reservoirer er normalt ikke forbundet med olie og kræver almindeligvis horisontal boring og hydraulisk frakturering for at øge brøndproduktionen til et omkostningseffektivt niveau.

Koalbed methan

Naturgas er ofte sammen med olie, men kan også findes fanget i kulforekomster.

Metan har traditionelt udgjort en fare for kulminearbejdere under jorden, da den letantændelige gas frigives under mineaktiviteter. Man kan også udnytte kullagene, der ellers er utilgængelige, til at opsamle denne gas, kendt som metan fra kullag, ved at anvende lignende borings- og hydrauliske fraktureringsteknikker som dem, der anvendes til udvinding af skifergas. I 2010 fandtes lidt over 6 % af USA’s naturgasreserver eller 17,5 billioner kubikfod i kullageret methan, hovedsagelig i Colorado, New Mexico og Wyoming .

Kulbed methanforekomster har også tiltrukket sig interesse på grund af deres potentiale for kulstofbinding. Indsprøjtning af kuldioxid (CO2) i kullag, der er vanskelige at udvinde, ville få CO2 til at fortrænge den metan, der er låst inde i kulet, hvilket ville øge indvindingen af naturgasressourcen og samtidig lagre CO2’en, hvor den ikke ville bidrage til den globale opvarmning.

Methanhydrater

Methanhydrater, der består af metanmolekyler fanget i et bur af vandmolekyler, forekommer som krystallinske faste stoffer i sedimenter i arktiske områder og under bunden af det dybe ocean. Selv om de ligner is, vil metanhydrater brænde, hvis de antændes.

Methanhydrater er den mest rigelige ukonventionelle naturgaskilde, men også den vanskeligste at udvinde. Selv om der er stor usikkerhed om den samlede størrelse af metanhydratressourcen, anslås den forsigtigt at være 4.000 gange så stor som den mængde naturgas, der blev forbrugt i USA i 2010. De tekniske udfordringer i forbindelse med økonomisk indvinding af ressourcen er imidlertid betydelige, og kun en lille del af den samlede ressource findes i tilstrækkeligt høje koncentrationer til, at det kan lade sig gøre at indvinde den.

Der er også en betydelig risiko for, at stigende temperaturer som følge af den globale opvarmning kan destabilisere metanhydratforekomsterne, hvorved metanen – en potent drivhusgas – frigives i atmosfæren og problemet forværres yderligere.

Biogen gas

Visse typer bakterier, kendt som methanogener, kan producere metan, hovedbestanddelen af naturgas, ved nedbrydning af organisk materiale i et iltfrit miljø.

Denne type gas kaldes “biogen” for at adskille den fra den “termogene” eller fossile gas, der produceres af organisk materiale, som er begravet i jordskorpen ved høje temperaturer og tryk. Biogen metan har de samme egenskaber som termogen metan.

Kvæggødning, madaffald og spildevand er alle potentielle kilder til biogen gas eller biogas, som normalt betragtes som en form for vedvarende energi.

En undersøgelse har anslået, at USA’s tekniske potentiale fra husdyrgødning alene kunne dække 1 procent af landets energibehov og føre til en reduktion på 4 procent i USA’s drivhusgasemissioner . Allerede nu har snesevis af amerikanske landmænd, især i Midtvesten, investeret i anaerobe rådnetanke og generatorer for at producere elektricitet og varme (og ekstra landbrugsindtægter) fra husdyrgødning. Biogasproduktion i lille skala er en veletableret teknologi i dele af udviklingslandene, især i Asien, hvor landmænd samler husdyrgødning i kar og opfanger den metan, der frigives, mens den rådner.

Landdeponier er en anden underudnyttet kilde til biogas. Når kommunalt affald begraves på en losseplads, nedbryder bakterier det organiske materiale, der er indeholdt i affald som aviser, pap og madaffald, og producerer gasser som kuldioxid og metan. I stedet for at lade disse gasser gå ud i atmosfæren, hvor de bidrager til den globale opvarmning, kan deponigasanlæg opsamle dem, separere metanen og forbrænde den for at generere elektricitet, varme eller begge dele.

Energy Information Administration. 2012. Annual Energy Review. Tabel 4.1 Teknisk genindvindelig råolie- og naturgasressourcevurdering, 2009.

National Energy Technology Laboratory (NETL). 2009. Moderne skiffergasudvikling i USA: A Primer. Udarbejdet af Ground Water Protection Council og ALL Consulting.

Energy Information Administration. 2010. Shale Gas Proved Reserves as of Dec. 31.

Energy Information Administration. 2010. Coalbed Methane Proved Reserves as of Dec. 31.

United States Geological Survey. 2013. Gas Hydrates Primer.

Lawrence Livermore National Laboratory. 1999. Methane Hydrate: A Surprising Compound.

Cuellar, Amanda D. og Michael E. Webber. 2008. Cow power: the energy and emissions benefits of converting manure gødning to biogas.