Such sources could help close the growing gap between domestic production and consumption in the United States, but they present greater environmental challenges in their production.

The Energy Information Administration currently estima que a base de recursos de gás não convencional dos EUA seja de 2.203 trilhões de pés cúbicos. Destes, 167 trilhões de pés cúbicos são considerados reservas comprovadas – recuperáveis sob as atuais condições econômicas e operacionais.

Gás de xisto

Gás não convencional, que reside em reservatórios altamente porosos e permeáveis e pode ser facilmente aproveitado por poços verticais padrão, o gás de xisto permanece preso em sua rocha de origem, o xisto rico em matéria orgânica que se formou a partir da deposição sedimentar de lama, lodo, argila e matéria orgânica nos solos de mares rasos.

O primeiro poço nos Estados Unidos perfurado especificamente para produzir gás natural, explorado em um depósito de gás xistoso em Fredonia, Nova York, em 1821 . Devido à muito baixa permeabilidade destes xistos, no entanto, a extracção convencional usando poços verticais provou não ser rentável, pois foram encontrados depósitos mais facilmente explorados noutros locais.

Hoje em dia, o gás de xisto é o recurso de gás natural com crescimento mais rápido nos Estados Unidos e em todo o mundo, como resultado de vários desenvolvimentos recentes. Os avanços na tecnologia de perfuração horizontal permitem que um único poço passe por volumes maiores de um reservatório de gás de xisto e assim produza mais gás.

O desenvolvimento da tecnologia de fraturamento hidráulico (também conhecido como hidrofração, hidrofraqueamento ou simplesmente fraqueamento) também melhorou o acesso aos depósitos de gás de xisto. Este processo requer a injeção de grandes volumes de água misturada com areia e produtos químicos fluidos no poço a alta pressão para fraturar a rocha, aumentando a permeabilidade e as taxas de produção. Além destes avanços tecnológicos, os altos preços do gás natural entre 2001 e 2008 proporcionaram mais incentivos para o desenvolvimento do recurso de gás de xisto. Contudo, o aumento resultante no gás de xisto combinado com a recente recessão econômica resultou em uma queda dramática nos preços do gás desde 2008.

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Para extrair o gás de xisto, um poço de produção é perfurado verticalmente até atingir a formação do xisto, momento em que o poço gira para seguir o xisto horizontalmente. Uma tubagem de aço, chamada “casing”, é inserida no poço para mantê-lo aberto e proteger a integridade do wellbore. Em seguida, o cimento é bombeado para dentro do poço e forçado para fora da carcaça de aço para selar o poço e tentar evitar que gás natural, fluidos de fracionamento, produtos químicos e água produzida vazem para os lençóis freáticos.

Após a perfuração e a carcaça do poço ser concluída, pequenas cargas explosivas são detonadas na porção horizontal do poço para criar furos na carcaça em intervalos em que ocorra a fratura hidráulica. Em uma operação de fraturamento hidráulico, o fluido fraturado é bombeado a uma pressão cuidadosamente controlada para fraturar a rocha até várias centenas de pés do poço. A areia misturada com o fluido fracturante actua para propulsar estas fissuras quando os fluidos são posteriormente bombeados para fora. Após a fratura, o gás fluirá para o orifício do poço e até a superfície, onde será coletado.

As de 2011, pouco mais de 39 por cento das reservas de gás natural dos EUA, ou 132 trilhões de pés cúbicos, estavam em depósitos de xisto, principalmente no Texas, Louisiana, Arkansas e Pensilvânia. Estes depósitos estão localizados em todos os Estados Unidos, normalmente onde também ocorrem recursos convencionais de gás. Recentemente, o xisto de Marcellus na Pensilvânia e Virgínia Ocidental, o xisto Barnett no Texas, o xisto de Hanesville na Louisiana e Texas e o xisto de Fayetteville no Arkansas, todos viram um crescimento significativo na produção de gás natural.

Tight gas sandstone

Tight gas refere-se ao gás natural que migrou para um reservatório de rocha com alta porosidade mas baixa permeabilidade.

Estes tipos de reservatórios não são geralmente associados com petróleo e geralmente requerem perfuração horizontal e fraturamento hidráulico para aumentar a produção do poço para níveis econômicos.

Metano de leito carbonífero

Gás natural é frequentemente colocado com petróleo, mas também pode ser encontrado preso em depósitos de carvão.

Metano tem tradicionalmente colocado um perigo aos mineiros de carvão subterrâneos, uma vez que o gás altamente inflamável é liberado durante as atividades de mineração. Caso contrário, as costuras inacessíveis do carvão também podem ser aproveitadas para coletar esse gás, conhecido como metano do leito de carvão, empregando técnicas de perfuração de poços e fraturamento hidráulico similares às utilizadas na extração de gás de xisto. A partir de 2010, pouco mais de 6% das reservas de gás natural dos EUA, ou 17,5 trilhões de pés cúbicos, estavam em depósitos de metano do leito de carvão, principalmente no Colorado, Novo México e Wyoming.

Os depósitos de metano do leito de carvão também atraíram interesse pelo seu potencial de sequestro de carbono. A injeção de dióxido de carbono (CO2) em veios de carvão difíceis de minerar faria com que o CO2 deslocasse o metano preso dentro do carvão, aumentando a recuperação do recurso de gás natural enquanto armazenava o CO2 onde não contribuiria para o aquecimento global.

Hidratos de metano

Hidratos de metano, que consistem de moléculas de metano presas em uma gaiola de moléculas de água, ocorrem como sólidos cristalinos em sedimentos em regiões árticas e abaixo do fundo do oceano profundo. Embora pareçam gelo, os hidratos de metano queimam se acesos.

Os hidratos de metano são a fonte de gás natural não convencional mais abundante e também a mais difícil de extrair. Embora haja muita incerteza sobre o tamanho total do recurso de hidratos de metano, estima-se, de forma conservadora, que seja 4.000 vezes a quantidade de gás natural consumida nos Estados Unidos em 2010. No entanto, os desafios técnicos da recuperação econômica do recurso são significativos, e apenas uma pequena fração do recurso total é encontrada em concentrações suficientemente altas para ser capturada de forma viável.

Há também um risco significativo de que o aumento da temperatura do aquecimento global possa desestabilizar os depósitos de hidratos de metano, liberando o metano – um potente gás de efeito estufa – para a atmosfera, e agravando ainda mais o problema .

Gás biogénico

Certos tipos de bactérias, conhecidos como metanogénicos, podem produzir metano, o principal componente do gás natural, no processo de decomposição da matéria orgânica num ambiente sem oxigénio.

Este tipo de gás é chamado “biogénico” para o diferenciar do “termogénico” ou gás fóssil produzido a partir de matéria orgânica enterrada na crosta terrestre a altas temperaturas e pressões. As propriedades do metano biogênico são idênticas às do metano termogênico.

Estrume animal, resíduos alimentares e esgotos são todas fontes potenciais de gás biogênico, ou biogás, que é geralmente considerado uma forma de energia renovável.

Um estudo estimou que o potencial técnico dos EUA a partir apenas do estrume animal poderia suprir 1% das necessidades energéticas do país e levar a uma redução de 4% nas emissões de gases de efeito estufa nos EUA. Já dezenas de agricultores dos EUA, particularmente no Meio-Oeste, investiram em digestores anaeróbicos e geradores para produzir eletricidade e calor (e receita extra da fazenda) a partir de resíduos de pecuária. A produção de biogás em pequena escala é uma tecnologia bem estabelecida em partes do mundo em desenvolvimento, particularmente na Ásia, onde os agricultores coletam o esterco animal em cubas e capturam o metano emitido enquanto ele se decompõe.

Os aterros sanitários oferecem outra fonte subutilizada de biogás. Quando os resíduos municipais são enterrados em um aterro, as bactérias decompõem a matéria orgânica contida no lixo, como jornais, papelão e resíduos alimentares, produzindo gases como o dióxido de carbono e o metano. Ao invés de permitir que esses gases entrem na atmosfera, onde contribuem para o aquecimento global, os aterros sanitários podem capturá-los, separar o metano e incinerá-lo para gerar eletricidade, calor ou ambos.

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