Dessa källor skulle kunna bidra till att minska den växande klyftan mellan inhemsk produktion och konsumtion i USA, men de innebär större miljöproblem i samband med produktionen.

Energy Information Administration uppskattar för närvarande att USA:s okonventionella gasresurser uppgår till 2,203 biljoner kubikfot. Av detta anses 167 biljoner kubikfot vara bevisade reserver – återvinningsbara under nuvarande ekonomiska och operativa förhållanden.

Skiffergas

Till skillnad från konventionell gas, som finns i mycket porösa och genomsläppliga reservoarer och som lätt kan utnyttjas av vanliga vertikala borrhål, förblir skiffergasen instängd i sin ursprungliga källberggrund, den organiskt rika skiffern som bildades genom sedimentär avlagring av lera, silt, dy och organiskt material på bottnarna i grunda hav.

Den första brunnen i USA som borrades specifikt för att producera naturgas tappade till en skiffergasfyndighet i Fredonia, New York 1821 . På grund av den mycket låga permeabiliteten hos dessa skiffrar visade sig dock konventionell utvinning med hjälp av vertikala brunnar inte vara kostnadseffektiv, eftersom mer lättutnyttjade fyndigheter hittades på andra ställen.

I dag är skiffergas den snabbast växande naturgasresursen i Förenta staterna och i hela världen, vilket är ett resultat av flera nyare utvecklingar. Framsteg inom tekniken för horisontell borrning gör att en enda brunn kan passera genom större volymer av en skiffergasreservoar och därmed producera mer gas.

Utvecklingen av tekniken för hydraulisk spräckning (även känd som hydrofrakturering, hydrofrackning eller helt enkelt frackning) har också förbättrat tillgången till skiffergasfyndigheter. Denna process kräver att stora mängder vatten blandat med sand och vätskekemikalier sprutas in i brunnen under högt tryck för att spräcka berget, vilket ökar genomsläppligheten och produktionshastigheten. Förutom dessa tekniska framsteg har de höga naturgaspriserna mellan 2001 och 2008 gett ytterligare incitament för att utveckla skiffergasresurserna. Den resulterande ökningen av skiffergas i kombination med den senaste ekonomiska recessionen har dock resulterat i en dramatisk nedgång i gaspriserna sedan 2008.

För att utvinna skiffergas borras en produktionsbrunn vertikalt tills den når skifferformationen, varpå brunnsborrningen vänder för att följa skiffern horisontellt. Stålrör, som kallas ”hölje”, förs in i brunnen för att hålla den öppen och skydda brunnsborrets integritet. Cement pumpas sedan in i brunnen och pressas upp på utsidan av stålhöljet för att försegla brunnen och försöka förhindra att naturgas, frackningsvätskor, kemikalier och producerat vatten läcker ut i grundvattnet.

När borrningen och brunnsuthöljet är färdigställt detoneras små sprängladdningar i den horisontella delen av brunnen för att skapa hål i höljet i de intervaller där hydraulisk spräckning ska ske. Vid hydraulisk spräckning pumpas spräckningsvätskan in med ett noggrant kontrollerat tryck för att spräcka berget upp till flera hundra meter från brunnen. Sand som blandas med spräckningsvätskan fungerar som stöd för att hålla sprickorna öppna när vätskan sedan pumpas ut. Efter sprickbildning strömmar gasen in i borrhålet och upp till ytan där den samlas upp.

Under 2011 fanns något mer än 39 procent av USA:s naturgasreserver, eller 132 biljoner kubikfot, i skifferfyndigheter, främst i Texas, Louisiana, Arkansas och Pennsylvania . Dessa fyndigheter finns i hela USA, vanligtvis där det också finns konventionella gasresurser. På senare tid har Marcellusskiffern i Pennsylvania och West Virginia, Barnettskiffern i Texas, Hanesville-skiffern i Louisiana och Texas samt Fayetteville-skiffern i Arkansas haft en betydande ökning av naturgasproduktionen.

Tight gas sandstone

Tight gas hänvisar till naturgas som har migrerat in i en reservoarberggrund med hög porositet men låg permeabilitet.

Dessa typer av reservoarer är vanligtvis inte förknippade med olja och kräver vanligen horisontell borrning och hydraulisk spräckning för att öka brunnsuttaget till kostnadseffektiva nivåer.

Kolbäddmetan

Naturgas är ofta samlokaliserad med olja, men den kan också hittas instängd i kolfyndigheter.

Metan har traditionellt sett utgjort en fara för underjordiska kolgruvearbetare, eftersom den mycket lättantändliga gasen släpps ut under gruvverksamhet. Annars otillgängliga kolfält kan också utnyttjas för att samla in denna gas, som kallas kolbäddmetan, genom att använda liknande tekniker för borrning och hydraulisk spräckning som används vid utvinning av skiffergas. År 2010 fanns något mer än 6 procent av USA:s naturgasreserver, eller 17,5 biljoner kubikfot, i kolbäddmetanfyndigheter, främst i Colorado, New Mexico och Wyoming .

Kolbäddmetanfyndigheter har också väckt intresse för sin potential för koldioxidbindning. Genom att injicera koldioxid (CO2) i kolfält som är svåra att bryta skulle CO2 kunna tränga undan den metan som är inlåst i kolet, vilket skulle öka utvinningen av naturgasresursen samtidigt som CO2 lagras där den inte skulle bidra till den globala uppvärmningen.

Metanhydrater

Metanhydrater, som består av metanmolekyler som är instängda i en bur av vattenmolekyler, förekommer som kristallina fasta ämnen i sediment i arktiska områden och under djuphavets botten. Även om de ser ut som is brinner metanhydrater om de antänds.

Metanhydrater är den mest rikliga okonventionella naturgaskällan och också den svåraste att utvinna. Även om det råder stor osäkerhet om den totala storleken på metanhydratresursen uppskattas den försiktigt nog vara 4 000 gånger större än den mängd naturgas som förbrukades i USA 2010. De tekniska utmaningarna med att ekonomiskt utvinna resursen är dock betydande, och endast en liten del av den totala resursen finns i tillräckligt höga koncentrationer för att det ska vara möjligt att fånga upp den.

Det finns också en betydande risk för att stigande temperaturer till följd av den globala uppvärmningen skulle kunna destabilisera metanhydratavlagringar, vilket skulle frigöra metan – en potent växthusgas – i atmosfären och ytterligare förvärra problemet .

Biogen gas

Vissa typer av bakterier, så kallade metanogener, kan producera metan, huvudbeståndsdelen i naturgas, genom att bryta ner organiskt material i en syrefri miljö.

Denna typ av gas kallas ”biogen” för att skilja den från den ”termogena” eller fossila gasen som produceras av organiskt material som är nedgrävt i jordskorpan vid höga temperaturer och tryck. Egenskaperna hos biogen metan är identiska med egenskaperna hos termogen metan.

Djurgödsel, matavfall och avloppsvatten är alla potentiella källor till biogen gas, eller biogas, som vanligen betraktas som en form av förnybar energi.

En studie har beräknat att USA:s tekniska potential enbart från djurgödsel skulle kunna tillgodose 1 procent av landets energibehov och leda till en minskning av USA:s utsläpp av växthusgaser med 4 procent . Dussintals amerikanska jordbrukare, särskilt i Mellanvästern, har redan investerat i anaeroba rötkammare och generatorer för att producera el och värme (och extra inkomster på gården) från djuravfall. Småskalig biogasproduktion är en väletablerad teknik i delar av utvecklingsländerna, särskilt i Asien, där jordbrukare samlar djurgödsel i kar och fångar upp den metan som avges när gödseln ruttnar.

Landdeponier är en annan underutnyttjad källa till biogas. När kommunalt avfall begravs i en deponi bryter bakterier ner det organiska material som finns i sopor som tidningar, kartong och matavfall och producerar gaser som koldioxid och metan. I stället för att låta dessa gaser gå ut i atmosfären, där de bidrar till den globala uppvärmningen, kan anläggningar för deponigas fånga upp dem, separera metanet och förbränna det för att generera elektricitet, värme eller både och.

Energy Information Administration. 2012. Annual Energy Review. Tabell 4.1 Uppskattningar av tekniskt återvinningsbara råolje- och naturgasresurser, 2009.

National Energy Technology Laboratory (NETL). 2009. Modern skiffergasutveckling i Förenta staterna: A Primer. Utarbetad av Ground Water Protection Council och ALL Consulting.

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

Energy Information Administration. 2010. Kolbäddmetan: Utvunna reserver per den 31 december.

United States Geological Survey. 2013. Gas Hydrates Primer.

Lawrence Livermore National Laboratory. 1999. Metanhydrater: A Surprising Compound.

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