Když se ždímá skála: Co nám může způsobit, nebo naopak přinést těžba plynu z břidlic?

Česko řeší otázku možné těžby zemního plynu z břidlic. Speciální metoda může vést ke snížení ceny plynu, leč lokálně přinese hluk a miliony litrů znečištěné vody. Možná se ale těžit nebude nikdy. Vůbec se tu nemusí najít vhodné lokality. Na přelomu letošního roku sice dostaly celkem dvě společnosti povolení k zahájení průzkumných prací pro těžbu zemního plynu na našem území novou, u nás jen málo známou metodou hydraulického štěpení. Jako první dostala nepravomocné povolení od Ministerstva životního prostředí ČR v prosinci dceřiná společnost firmy Cuadrilla, což je v oboru známá britská společnost, která provádí podobnou činnost i jinde v Evropě, např. ve Velké Británii či v Maďarsku. Ta chtěla zkoumat oblast mezi Štramberkem, Hranicemi n. M. a Vsetínem. Další dvě povolení byla udělena firmě Basgas Energia Czech, což je pobočka australské firmy Hutton Energy, která za sebou zatím žádné vrty nemá. Basgas žádala o povolení na území o rozloze 777 km2 na Broumovsku a také na zhruba na 100kilometrovém území u Berouna. Nejde o nejslibnější místa pro tuto těžbu plynu v České republice, zájemci ovšem neměli na vybranou. Ta opravdu zajímavá území už mají historicky rozebraní tradiční čeští těžaři. Proto například Cuadrilla na Vsetínsku protáhla své průzkumné území až na hranici prostor jiných společností. Ovšem plány narazily na odpor. Nesouhlas dotčených obcí, veřejnosti a neziskových organizací s udělením povolení byl velmi silný (také proto, že ho část veřejnosti považovala k průzkumu za povolení k těžbě, což není pravda). V tuto chvíli proto není jasné, jestli rozhodnutí zůstanou v platnosti. Podle zákulisních informací mají společnosti před sebou velmi obtížný úkol a jejich naděje na úspěch se v tuto chvíli nejeví jako velké. Pojďme si ale blíže představit technologii, která vzbudila takové emoce. Jak vypadá a je opravdu nebezpečná? TRHEJ, VODO, TRHEJ! Nové společnosti chtějí do Čech přinést relativně technologii, která v posledním desetiletí pobláznila hlavně americký trh: hydraulické štěpení. Ta těžařům dává možnost dostat se k zásobám uhlovodíků, které zůstaly uvězněné ve skále. Klasické naleziště je přitom spíše jakási porézní houba plná uhlovodíků (a třeba i hodně vody). Vzorky z bohatých saúdských ropných nalezišť (např. z největšího ložiska světa Gwahar) na pohled podle geologů vypadají jako kdybyste je mohli drtit rukou. Když se takové ložisko navrtá, plyn se z něj dere sám ven a největší starostí z počátku je tenhle nápor zvládnout. Starším ložiskům se musí pomoci, například injektáží vody, která v něm zvyšuje tlak. Hydraulické štěpení otevírá možnost hledat uhlovodíky i jinde než v porézních ložiscích. Metodou se těží především v podzemních břidlicích, což jsou souvislé vrstvy kamene, jakési gigantické desky. Usazené břidlice v sobě skrývají organické látky. Pokud jsou pod zemí dost dlouho a ve správných hloubkách a teplotách, změní se zbytky živočichů a rostlin na plyn nebo ropu. Protože ale uhlovodíky zůstanou uvězněné v malých, často mikroskopických škvírkách ve skále, v břidlici nemohou vzniknout velké rezervoáry, do kterých by se koncentrovaly uhlovodíky z širokého okolí. Přesně po nich geologové vždy pásli a právě paliva z těchto klasických nalezišť poháněla poslední století průmyslového rozvoje naší planety. V případě břidlice je nutné skálu nejprve nějakým způsobem otevřít, aby uhlovodíky z ní mohly proudit ven. Už v předminulém století lidi napadlo, že by to mohlo jít vodou. Tento proces se začal nazývat štěpení, ale při těžbě plynu či ropy z břidlic se nikdy příliš neuchytil. Klasická ložiska, která stačilo v podstatě jen navrtat, byla podstatně levnější. Zhruba v posledním desetiletí ovšem došlo postupně ke změně. Jednou příčinou byla rostoucí cena fosilních paliv a nedostatek bohatých nových klasických nalezišť. Druhou byla technologická změna. Těžařské společnosti zvládly spolehlivě tzv. horizontální vrty. Celkem bez problémů provádí i několikakilometrové horizontální vrty. Používaly se například pro zvýšení produkce běžných nalezišť, ale brzy si někteří uvědomili jejich výhody při těžbě břidlic. Břidlicové vrstvy jsou jako velké a poměrně slabé tabule orientované zhruba vodorovně s povrchem Země, tyhle vodorovné vrty se k jejich těžbě dobře hodí. Z jednoho vrtu pokryjete větší plochu. Tím se těžba zlevní, protože vrty jsou pořád na těžbě plynu to nejdražší. SPOJENÉ STÁTY ROZŠTĚPENÉ Ke „štěpné“ revoluci došlo v USA, a to díky souběhu několika příčin. Za prvé tu byla řada malých těžařských společností, které neustále sháněly práci, a také mají zastání u politiků. Za druhé docházela tradiční naleziště, ale bylo tu hodně poměrně dobře prozkoumaných břidlic. Navíc je americký těžební průmysl inovativní a má přístup ke kapitálu. Výsledek tohoto mixu byl výbušný. Nejprve si technologii vyzkoušely malé firmy. Když se osvědčila, dokázaly si pro vrty v břidlicích díky politické kartě energetické nezávislosti a zachování pracovních míst vyjednat několik výjimek (např. co se týče environmentálních předpisů i daňových úlev). Protože výsledky nebyly špatné, vydali se do oboru i velcí hráči a výsledkem je dnes v podstatě břidličná horečka. Počet vrtů každým rokem roste a na území USA se jich provádí zhruba přes 5000 ročně! Používaný postup je u všech identický. Nejprve se vytvoří vrt do břidličných vrstev, které mohou ležet v hloubkách zhruba od jednoho do tří kilometrů. Pak se ohne do pravého či jiného nutného úhlu, aby co největší část délky vrtu probíhala vrstvou břidlice. Její tloušťka může být od 50 do 300 metrů. Do připraveného vrtu se zavede množství kapaliny pod velkým tlakem. Pracovní tlak dosahuje až 100 MPa a objem kapaliny na jedno štěpení se pohybuje od několika desítek do několika stovek tisíců litrů. Zhruba 95 procent objemu této kapaliny tvoří voda, ke zbytku se dostaneme později. Kapalina uniká z vrtu v předem určené části horizontálního vrtu. Narušuje okolní skály, proniká do drobných trhlin a postupně je rozšiřuje. A dokáže je také udržet otevřené. To díky tomu, že kapalina, tzv. vrtná směs, obsahuje kromě vody písek nebo podobný umělý materiál. Zrníčka se usadí v trhlinách, které voda vytvoří, a udrží je otevřené. Této pevné přísady bývá ve vrtech zhruba necelých 5 procent celkové hmotnosti. Štěpení se u každého vrtu několikrát opakuje, dokud se dostatečně nenaruší skála v celém okolí horizontálního vrtu. Celkový objem použité vody se obvykle pohybuje v řádu jednotek milionů litrů, celý proces trvá několik dní nebo několik málo týdnů. Trhliny dosahují maximálně do vzdálenosti několika stovek metrů od vrtu. HURÁ, TEČE VODA! Po ukončení štěpení se od vrtu odpojí souprava na tlakování vody a zmizí i typická vrtná věž. Z kohoutu umístěného na povrchu pak vytéká voda s příměsí plynu a dalších látek, třeba vyplavených minerálů. Plyn se separuje a odvádí pryč, voda, které se na povrch vrátí obvykle zhruba polovina, se skladuje obvykle do připraveného bazénu v blízkosti vrtu. Právě tato voda představuje jeden z problémů technologie. Jde o znečištěnou kapalinu, kterou nelze bez čištění vypouštět do prostředí nebo používat. Vrtná směs totiž kromě vody (95 procent) a písku (zhruba 4 procenta) obsahuje také chemikálie, jež slouží ke zvýšení její viskozity. Zpomalují klesání písku ve směsi a mění její povrchové napětí, aby se více „držela pohromadě“. Namátkou vybereme z několika nejčastěji používaných: methanol, isopropylalkohol, nafta, hydroxid sodný a další. Ve skutečnosti jde ovšem o pestrou směsici nejrůznějších chemikálií, která čítá podle součtu amerických úřadů přes 600 položek. Což je dáno i tím, že každá firma používá svou vlastní vyzkoušenou směs a její složení mění i podle podmínek určitého vrtu. Celá řada, vlastně většina těchto látek, je zdraví škodlivá. V mnoha případech i vysloveně jedovatá, často také karcinogenní. Byť tvoří jen několik desetin procent celkového objemu, na štěpení jednoho vrtu jde o tisíce litrů. To stačí, aby hydraulické štěpení vzbudilo obavy veřejnosti. Především obavy z kontaminace podzemních vod. Pravdou ovšem je, že se zatím neprokázal únik frakovacích kapalin mimo vrt. (A to se jich v USA provádí několik tisíc ročně, jak jsme již říkali.) V některých případech už ve Spojených státech padly pokuty za únik metanu (hlavní složka zemního plynu) do povrchových vod ze špatně těsnicích přípovrchových částí vrtů. Tyto nehody ovšem vznikly patrně vinou špatného cementování, které nijak nesouvisí přímo s technologií hydraulického štěpení. Ale abychom nepředbíhali: v USA provádí zase ekologický dozor EPA analýzu a kontrolu vlivu štěpení na životní prostředí. Až ji dokončí, snad budeme mít k dispozici lepší odpovědi. Třeba stát New York do té doby pozastavil vydávání nových koncesí k těžbě. NEJHORŠÍ JE ASI VODA Závěry studie samozřejmě nemůžeme bezpečně odhadovat, ale nejpravděpodobnější se nyní zdá, že za hlavní riziko technologie nebudou označeny zmiňované chemikálie. Což je z hlediska těžařů vlastně škoda, protože jak se zdá, tyto látky bude možné nahradit nějakými méně neškodnými přísadami. Podle některých geologů by mohla stačit jenom obyčejná voda, jiní chtějí karcinogeny nahradit neškodnými sloučeninami. Například v Evropě běží projekt na vyzkoušení obyčejného kukuřičného škrobu v hydraulickém štěpení. V Kanadě už také své služby nabízí společnost, která místo štěpené kapaliny ve vrtech používá LPG, tedy zkapalněný propan. Technologie je pak samozřejmě složitější, ale znečištěná voda při ní vůbec nevznikne. A to by mohla být výhoda i v jiném ohledu. Při rozsáhlém používání hydraulické štěpení samozřejmě představuje zásah do vodních zdrojů. Jak jsme říkali, na povrch se vrátí jenom polovina vody použité ve vrtu. Zbytek zůstane v hloubkách uvězněný ve skále. Na povrch se už nejspíše nikdy nevrátí, nanejvýše někdy v geologické budoucnosti. Při velkém množství vrtu v sušších oblastech samozřejmě může ztráta vody při štěpení představovat značný problém. Zanedbatelné nejsou ani náklady na čištění vody z vrtu. Komunitní čističky odpadních vod na jejich zpracování obvykle nemají kapacitu a společnosti kvůli jednomu vrtu nové stavět mohou jen těžko. PLYN ZA HUBIČKU? TO ASI NE! Jaké mohou být naopak přínosy technologie? Podívejme se do USA, kde je hydraulické štěpení doma. V tuto chvíli se tam ceny zemního plynu na velkoobchodním trhu pohybují po započtení inflace na úrovni druhé poloviny 70. let. Spotová cena na komoditním trhu (ne cena pro spotřebitele) je zhruba na třetině evropské ceny. Ceny jsou tak nízké, že v USA se začala stavět první zařízení na vývoz plynu ze země. Ve velkém se upravují i stávající terminály na stlačený zemní plyn, kterými se donedávna dostával plyn do USA. Nutno ovšem říci, že láce nepotrvá věčně. Láce nutí vrtné společnosti k přesunu do „mokřejších“ břidlic, kde se těží spolu s plynem i těžší uhlovodíky, tedy v podstatě ropa. Ta se prodává tak draho, že zaplatí celý vrt a plyn je s nadsázkou řečeno jenom bonus navíc. Ke korekci cen směrem vzhůru tedy časem nepochybně dojde: odvětví nemůže věčně pracovat na dluh a plyn zákazníci budou potřebovat. Růstu cen bude nahrávat i fyzikální realita. Těžba z břidlic je komplikovanější než konvenční těžba, je k ní zapotřebí spousta vybavení atd. Propálíte při ní (hlavně při samotném štěpení) více paliva než při běžné těžbě, takže čistý energetický zisk není tak veliký jako u běžné těžby. Náklady tedy budou vždy vyšší než u konvenčních ložisek a tedy setrvalý sestup ceny na dlouhodobě opravdu nízký průměr cen z minulého století se nedá čekat. To je ovšem realita světa, ve kterém snadno dostupná fosilní paliva postupně dochází. Česká republika se zřejmě nikdy nestane plynovou velmocí typu USA. A to z toho prostého důvodu, že máme hustší osídlení a vhodných míst k těžbě je tedy podstatně méně. A možná dokonce máme zcela nevhodné geologické podmínky a české břidlice budou na plyn (či ropu) z nějakého důvodu úplně chudé. Ale v tuhle chvíli to nevíme. A pokud někdo nebude mít možnost se o to alespoň pokusit, nikdy to ani nezjistíme. Josef Janků