沿着普拉特维尔以南的28号县公路行驶，随处可见科罗拉多州石油和天然气繁荣的迹象。储罐和井口散布在地平线上。一捆捆的管道放在路边，等着变成管道。钻机隐现在巨大的棕色临时隔音屏障后面，离住宅和企业只有一箭之遥。
这台基础设施是不可能错过的，但是从它泄漏的甲烷可能更难检测到。这就是为什么Greg Rieker和一位同事在丹佛 - 朱尔斯堡盆地中间的寒冷，阳光淋湿的早晨 - 国家的压缩热点之一 - 微调其频率梳激光。
Rieker站在一辆小拖车上，上面停放着这台价值15万美元的设备，他在一片草地上向半英里外的一个井台示意。他说:“我们已经用这个系统定位了大约5平方米的泄漏区域。”“问题的关键在于，当泄漏开始时，要及时发现并确定适当的尺寸，这样我们就可以提醒作业人员出现问题。那里有两万口井。这是一种使用科罗拉多技术的科罗拉多种植的解决方案。”
RIEKER是科罗拉多大学博尔德大学机械工程教授，延长路径技术的首席技术官，这是一个旨在为石油和天然气公司提供具有新方法的石油和天然气公司，用于检测甲烷泄漏的运营。他是越来越多的科学家和企业家，致力于开发和部署新技术，以解决整体化石燃料供应链中甲烷泄漏的不断增长的问题。
在美国，石油和天然气行业的逃逸排放总计估计每年1300万公吨。
在美国，石油和天然气工业的短暂排放估计每年总共有1300万吨，损失收入的20亿美元;在全球范围内，泄漏气体的价值是300亿美元。
甲烷是气候变化的有效贡献者，在20年期间将86倍作为二氧化碳捕获86倍。迄今为止大约四分之一的大气变暖负责，但它只持续了大气中的十年，使得减少甲烷排放是一种相对较快的气候行动杠杆。
这种气候影响是美国环境保护署在巴拉克奥巴马总统于2016年发出的主要原因，在2016年发布了一项规定的新和改装石油和天然气来源的限制，并要求运营商监测和修复泄漏设备。8月，特朗普的EPA总统宣布了一个替代规则，将丢弃这些要求，有效地释放公司从经常监测和堵塞甲烷泄漏的义务。
石油和天然气巨头喜欢BP，埃克森美孚和壳牌反对最近的回滚，并承诺继续采取自愿措施，以减少自己的甲烷排放。在这些承诺的背后担心不解决这些泄漏的恐惧将破坏天然气的行业促进的叙述，作为“干净”的燃料，并邀请沿着道路上的更严格的限制。
长径技术公司(LongPath Technologies)的频率梳激光器将激光束发送到油气田，检测气体云并测量泄漏的大小。信用：S. Sizemore / LongPath Technologies
一项研究发表在科学去年估计，美国石油和天然气的总甲烷排放量高于EPA库存 - 相当于天然气生产的2.3％泄漏到大气中。如果公司对停止这些泄漏的真诚，行业专家表示迫切需要将新的监控技术从井口到管道中的巨大操作融入压缩机站到存储设施。“当你看着未来时，煤气行业的阿基尔·脚跟是甲烷排放，”法利亚国际能源机构执行董事Fatih Birol在9月份在美国石油学院论坛上表示。
Rieker is betting that his laser-based system can catch leaks more effectively and affordably than the current industry standard, which involves using a $100,000 infrared camera to randomly scan a well pad’s welter of valves, tanks, separators, and compressors a few times a year. The camera’s ability to detect leaks is highly dependent on weather conditions and the operator’s skill; it also only collects data as a single snapshot in time, and doesn’t indicate the size of a leak. Rieker’s frequency comb laser, meanwhile, sweeps continuously across the plain for weeks and months, hunting for and tallying up errant methane molecules.
数十名其他企业家也在努力通过制造自主，更便宜，更精确，更好地捕捉大泄漏或以上所有的方法来找到新的方法来发现新的方法。许多这些新型解决方案都是从科罗拉多州东北部的实验室和办公室公园出现的。随着华盛顿从监测甲烷的撤退，国家的前范围已成为甲烷侦探的事实源。
部分原因是国家在该国拥有最艰难的甲烷泄漏法规。（奥巴马 - 时代EPA在科罗拉多州建模了自己的甲烷规则。）2014年通过了这些规则，以解决持续的臭氧污染，挫败丹佛大都市区和国家的其他部分，主要是由于化石燃料生产。甲烷有助于地层臭氧地层，也与其他挥发性有机化合物共同发射，这些有机化合物是臭氧前体。
化石燃料行业希望可以在现场留下的准确，低维护，自治系统，将数据发送到云端。
但是还有其他因素也促使研究。密集石油和天然气田，龙门和博尔德等快速增长的住宅区，以及科罗拉多大学（CU）博尔德，国家海洋和大气管理（NOAA）以及国家标准与技术研究所（NIST）已经使这部分科罗拉多州的证明地面和泄漏检测周围创新的温床。
Dirk Richter是Cu的北极和高山研究所的研究科学家，在那里他设计并建立了来自Rieker的校园内的实验室的大气抽样的高精度仪器。他也是Quanta3的创始人，这是他和一位同事在他的车库中发起的初创公司，以开发一个可以提供连续的基于地面的气体泄漏监测的系统。
他说，这个行业想要的是精确、低维护、自动的系统，可以留在现场，悄悄地将数据发送到云，而不需要频繁检查。Rieker的系统是一些诺贝尔物理学奖得主的首次现场应用，而Richter的设备依赖可调谐激光二极管，这种二极管被广泛应用于光纤电缆。这些产品的优点是重量轻、耐用，并经过多年的电信开发证明。
Richter说:“我们致力于为恶劣的环境制造坚固耐用的传感器。”“油气田通常是多风、多尘、炎热或非常寒冷的地方。”当然，另一个重要的制约因素是成本。飞机上的激光光谱仪每台售价25万美元。我们可以提供一个解决方案，每个站点每天的成本为3美元，还不到一杯咖啡的运营成本。”
Quanta3的创始人Dirk Richter(左)正在检查Statoil在德克萨斯州Karnes县的一个井场的甲烷检测系统。图片来源:美国环保基金会约翰·戴维森
美国最大的液化天然气出口商Cheniere能源公司的气候和可持续性主管Fiji George说，如果这些技术成熟，具有商业可行性，像Rieker和Richter这样的持续监测解决方案将是该行业的“圣杯”。
这两家初创公司都与行业合作伙伴进行了现场试验:Rieker的公司LongPath在科罗拉多州和加利福尼亚州进行了现场试验，监测天然气储存设施。Quanta3, Richter的公司，已经与大型化石燃料公司如Equinor(前挪威国家石油公司)和壳牌合作，分别在德克萨斯州和加拿大阿尔伯塔省的Eagle Ford页岩地层测试其系统。(2017年，在整个哈维飓风期间，鹰福特的传感器一直在传输自动更新。)
许多新的检测产品涉及激光吸收光谱的变化 - 一种结合激光源，镜子和探测器的建立技术，以测量气体吸收的光量 - 全部连接到将该信号转化为甲烷浓度的软件数字。斯蒂芬康兰机场毗邻小博尔德机场旁边的办公室运行科学航空。他和一支一小队的飞行员科学家队伍运营了一架小型飞机，为工业和监管机构提供排放监控服务。Conley是一个经验丰富的大气科学家和一位退伍军人飞行员，是第一个检测和衡量在美国南部加州南部峡谷天然气储存设施的最大甲烷泄漏的人。
今年早些时候，Conley推出了一项新服务：安装有轻质激光光谱仪传感器和空气采样罐的无人机，以监测甲烷排放更近的来源。虽然一架飞机安装的系统像他飞上千英尺以上的一架飞机系统，但他说，他的无人机可以发现每小时10公斤的泄漏，他说，可以检测到更小的，每小时下降到10克。科学航空也选择使其设计和软件开源。“我们发表了我们的方法，所以世界上的任何人都可以这样做，”康利说。“我们不只是为了赚钱。我们在这里减少全球甲烷排放。我们相信事业。“
一款装备激光光谱仪传感器和空气采样罐的无人机，由科学航空开发。科学航空
然而，并非所有新解决方案都依赖于激光光谱。总部位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德的球航天，已经开发了一个用于空中，高分辨率掠夺的激光雷达系统。其他一些公司正在追求适应用于检测司机中酒精水平的电化学传感器或手持式气体传感器以嗅出甲烷。
这些科罗拉多州的大多数创新者在甲烷排放技术评估中心（Metec），由美国能源先进的研究项目局 - 能源（ARPA-E）计划资助的堡垒柯林斯郊区的一个设施的技术。在地面上，Metec设施看起来就像县道28号县城的钻井场所。但没有油或气体被泵入几个不同泄漏点的小心控制的释放。凭借苛刻的能力，探访人员必须一次捕获多个小泄漏的复杂模拟，Metec是该国唯一的设施。“我在这里倒入一切，”科罗拉多州立大学研究人员丹齐默格说。
METEC对Rieker等静止系统和移动系统都进行了测试，包括安装在直升机上的空中系统，以及越来越多的无人机。哈里斯堡大学(Harrisburg University)能源工程助理教授阿尔温德·拉维库马尔(Arvind Ravikumar)说:“你所看到的技术数量和系统范围都出现了爆炸式增长。现场测试研究去年Metec的不同甲烷监测技术。
拉维库马尔说，这种发明的激增“为我们提供了一个巨大的机会，以比以前更低的成本和更快的速度减少排放。”“如果我们要在2050年实现净零排放，我们目前使用化石燃料的做法就不能继续下去。但我们必须强烈考虑如何处理石油和天然气——我们不可能明天就关掉所有这些管道。每减少一吨甲烷和二氧化碳，对长期缓解气候变化挑战是一种优势。”
“任何一种技术都不会解决这个问题，”一个科学家说。“这将是一个涵盖整个供应链的套房。”
然而，行业专家表示，如果没有联邦法规迫使经营者投资，那么这些企业可以增长多少。壳牌，BP，埃克森美孚和其他化石燃料公司在纽约纽约纽约的EPA回滚后发出了一波新闻稿，并在纽约在纽约举行，承诺继续自愿努力减少甲烷排放。但到目前为止，这些承诺尚未转化为新的甲烷泄漏技术的实质性投资。
“基于新闻稿，我应该卖了成千上万的传感器，”里希特说。“他们没有把它归还......对自己的投资。我认为联邦监管仍然是使他们实际做某事的必要手段。当有一个规则时，迫使每个人都做同样的事情 - 这是他们投资的时候。“
如果这种投资实现，甚至可以超出从大气中去除超温污染物的益处。With close to a million active wells around the U.S. that will require ongoing monitoring, and 300,000 miles of interstate gas pipelines – not to mention thousands of compressor stations and over 100 liquefied natural gas facilities – methane detection using all these new tools could become a significant economic engine.
“这些是阿肯萨斯乡村科罗拉多州农村科罗拉多州西德克萨斯州的工作，”拉维奇马尔说。“它有可能带来大量的经济活动，定期与承包商以及一系列的支持服务，需要在这些地区提出。”
更重要的是，科学家、企业家和行业分析师认为，许多不同的甲烷传感技术都有找到市场的空间。“任何一种技术都无法解决这个问题，”里克说。“这将是一个覆盖整个供应链的套房。”无人机更适合嗅探管道泄漏，而他的激光则更适合监测密集的油井或存储设施。“这是一个我们可以解决的问题，我们都会因此过得更好。”
