El gas de esquisto es gas natural que se encuentra atrapado dentro de las formaciones de esquisto . [1] El gas de esquisto se ha convertido en una fuente cada vez más importante de gas natural en los Estados Unidos desde principios de este siglo, y el interés se ha extendido a los posibles esquisto de gas en el resto del mundo. En 2000, el gas de esquisto proporcionó sólo el 1% de la producción de gas natural de Estados Unidos; para 2010 era superior al 20% y la Administración de Información Energética del gobierno de EE. UU . predice que para 2035, el 46% del suministro de gas natural de los Estados Unidos provendrá del gas de esquisto. [2]
Algunos analistas esperan que el gas de esquisto amplíe considerablemente el suministro de energía en todo el mundo . [3] Se estima que China tiene las mayores reservas de gas de esquisto del mundo. [4]
La administración Obama creía que un mayor desarrollo de gas de esquisto ayudaría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero . [5] En 2012, las emisiones de dióxido de carbono de EE. UU. Cayeron a un mínimo de 20 años. [6]
Una revisión de 2013 del Departamento de Energía y Cambio Climático del Reino Unido señaló que la mayoría de los estudios sobre el tema han estimado que las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) del ciclo de vida del gas de esquisto son similares a las del gas natural convencional, y son mucho menores que las del carbón, generalmente alrededor de la mitad de las emisiones de gases de efecto invernadero del carbón; la excepción señalada fue un estudio de 2011 de Howarth y otros de la Universidad de Cornell , que concluyó que las emisiones de gases de efecto invernadero del esquisto eran tan altas como las del carbón. [7] [8] Estudios más recientes también han concluido que las emisiones de GEI del gas de esquisto durante el ciclo de vida son mucho menores que las del carbón, [9] [10] [11] [12] entre ellos, estudios de Natural Resources Canada (2012 ), [13] y un consorcio formado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. Con varias universidades (2012). [14]
Algunos estudios de 2011 señalaron altas tasas de declive de algunos pozos de gas de esquisto como una indicación de que la producción de gas de esquisto puede ser, en última instancia, mucho más baja de lo que se proyecta actualmente. [15] [16] Pero los descubrimientos de gas de esquisto también están abriendo nuevos recursos sustanciales de petróleo compacto , también conocido como "petróleo de esquisto". [17]
Historia
Estados Unidos
El gas de esquisto se extrajo por primera vez como recurso en Fredonia, Nueva York , en 1821, [18] [19] en fracturas poco profundas de baja presión. La perforación horizontal comenzó en la década de 1930, y en 1947 se fractó por primera vez un pozo en los EE . UU. [2]
Los controles federales de precios del gas natural provocaron escasez en la década de 1970. [20] Ante la disminución de la producción de gas natural, el gobierno federal invirtió en muchas alternativas de suministro, incluido el Proyecto Eastern Gas Shales, que duró de 1976 a 1992, y el presupuesto anual de investigación aprobado por la FERC del Gas Research Institute, donde el gobierno federal El gobierno inició una amplia financiación de la investigación en 1982, difundiendo los resultados a la industria. [2] El gobierno federal también otorgó créditos fiscales y reglas que benefician a la industria en la Ley de Energía de 1980 . [2] Posteriormente, el Departamento de Energía se asoció con compañías privadas de gas para completar el primer pozo horizontal de fractura múltiple perforado con aire exitoso en esquisto en 1986. El gobierno federal incentivó aún más la perforación en esquisto a través del crédito fiscal de la Sección 29 para gas no convencional de 1980 –2000. La obtención de imágenes microsísmicas, un aporte fundamental para la fracturación hidráulica en esquisto y la perforación de petróleo en alta mar , se originó a partir de la investigación de capas de carbón en Sandia National Laboratories . El programa DOE también aplicó dos tecnologías que habían sido desarrolladas previamente por la industria, la fracturación hidráulica masiva y la perforación horizontal, a las formaciones de gas de esquisto, [21] que llevaron a la obtención de imágenes microsísmicas.
Aunque el Proyecto Eastern Gas Shales había aumentado la producción de gas en las cuencas de los Apalaches y Michigan, el gas de esquisto todavía se consideraba de marginal a antieconómico sin créditos fiscales, y el gas de esquisto proporcionó solo el 1,6% de la producción de gas de EE. UU. En 2000, cuando los créditos fiscales federales Caducado. [20]
George P. Mitchell es considerado el padre de la industria del gas de esquisto, ya que la hizo comercialmente viable en Barnett Shale al reducir los costos a $ 4 por 1 millón de unidades térmicas británicas (1.100 megajulios). [22] Mitchell Energy logró la primera fractura de lutita económica en 1998 utilizando fracturación por agua resbaladiza. [23] [24] [25] Desde entonces, el gas natural de esquisto ha sido el contribuyente de más rápido crecimiento a la energía primaria total en los Estados Unidos y ha llevado a muchos otros países a buscar depósitos de esquisto. Según la AIE, el gas de esquisto podría aumentar los recursos de gas natural técnicamente recuperables en casi un 50%. [26]
Geología
Debido a que las lutitas normalmente tienen una permeabilidad insuficiente para permitir un flujo de fluido significativo hacia un pozo, la mayoría de las lutitas no son fuentes comerciales de gas natural. El gas de esquisto es una de varias fuentes no convencionales de gas natural; otros incluyen metano de capas de carbón , areniscas compactas e hidratos de metano . Las áreas de gas de esquisto a menudo se conocen como áreas de recursos [27] (a diferencia de las áreas de exploración ). El riesgo geológico de no encontrar gas es bajo en los recursos, pero las ganancias potenciales por pozo exitoso suelen ser también menores. [ cita requerida ]
La lutita tiene una baja permeabilidad de la matriz , por lo que la producción de gas en cantidades comerciales requiere fracturas para proporcionar permeabilidad. El gas de esquisto se ha producido durante años a partir de esquisto con fracturas naturales; El auge del gas de esquisto en los últimos años se ha debido a la tecnología moderna de fracturación hidráulica (fracking) para crear extensas fracturas artificiales alrededor de los pozos. [ cita requerida ]
La perforación horizontal se usa a menudo con pozos de gas de esquisto, con longitudes laterales de hasta 10,000 pies (3,000 m) dentro de la lutita, para crear un área de superficie máxima del pozo en contacto con la lutita. [ cita requerida ]
Las lutitas que albergan cantidades económicas de gas tienen varias propiedades comunes. Son ricas en material orgánico (0,5% a 25%), [28] y normalmente son rocas generadoras de petróleo maduras en la ventana de gas termogénico, donde el calor y la presión elevados han convertido el petróleo en gas natural. Son lo suficientemente frágiles y rígidos para mantener fracturas abiertas.
Parte del gas producido se mantiene en fracturas naturales, parte en espacios porosos y parte se adsorbe en la matriz de la lutita. Además, la adsorción de gas es un proceso de fisisorción, exotérmico y espontáneo. [29] El gas en las fracturas se produce inmediatamente; el gas adsorbido sobre el material orgánico se libera a medida que el pozo reduce la presión de formación. [ cita requerida ]
Shale gas por país
Aunque se está estudiando el potencial de gas de esquisto de muchas naciones, a partir de 2013, solo EE. UU., Canadá y China producen gas de esquisto en cantidades comerciales, y solo EE. UU. Y Canadá tienen una producción significativa de gas de esquisto. [30] Si bien China tiene planes ambiciosos para aumentar drásticamente su producción de gas de esquisto, estos esfuerzos se han visto frenados por un acceso inadecuado a la tecnología, el agua y la tierra. [31] [32]
La siguiente tabla se basa en datos recopilados por la agencia de Administración de Información de Energía del Departamento de Energía de los Estados Unidos . [33] Los números de la cantidad estimada de recursos de gas de esquisto "técnicamente recuperables" [34] se proporcionan junto con los números de las reservas probadas de gas natural .
País | Gas de esquisto técnicamente recuperable estimado (billones de pies cúbicos) | Reservas probadas de gas natural de todo tipo (billones de pies cúbicos) | Fecha del informe [33] | |
---|---|---|---|---|
1 | porcelana | 1,115 | 124 | 2013 |
2 | Argentina | 802 | 12 | 2013 |
3 | Argelia | 707 | 159 | 2013 |
4 | Estados Unidos | 665 | 318 | 2013 |
5 | Canadá | 573 | 68 | 2013 |
6 | México | 545 | 17 | 2013 |
7 | Sudáfrica | 485 | - | 2013 |
8 | Australia | 437 | 43 | 2013 |
9 | Rusia | 285 | 1,688 | 2013 |
10 | Brasil | 245 | 14 | 2013 |
11 | Indonesia | 580 | 150 | 2013 |
La EIA de EE. UU. Había realizado una estimación anterior del gas de esquisto recuperable total en varios países en 2011, que para algunos países difería significativamente de las estimaciones de 2013. [35] El gas de esquisto recuperable total en los Estados Unidos, que se estimó en 862 billones de pies cúbicos en 2011, se revisó a la baja a 665 billones de pies cúbicos en 2013. Gas de esquisto recuperable en Canadá, que se estimó en 388 billones de pies cúbicos en 2011 , se revisó al alza a 573 TCF en 2013.
Para los Estados Unidos, la EIA estimó (2013) un recurso total de "gas natural húmedo" de 2.431 tcf, incluidos tanto el gas de esquisto como el gas convencional. Se estimó que el gas de esquisto representaba el 27% del recurso total. [33] El "gas natural húmedo" es metano más líquidos de gas natural , y es más valioso que el gas seco. [36] [37]
Para el resto del mundo (excluyendo EE. UU.), La EIA estimó (2013) un recurso total de gas natural húmedo de 20,451 billones de pies cúbicos (579,1 × 10 12 m 3 ). Se estimó que el gas de esquisto representaba el 32% del recurso total. [33]
Europa tiene reservas estimadas de gas de esquisto de 639 billones de pies cúbicos (18,1 × 10 12 m 3 ) en comparación con los 862 billones de pies cúbicos de Estados Unidos (24,4 × 10 12 m 3 ), pero su geología es más complicada y el petróleo y el gas son más caros de extraer, y es probable que un pozo cueste hasta tres veces y media más que uno en los Estados Unidos. [38] Europa sería la región de más rápido crecimiento, representando el CAGR más alto del 59,5%, en términos de volumen debido a la disponibilidad de reservas de gas de esquisto en más de 14 países europeos. [39]
Ambiente
La extracción y el uso de gas de esquisto pueden afectar el medio ambiente a través de la fuga de productos químicos de extracción y desechos en los suministros de agua, la fuga de gases de efecto invernadero durante la extracción y la contaminación causada por el procesamiento inadecuado del gas natural. Un desafío para prevenir la contaminación es que las extracciones de gas de esquisto varían ampliamente a este respecto, incluso entre diferentes pozos en el mismo proyecto; los procesos que reducen suficientemente la contaminación en una extracción pueden no ser suficientes en otra. [2]
En 2013, el Parlamento Europeo acordó que las evaluaciones de impacto ambiental no serán obligatorias para las actividades de exploración de gas de esquisto y las actividades de extracción de gas de esquisto estarán sujetas a los mismos términos que otros proyectos de extracción de gas. [40]
Clima
La administración de Barack Obama a veces ha promovido el gas de esquisto, en parte debido a su creencia de que libera menos emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que otros combustibles fósiles. En una carta de 2010 al presidente Obama, Martin Apple, del Consejo de Presidentes de la Sociedad Científica, advirtió contra una política nacional de desarrollo de gas de esquisto sin una base científica más segura para la política. Esta organización general que representa a 1,4 millones de científicos señaló que el desarrollo de gas de esquisto "puede tener mayores emisiones de GEI y costos ambientales de lo que se pensaba anteriormente". [41]
A finales de 2010, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos [42] emitió un informe que concluía que el gas de esquisto emite mayores cantidades de metano , un potente gas de efecto invernadero , que el gas convencional, pero aún mucho menos que el carbón. El metano es un potente gas de efecto invernadero, aunque permanece en la atmósfera sólo una décima parte del tiempo que dura el dióxido de carbono. La evidencia reciente sugiere que el metano tiene un potencial de calentamiento global (GWP) que es 105 veces mayor que el dióxido de carbono cuando se observa durante un período de 20 años y 33 veces mayor cuando se observa durante un período de 100 años, en comparación con la masa. . [43]
Varios estudios que han estimado las fugas de metano durante el ciclo de vida del desarrollo y la producción de gas de esquisto han encontrado una amplia gama de tasas de fugas, desde menos del 1% de la producción total hasta casi el 8%. [44]
Un estudio de 2011 publicado en Climatic Change Letters afirmó que la producción de electricidad utilizando gas de esquisto puede conducir a un GWP de ciclo de vida tanto o más que la electricidad generada con petróleo o carbón. [45] En el artículo revisado por pares, el profesor de la Universidad de Cornell, Robert W. Howarth, un ecologista marino, y sus colegas afirmaron que una vez que se incluyen las fugas de metano y los impactos de ventilación, la huella de gases de efecto invernadero del ciclo de vida del gas de esquisto es mucho peor que esos de carbón y fuel oil cuando se considera el período integrado de 20 años después de la emisión. En el marco de tiempo integrado de 100 años, este análisis afirma que el gas de esquisto es comparable al carbón y peor que el fuel oil. Sin embargo, otros estudios han señalado fallas en el documento y han llegado a conclusiones diferentes. Entre ellos se encuentran evaluaciones de expertos del Departamento de Energía de EE. UU., [46] estudios revisados por pares de la Universidad Carnegie Mellon [47] y la Universidad de Maryland, [48] y el Consejo de Defensa de los Recursos Naturales , que afirmaron que Howarth et al. . El uso de un documento de un horizonte temporal de 20 años para el potencial de calentamiento global del metano es "un período demasiado corto para ser apropiado para el análisis de políticas". [49] En enero de 2012, los colegas de Howarth en la Universidad de Cornell, Lawrence Cathles et al., Respondieron con su propia evaluación revisada por pares, señalando que el artículo de Howarth tenía "serias fallas" porque "sobreestima significativamente [s] las emisiones fugitivas asociadas con la extracción de gas no convencional, infravaloran la contribución de las 'tecnologías ecológicas' a la reducción de esas emisiones a un nivel cercano al del gas convencional, basan su comparación entre el gas y el carbón en la generación de calor en lugar de electricidad (casi el único uso de carbón), y supongamos un intervalo de tiempo para calcular el impacto climático relativo del gas en comparación con el carbón que no captura el contraste entre el tiempo de residencia prolongado del CO2 y el tiempo de residencia corto del metano en la atmósfera ". El autor de esa respuesta, Lawrence Cathles, escribió que "el gas de esquisto tiene una huella de GEI que es la mitad y quizás un tercio de la del carbón", basándose en "tasas de fuga y bases de comparación más razonables". [50]
En abril de 2013, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Redujo en un 20 por ciento su estimación de la cantidad de metano que se filtra de pozos, tuberías y otras instalaciones durante la producción y entrega de gas natural. El informe de la EPA sobre emisiones de efecto invernadero atribuyó controles de contaminación más estrictos instituidos por la industria para reducir un promedio de 41,6 millones de toneladas métricas de emisiones de metano anualmente desde 1990 hasta 2010, una reducción de más de 850 millones de toneladas métricas en general. Associated Press señaló que "las revisiones de la EPA se produjeron a pesar de que la producción de gas natural ha crecido casi un 40 por ciento desde 1990". [51]
El uso de datos del Inventario de Gases de Efecto Invernadero de 2013 de la Agencia de Protección Ambiental [52] arroja una tasa de fuga de metano de aproximadamente 1.4%, por debajo del 2.3% del Inventario anterior de la EPA. [53]
Un conjunto de estudios de cinco años coordinados por el Fondo de Defensa Ambiental (EDF) y publicados en 2018, encontró que las fugas de metano en los EE. UU. Son un 60% más altas que las estimaciones de la EPA. [54] El estudio, que fue realizado por investigadores de 40 instituciones, estimó una tasa de fuga de metano del 2,3%, "suficiente para erosionar gran parte de la ventaja climática que el gas tiene sobre el carbón". [55]
Comparación del ciclo de vida para más que el potencial de calentamiento global
Un estudio de 2014 de la Universidad de Manchester presentó la "Primera evaluación del ciclo de vida completo del gas de esquisto utilizado para la generación de electricidad". Por evaluación del ciclo de vida completo, los autores explicaron que se refieren a la evaluación de nueve factores ambientales más allá de la evaluación comúnmente realizada del potencial de calentamiento global. Los autores concluyeron que, de acuerdo con la mayoría de los estudios publicados para otras regiones, el gas de esquisto en el Reino Unido tendría un potencial de calentamiento global "muy similar" al del gas convencional del Mar del Norte, aunque el gas de esquisto tiene el potencial de ser mayor si las emisiones fugitivas de metano no están controladas, o si las recuperaciones finales por pozo en el Reino Unido son pequeñas. Para los demás parámetros, las conclusiones destacadas fueron que, para el gas de esquisto en el Reino Unido en comparación con el carbón, el gas convencional y licuado, la energía nuclear, la eólica y la solar (FV).
- El gas de esquisto es peor que el carbón por tres impactos y mejor que las renovables por cuatro.
- Tiene mayor smog fotoquímico y toxicidad terrestre que las otras opciones.
- El gas de esquisto es una opción ambiental sólida solo si va acompañado de una regulación estricta. [56] [57] [58]
El Dr. James Verdon ha publicado una crítica de los datos producidos y las variables que pueden afectar los resultados. [59]
Calidad del agua y del aire
Se agregan químicos al agua para facilitar el proceso de fracturamiento subterráneo que libera gas natural. El fluido de fracturamiento es principalmente agua y aproximadamente 0.5% de aditivos químicos (reductor de fricción, agentes que contrarrestan el óxido , agentes que matan microorganismos). Dado que (según el tamaño del área) se utilizan millones de litros de agua, esto significa que a menudo se inyectan cientos de miles de litros de productos químicos en el subsuelo. [60] Aproximadamente del 50% al 70% del volumen inyectado de agua contaminada se recupera y almacena en estanques sobre el suelo a la espera de que el camión cisterna lo retire. El volumen restante permanece en el subsuelo. Quienes se oponen a la fracturación hidráulica temen que pueda provocar la contaminación de los acuíferos subterráneos , aunque la industria considera que esto es "muy poco probable". Sin embargo, se han informado olores fétidos y metales pesados que contaminan el suministro de agua local por encima del suelo. [61]
Además de usar agua y productos químicos industriales, también es posible fracturar gas de esquisto solo con gas propano licuado. Esto reduce considerablemente la degradación ambiental. El método fue inventado por GasFrac, de Alberta, Canadá. [62]
La fracturación hidráulica estaba exenta de la Ley de Agua Potable Segura en la Ley de Política Energética de 2005 . [63]
Un estudio publicado en mayo de 2011 concluyó que los pozos de gas de esquisto han contaminado seriamente los suministros de agua subterránea poco profunda en el noreste de Pensilvania con metano inflamable . Sin embargo, el estudio no discute cuán generalizada podría ser dicha contaminación en otras áreas perforadas en busca de gas de esquisto. [64]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) anunció el 23 de junio de 2011 que examinará las denuncias de contaminación del agua relacionadas con la fracturación hidráulica en Texas, Dakota del Norte, Pensilvania, Colorado y Luisiana. [65] El 8 de diciembre de 2011, la EPA emitió un borrador de hallazgo que declaraba que la contaminación de las aguas subterráneas en Pavillion, Wyoming, puede ser el resultado del fracking en el área. La EPA declaró que el hallazgo fue específico para el área de Pavillion, donde las técnicas de fracturación hidráulica difieren de las utilizadas en otras partes de los EE. UU. Doug Hock, un portavoz de la compañía propietaria del campo de gas Pavillion, dijo que no está claro si la contaminación provino del proceso de fracking. [66] El gobernador de Wyoming, Matt Mead, calificó el borrador del informe de la EPA como "científicamente cuestionable" y destacó la necesidad de realizar pruebas adicionales. [67] El Casper Star-Tribune también informó el 27 de diciembre de 2011 que los procedimientos de muestreo y prueba de la EPA "no siguieron su propio protocolo", según Mike Purcell, director de la Comisión de Desarrollo del Agua de Wyoming. [68]
Un estudio de 2011 del Instituto de Tecnología de Massachusetts concluyó que "los impactos ambientales del desarrollo de esquisto son desafiantes pero manejables". El estudio abordó la contaminación de las aguas subterráneas y señaló que "ha existido la preocupación de que estas fracturas también puedan penetrar zonas de agua dulce poco profundas y contaminarlas con fluido de fracturación, pero no hay evidencia de que esto esté ocurriendo". Este estudio culpa a los casos conocidos de contaminación por metano a una pequeña cantidad de operaciones deficientes y alienta el uso de las mejores prácticas de la industria para evitar que tales eventos se repitan. [69]
En un informe de fecha 25 de julio de 2012, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Anunció que había completado sus pruebas de pozos privados de agua potable en Dimock, Pensilvania. Los datos suministrados previamente a la agencia por los residentes, el Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania y Cabot Oil and Gas Exploration habían indicado niveles de arsénico, bario o manganeso en el agua de pozo en cinco hogares a niveles que podrían presentar un problema de salud. En respuesta, se instalaron en los hogares afectados sistemas de tratamiento de agua que pueden reducir las concentraciones de esas sustancias peligrosas a niveles aceptables en el grifo. Con base en el resultado del muestreo después de que se instalaron los sistemas de tratamiento, la EPA concluyó que no se requería acción adicional por parte de la Agencia. [70]
Un estudio de la Universidad de Duke en Blacklick Creek (Pensilvania) , realizado durante dos años, tomó muestras del arroyo aguas arriba y aguas abajo del punto de descarga de la instalación de tratamiento de salmuera Josephine. Los niveles de radio en el sedimento en el punto de descarga son alrededor de 200 veces la cantidad aguas arriba de la instalación. Los niveles de radio están "por encima de los niveles regulados" y presentan el "peligro de una bioacumulación lenta" eventualmente en los peces. El estudio de Duke "es el primero en utilizar la hidrología isotópica para conectar los puntos entre los desechos de gas de esquisto, los sitios de tratamiento y la descarga en los suministros de agua potable". El estudio recomendó "supervisión y regulación independientes" en los Estados Unidos debido a las deficiencias percibidas en la autorregulación. [71] [72]
Lo que está sucediendo es el resultado directo de la falta de regulación. Si la Ley de Agua Limpia se aplicó en 2005 cuando comenzó el auge del gas de esquisto, esto se habría evitado. En el Reino Unido, si se va a desarrollar gas de esquisto, no debería seguir el ejemplo estadounidense y debería imponer una regulación medioambiental para evitar este tipo de acumulación radiactiva.
- Avner Vengosh [71]
Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., La Ley de Agua Limpia se aplica a las descargas de corrientes superficiales de los pozos de gas de esquisto:
- "6) ¿Se aplica la Ley de Agua Limpia a los vertidos de las operaciones de perforación de Marcellus Shale Drilling?
- Si. La perforación de gas natural puede resultar en descargas a aguas superficiales. La descarga de esta agua está sujeta a los requisitos de la Ley de Agua Limpia (CWA) ". [73]
Temblores
La fracturación hidráulica produce rutinariamente eventos microsísmicos demasiado pequeños para ser detectados excepto por instrumentos sensibles. Estos eventos microsísmicos se utilizan a menudo para mapear la extensión horizontal y vertical de la fractura. [74] Sin embargo, a finales de 2012, ha habido tres casos conocidos en todo el mundo de fracturación hidráulica, a través de sismicidad inducida , provocando terremotos lo suficientemente grandes como para que la gente los sienta. [75]
El 26 de abril de 2012, el Asahi Shimbun informó que Geológico de Estados Unidos los científicos han estado investigando el reciente aumento en el número de magnitud 3 y mayor terremoto en el Midcontinent del Estados Unidos . A partir de 2001, el número promedio de terremotos que ocurren por año de magnitud 3 o mayor aumentó significativamente, culminando en un aumento de seis veces en 2011 sobre los niveles del siglo XX. Un investigador del Centro de Investigación e Información de Terremotos de la Universidad de Memphis asume que el agua empujada hacia la falla tiende a causar terremotos por deslizamiento de la falla. [76] [77]
Se detectaron más de 109 pequeños terremotos ( M w 0,4–3,9) entre enero de 2011 y febrero de 2012 en el área de Youngstown, Ohio, donde no se conocieron terremotos en el pasado. Estos choques estaban cerca de un pozo de inyección de fluido profundo. La sismicidad 14 meses incluyó seis terremotos de fieltro y culminó con un M w 3,9 choque el 31 de diciembre de 2011. Entre los 109 golpes, 12 eventos mayor que M w 1,8 fueron detectados por la red regional y se trasladó con precisión, mientras que 97 terremotos pequeños (0,4 < M w <1,8) fueron detectados por el detector de correlación de forma de onda. Los terremotos ubicados con precisión ocurrieron a lo largo de una falla subterránea con tendencia ENE-WSW, consistente con el mecanismo focal del choque principal y ocurrieron a profundidades de 3.5 a 4.0 km en el basamento precámbrico.
El 19 de junio de 2012, el Comité de Energía y Recursos Naturales del Senado de los Estados Unidos celebró una audiencia titulada "Potencial de sismicidad inducida en tecnologías energéticas". El Dr. Murray Hitzman, profesor Charles F. Fogarty de Geología Económica en el Departamento de Geología e Ingeniería Geológica de la Escuela de Minas de Colorado en Golden, CO, testificó que "existen alrededor de 35.000 pozos de gas de esquisto fracturados hidráulicamente en los Estados Unidos. Sólo uno Se ha descrito un caso de sismicidad de fieltro en los Estados Unidos en el que se sospecha, pero no se confirma, de fracturación hidráulica para el desarrollo de gas de esquisto. A nivel mundial, solo se ha confirmado un caso de sismicidad inducida por fieltro en Blackpool, Inglaterra, causado por la fracturación hidráulica de gas de esquisto desarrollo." [78]
Los impactos relativos del gas natural y el carbón
Impactos en la salud humana
Una revisión exhaustiva de los efectos en la salud pública de los ciclos del combustible energético en Europa encuentra que el carbón causa de 6 a 98 muertes por TWh (promedio de 25 muertes por TWh), en comparación con el gas natural 'de 1 a 11 muertes por TWh (promedio de 3 muertes por TWh) . Estos números incluyen tanto las muertes accidentales como las relacionadas con la contaminación. [79] La minería del carbón es una de las profesiones más peligrosas en los Estados Unidos, lo que resulta en entre 20 y 40 muertes al año, en comparación con entre 10 y 20 para la extracción de petróleo y gas. [80] El riesgo de accidentes laborales también es mucho mayor con el carbón que con el gas. En los Estados Unidos, la industria de extracción de petróleo y gas está asociada con una o dos lesiones por cada 100 trabajadores cada año. La minería del carbón, por otro lado, contribuye a cuatro lesiones por cada 100 trabajadores cada año. Las minas de carbón colapsan y pueden derribar carreteras, tuberías de agua y gas, edificios y muchas vidas con ellas. [81]
Los daños promedio de los contaminantes del carbón son dos órdenes de magnitud mayores que los daños causados por el gas natural. El SO 2 , el NO x y el material particulado de las plantas de carbón generan daños anuales de $ 156 millones por planta en comparación con $ 1,5 millones por planta de gas. [82] Las centrales eléctricas de carbón en los Estados Unidos emiten entre 17 y 40 veces más emisiones de SO x por MWh que el gas natural, y entre 1 y 17 veces más NOx por MWh. [83] Las emisiones de CO2 del ciclo de vida de las plantas de carbón son 1,8-2,3 veces mayores (por KWh) que las emisiones de gas natural. [84]
Las ventajas de la calidad del aire del gas natural sobre el carbón se han confirmado en Pensilvania, según estudios de RAND Corporation y el Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania . El auge del esquisto en Pensilvania ha provocado una reducción drástica de las emisiones de dióxido de azufre, partículas finas y compuestos orgánicos volátiles (COV). [11]
El físico Richard A. Muller ha dicho que los beneficios para la salud pública del gas de esquisto, al desplazar la contaminación atmosférica dañina del carbón, superan con creces sus costos ambientales. En un informe de 2013 para el Center for Policy Studies , Muller escribió que la contaminación del aire, principalmente por la quema de carbón, mata a más de tres millones de personas cada año, principalmente en el mundo en desarrollo. El informe afirma que "los ambientalistas que se oponen al desarrollo del gas de esquisto y el fracking están cometiendo un trágico error". [12] En China, se prevé el desarrollo de gas de esquisto [ ¿cuándo? ] como una forma de alejarse del carbón y disminuir los graves problemas de contaminación del aire creados por la quema de carbón. [85]
Impactos sociales
El desarrollo del gas de esquisto conduce a una serie de efectos socioeconómicos escalonados durante las condiciones de auge. [86] Estos incluyen aspectos tanto positivos como negativos. Junto con otras formas de energía no convencional, la extracción de petróleo y gas de esquisto tiene tres aspectos iniciales directos: aumento de la demanda laboral (empleo); [87] generación de ingresos (salarios más altos); [88] y perturbación de la tierra y / u otra actividad económica, que podría resultar en una compensación. A raíz de estos efectos directos primarios, se producen los siguientes efectos secundarios: inmigración (para satisfacer la demanda laboral), atracción de residentes temporales y / o permanentes, aumento de la demanda de bienes y servicios; conduciendo a un aumento del empleo indirecto. [89] Los dos últimos pueden alimentarse mutuamente en una relación circular durante las condiciones de auge (es decir, una mayor demanda de bienes y servicios crea empleo que aumenta la demanda de bienes y servicios). Estos aumentos ejercen presión sobre la infraestructura existente. Estas condiciones conducen a efectos socioeconómicos terciarios en forma de aumento del valor de la vivienda; aumento de los costos de alquiler; construcción de nuevas viviendas (que puede tardar en completarse); cambios demográficos y culturales a medida que nuevos tipos de personas se trasladan a la región de acogida; [90] cambios en la distribución de ingresos; potencial de conflicto; potencial para un mayor abuso de sustancias; y prestación de nuevos tipos de servicios. [86] Lo contrario de estos efectos se produce en condiciones de quiebra, con una disminución de los efectos primarios que conduce a una disminución de los efectos secundarios y así sucesivamente. Sin embargo, el período de caída de la extracción no convencional puede no ser tan severo como el de la extracción de energía convencional. [91] Debido a la naturaleza dispersa de la industria y la capacidad de ajustar las tasas de perforación, existe un debate en la literatura sobre cuán intensa es la fase de quiebra y cómo las comunidades anfitrionas pueden mantener la resiliencia social durante las recesiones. [92]
Impactos paisajísticos
La minería del carbón altera radicalmente todo el paisaje montañoso y forestal. Más allá del carbón extraído de la tierra, grandes áreas de bosque se vuelven del revés y se ennegrecen con sustancias químicas tóxicas y radiactivas. Ha habido éxitos en la recuperación, pero no se han recuperado cientos de miles de acres de minas a cielo abierto abandonadas en los Estados Unidos, y la recuperación de ciertos terrenos (incluidos los terrenos escarpados) es casi imposible. [93]
Cuando la exploración de carbón requiere alterar paisajes mucho más allá del área donde se encuentra el carbón, el equipo de gas natural sobre el suelo ocupa solo el uno por ciento de la superficie total de la tierra de donde se extraerá el gas. [94] El impacto ambiental de la perforación de gas ha cambiado radicalmente en los últimos años. Los pozos verticales en formaciones convencionales solían ocupar una quinta parte de la superficie sobre el recurso, un impacto veinte veces mayor que el que requiere la perforación horizontal actual. Una plataforma de perforación horizontal de seis acres puede extraer gas de un área subterránea de 1,000 acres de tamaño.
El impacto del gas natural en los paisajes es incluso menor y más breve que el impacto de las turbinas eólicas. La huella de una torre de perforación de gas de esquisto (3 a 5 acres) es solo un poco más grande que el área de tierra necesaria para una sola turbina eólica. [95] Pero requiere menos hormigón, mide un tercio de su altura y está presente durante solo 30 días en lugar de 20 a 30 años. Se emplean entre 7 y 15 semanas configurando la plataforma de perforación y completando la fractura hidráulica real. En ese momento, se retira la plataforma de perforación, dejando atrás un solo cabezal de pozo del tamaño de un garaje que permanece durante toda la vida útil del pozo. [ cita requerida ] Un estudio publicado en 2015 en Fayetteville Shale encontró que un campo de gas maduro impactó aproximadamente el 2% del área terrestre y aumentó sustancialmente la creación de hábitats de borde. El impacto medio en la tierra por pozo fue de 3 hectáreas (aproximadamente 7 acres) [96]
Agua
Con la minería del carbón, los materiales de desecho se apilan en la superficie de la mina, creando una escorrentía sobre el suelo que contamina y altera el flujo de los arroyos regionales. A medida que la lluvia se filtra a través de las pilas de desechos, los componentes solubles se disuelven en la escorrentía y provocan niveles elevados de sólidos disueltos totales (TDS) en los cuerpos de agua locales. [93] Los sulfatos, calcio, carbonatos y bicarbonatos, los productos típicos de escorrentía de los materiales de desecho de las minas de carbón, hacen que el agua sea inutilizable para la industria o la agricultura y no potable para los humanos. [97] Las aguas residuales ácidas de las minas pueden drenar al agua subterránea y causar una contaminación significativa. La voladura explosiva en una mina puede hacer que el agua subterránea se filtre a profundidades más bajas de lo normal o conectar dos acuíferos que antes eran distintos, exponiendo ambos a la contaminación por mercurio, plomo y otros metales pesados tóxicos.
La contaminación de las vías fluviales superficiales y las aguas subterráneas con fluidos de fracturación hidráulica puede ser problemática. [98] Los depósitos de gas de esquisto generalmente se encuentran a varios miles de pies bajo tierra. Ha habido casos de migración de metano, tratamiento inadecuado de aguas residuales recuperadas y contaminación a través de pozos de reinyección. [99]
En la mayoría de los casos, la intensidad del agua durante el ciclo de vida y la contaminación asociadas con la producción y combustión de carbón superan con creces las relacionadas con la producción de gas de esquisto. La producción de recursos de carbón requiere al menos el doble de agua por millón de unidades térmicas británicas en comparación con la producción de gas de esquisto. [100] Y aunque regiones como Pensilvania han experimentado un aumento absoluto en la demanda de agua para la producción de energía gracias al auge del esquisto, los pozos de esquisto en realidad producen menos de la mitad de las aguas residuales por unidad de energía en comparación con el gas natural convencional. [94]
Las centrales eléctricas de carbón consumen de dos a cinco veces más agua que las plantas de gas natural. Cuando se requieren de 520 a 1040 galones de agua por MWh de carbón, la energía de ciclo combinado a gas requiere de 130 a 500 galones por MWh. [101] El impacto ambiental del consumo de agua en el punto de generación de energía depende del tipo de planta de energía: las plantas usan torres de enfriamiento por evaporación para liberar el exceso de calor o descargan agua a los ríos cercanos. [102] La energía de ciclo combinado de gas natural (NGCC), que captura el calor de escape generado por la combustión del gas natural para alimentar un generador de vapor, se consideran las centrales térmicas a gran escala más eficientes. Un estudio encontró que la demanda de agua del ciclo de vida de la energía del carbón en Texas podría reducirse a más de la mitad cambiando la flota a NGCC. [103]
En total, el desarrollo de gas de esquisto en los Estados Unidos representa menos del medio por ciento del consumo doméstico total de agua dulce, aunque esta porción puede llegar hasta el 25 por ciento en regiones particularmente áridas. [104]
Peligros
Se requieren profundidades de perforación de 1000 a 3000 m, luego inyección de un fluido compuesto de agua, arena y detergentes a presión (600 bar), para fracturar la roca y liberar el gas. Estas operaciones ya han provocado contaminaciones de las aguas subterráneas del Atlántico, principalmente como resultado de la fuga de hidrocarburos a lo largo de los revestimientos. [ cita requerida ] Además, entre el 2% y el 8% del combustible extraído se liberaría a la atmósfera en los pozos (todavía en los Estados Unidos). [ cita requerida ] Sin embargo, se compone principalmente de metano (CH4), un gas de efecto invernadero que es considerablemente más poderoso que el CO2.
Las instalaciones en superficie deben basarse en suelos de hormigón o pavimentado conectados a la red de carreteras. También se requiere un gasoducto para evacuar la producción. En total, cada finca ocuparía un área promedio de 3.6 ha. Sin embargo, los campos de gas son relativamente pequeños. Por tanto, la explotación del gas de esquisto podría conducir a la fragmentación de los paisajes. Finalmente, un pozo requiere unos 20 millones de litros de agua, el consumo diario de unos 100.000 habitantes. [105]
Ciencias económicas
Aunque el gas de esquisto se ha producido durante más de 100 años en la Cuenca de los Apalaches y la Cuenca de Illinois de los Estados Unidos, los pozos a menudo eran marginalmente económicos. Los avances en la fracturación hidráulica y las terminaciones horizontales han hecho que los pozos de gas de esquisto sean más rentables. [106] Las mejoras en el traslado de plataformas de perforación entre ubicaciones cercanas y el uso de plataformas de un solo pozo para pozos múltiples han aumentado la productividad de la perforación de pozos de gas de esquisto. [107] A partir de junio de 2011, la validez de las afirmaciones de viabilidad económica de estos pozos ha comenzado a ser cuestionada públicamente. [108] El gas de esquisto tiende a costar más de producir que el gas de los pozos convencionales, debido al costo de los tratamientos de fracturación hidráulica masiva necesarios para producir gas de esquisto y de la perforación horizontal. [109]
El costo de extraer gas de esquisto en alta mar en el Reino Unido se estimó en más de $ 200 por barril de petróleo equivalente (los precios del petróleo del Mar del Norte en el Reino Unido eran de aproximadamente $ 120 por barril en abril de 2012). Sin embargo, no se hicieron públicas las cifras de costos para el gas de esquisto en tierra. [110]
América del Norte ha sido líder en el desarrollo y producción de gas de esquisto. El éxito económico del juego Barnett Shale en Texas en particular ha estimulado la búsqueda de otras fuentes de gas de esquisto en los Estados Unidos y Canadá , [ cita requerida ]
Algunos residentes de Texas piensan que el fracking está usando demasiada agua subterránea, pero la sequía y otros usos en crecimiento también son parte de las causas de la escasez de agua allí. [111]
Un informe de investigación de Visiongain calculó el valor de 2011 del mercado global de gas de esquisto en $ 26,66 mil millones. [112]
Una investigación del New York Times de 2011 de correos electrónicos industriales y documentos internos encontró que los beneficios financieros de la extracción de gas de esquisto no convencional pueden ser menores de lo que se pensaba anteriormente, debido a que las empresas exageran intencionalmente la productividad de sus pozos y el tamaño de sus reservas. [113] El artículo fue criticado, entre otros, por el propio editor público del New York Times por la falta de equilibrio al omitir hechos y puntos de vista favorables a la producción y la economía del gas de esquisto. [114]
En el primer trimestre de 2012, Estados Unidos importó 840 mil millones de pies cúbicos (Bcf) (785 de Canadá) mientras exportaba 400 Bcf (principalmente a Canadá); ambos principalmente por oleoducto. [115] Casi ninguno se exporta por barco como GNL, ya que eso requeriría instalaciones costosas. En 2012, los precios bajaron a US $ 3 por millón de unidades térmicas británicas ($ 10 / MWh ) debido al gas de esquisto. [116]
Un artículo académico reciente sobre los impactos económicos del desarrollo de gas de esquisto en los EE. UU. Encuentra que los precios del gas natural han caído drásticamente en lugares con depósitos de esquisto con exploración activa. El gas natural para uso industrial se ha abaratado alrededor de un 30% en comparación con el resto de EE. UU. [117] Esto estimula el crecimiento de la producción local intensiva en energía, pero pone de relieve la falta de capacidad adecuada de oleoductos en los EE. UU. [118]
Uno de los subproductos de la exploración de gas de esquisto es la apertura de depósitos de esquisto subterráneos profundos a la producción de "petróleo compacto" o de petróleo de esquisto. Para 2035, la producción de petróleo de esquisto podría "impulsar la economía mundial hasta en 2,7 billones de dólares, según un informe de PricewaterhouseCoopers (PwC). Tiene el potencial de alcanzar hasta el 12 por ciento de la producción total de petróleo del mundo, alcanzando los 14 millones de barriles por día". "revolucionando" los mercados energéticos mundiales durante las próximas décadas ". [17]
Según un artículo de la revista Forbes de 2013 , generar electricidad mediante la quema de gas natural es más barato que la quema de carbón si el precio del gas se mantiene por debajo de US $ 3 por millón de unidades térmicas británicas ($ 10 / MWh) o alrededor de $ 3 por 1000 pies cúbicos. [22] También en 2013, Ken Medlock, director senior del Centro de Estudios Energéticos del Instituto Baker , investigó los precios de equilibrio del gas de esquisto de EE. UU . "Algunos pozos son rentables a $ 2.65 por mil pies cúbicos, otros necesitan $ 8.10 ... la mediana es $ 4.85", dijo Medlock. [119] El consultor de energía Euan Mearns estima que, para los Estados Unidos, "los costos mínimos [están] en el rango de $ 4 a $ 6 / mcf. [Por 1000 pies cúbicos o millón de BTU]". [120] [121]
Ver también
- Biogás
- Arenas petrolíferas
- Cenit del petróleo
- Gas apretado
- Fracking
- Gasificación subterránea de carbón
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enlaces externos
- Gas no convencional e implicaciones para el mercado de GNL por Christopher Gascoyne y Alexis Aik. Este es un documento de trabajo escrito para la Cumbre de Energía del Pacífico de 2011 auspiciada por la Oficina Nacional de Investigaciones Asiáticas .
- El auge del gas de esquisto: las implicaciones globales del aumento de la energía fósil no convencional , FIIA Briefing Paper 122, 20 de marzo de 2013, Instituto Finlandés de Asuntos Internacionales .
- Una comparación entre el gas de esquisto en China y el desarrollo de combustibles no convencionales en los Estados Unidos: riesgos para la salud, el agua y el medio ambiente por Paolo Farah y Riccardo Tremolada. Este es un documento presentado en el Coloquio sobre Becas Ambientales 2013 organizado por Vermont Law School (11 de octubre de 2013)
- Mapa de gas de esquisto evaluado en los Estados Unidos, 2012 United States Geological Survey
- El registro ayudará a estudiar el impacto en la salud de vivir cerca de los pozos de gas de esquisto , Boletín de investigación de defectos de nacimiento para niños, mayo de 2017