En la actualidad, la demanda energética va en aumento y abastecerla tiene un impacto directo en el crecimiento económico de un país. La forma de obtención de energía eléctrica se encuentra mayormente relacionada con energías convencionales que, generalmente, utilizan combustibles fósiles para su funcionamiento. El consumo de energía global aumentará y se seguirá necesitando de combustibles fósiles. En este sentido, nuevas formas de energía como el gas de lutitas contribuirán a satisfacer estas demandas a nivel mundial. México se ubica en el sexto lugar de reservas de este hidrocarburo no convencional, arriba están China, Argentina, Argelia, EU y Canadá.
¿Qué es el gas shale o gas de lutitas?
Es un hidrocarburo gaseoso que se encuentra en rocas sedimentarias de lutita. Se compone principalmente de gas metano en 95 %, con cantidades variables de etano, propano, butano y otros gases. Contiene una importante cantidad de materia orgánica, sílice, arcilla, carbonatos y minerales.
¿De dónde y cómo se extrae el gas shale?
Un sistema petrolero consta de roca generadora, roca almacén y roca sello. En términos geológicos, la lutita se encuentra en zonas profundas como es la roca generadora, a diferencia de otro tipo de rocas sedimentarias convencionales que se encuentran en la roca almacén, con características de porosidad y permeabilidad distintas. Para la extracción de gas shale, es necesaria la aplicación de nuevas tecnologías y fracturar la roca hidráulicamente debido a su baja permeabilidad.
Modificado de Serrano-Arévalo y Ponce-Ortega, 2022
¿Cómo se perforan los pozos de gas shale?
La principal diferencia entre la explotación de un pozo convencional con uno no convencional (en este caso gas shale), es la dirección de perforación. En el primer caso, es de manera vertical; mientras que en el segundo, es vertical y horizontal. Para la explotación de yacimientos de gas shale, se comienza con la localización del área, armado y equipo de plataformas perforadoras; enseguida, se perfora la boca del pozo con una barrena que taladra la superficie hasta llegar a las rocas; luego el pozo es perforado verticalmente por debajo de los acuíferos hasta llegar a aproximadamente 1 000-5 000 m; seguidamente, se llega al punto de inicio que es aquel en el que es perforado horizontalmente y cubre una distancia promedio de 1 600 m para permitir mayor contacto con la lutita. Durante la perforación se aplica una zona de seguridad (casing) constituida de tubos de acero y capas de cementado que son aplicados a lo largo de la perforación con la finalidad de evitar la contaminación de los mantos acuíferos mediante la filtración de contaminantes químicos que se añaden en la fractura hidráulica (fracking), a la vez que funciona como soporte para las altas presiones a las que será sometida la perforación durante el fracking.
Modificado de Serrano-Arévalo y Ponce-Ortega, 2022.
¿Qué es el fracking y cómo se genera?
Primeramente, se generan fisuras mediante explosiones que penetran el casing, así como la formación rocosa con el fin de tener mayor contacto con la lutita y permitir la liberación del gas. En cada etapa se fisura y, posteriormente, por estos pequeños agujeros (1 cm de espesor, aproximadamente) se continúa con el proceso de fracking que consiste en inyectar un fluido que contiene agua, arena y químicos a altas presiones para generar fracturas en la roca de lutita. Se terminará con la aplicación de «tapones» que permiten el aislamiento de cada una de las etapas.
Una vez terminadas las etapas (que comúnmente van de 5 a 30) se retiran los tapones, en seguida cierta cantidad de agua retornará a la superficie y, a medida que se reduce, comienzan a fluir los hidrocarburos, permitiendo que el gas y el petróleo atrapados entre la lutita escape del pozo (la producción de estos pozos es de 20-40 años).
¿Qué contiene el fluido que es inyectado en el fracking?
Contiene agua (proveniente de lagos, ríos o de proveedores locales), arena inerte y compuestos químicos. La mezcla de químicos contiene cientos de aditivos como ácidos, desinfectantes y reductores de fricción; las cantidades exactas en las mezclas se manejan como información confidencial. La composición es de aproximadamente un 94.6 % de agua, 5.23 % de arena y el 0.17 % restante de compuestos químicos. A eficiencias altas del fluido se consigue retener suficiente arena en la grieta creada, generando así fracturas que no cerraran tras el retiro del fluido. El proceso de fracking conlleva al uso de cantidades excesivas de agua, que van de 8 000 000-27 000 000 litros por pozo.
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¿Qué es y qué contiene el agua que retorna a la superficie?
El agua de retorno, o también conocida como flowback, es un fluido que se recupera después del fracking. Alrededor de un 10-50 % es retornado en distintos periodos de tiempo, dependiendo de la naturaleza, ubicación y edad del pozo; contiene sustancias radioactivas (radio 226 y 228), uranio, torio, compuestos orgánicos (benceno, tolueno, queroseno, xilenos), sales (Cl, Br, Na, Mg, Ca, etc.) y metales (Ba, Mn, Fe, Sr, etc.).
¿Qué efectos tiene el fracking?
El fracking conlleva retos ambientales en agua, tierra y aire, así como efectos relacionados con la salud y entorno de la sociedad. La modificación de la formación natural de materia rocosa desencadena movimientos tectónicos de la tierra generando temblores. La contaminación del agua flowback es demasiada alta, tanto que requiere de tecnologías de tratamiento especial para una reutilización adecuada, en la que cumpla con los estándares de calidad necesarios; en otros casos, casi toda el agua flowback se inyecta bajo tierra, el resto se trata para su reúso o se descarga en la superficie, generando contaminación en suelo y subsuelo. El casing puede sufrir erosión y corrosión, permitiendo la filtración de sustancias químicas que se utilizan en la mezcla inyectada durante el fracking, y que tendrán contacto directo con los acuíferos. El metano (CH4) que escapa a la superficie durante la perforación, por medio de fugas, es hasta 25 veces más potente que el bióxido de carbono (CO2) como gas de efecto invernadero, contribuyendo así al calentamiento global.
Generalmente, la explotación de pozos se realiza en zonas áridas con limitados recursos de agua y, en otras ocasiones, se toma el agua de corrientes que podrían estar destinadas a otras actividades como la agricultura o la ganadería, propiciando la escasez de agua. Los efectos a la salud también provienen del fracking, por ejemplo, algunos compuestos orgánicos como tolueno y benceno, tienen efectos negativos sobre el sistema nervioso, pueden afectar el sistema endocrino, producir alergias, cáncer o mutaciones; asimismo, los compuestos rocosos afectan directamente a los trabajadores por la inhalación de polvo de sílice provocando silicosis. Con el proceso de obtención de gas shale se disminuyen los recursos hídricos y la vida silvestre mediante el proceso de preparación de la tierra para la perforación y rutas de acceso.
Importancia de la extracción de gas shale y ganancia económica
Los nuevos avances tecnológicos han facilitado la obtención de gas shale, los precios de infraestructura para su proceso incrementan a corto plazo, pero en un futuro las ventajas se podrían reflejar en ganancias. Entonces, ¿en qué beneficiaria la obtención de gas natural a un país? La explotación de reservas daría la seguridad de abastecer la demanda de hidrocarburos en el futuro, además, se lograría la independencia energética de un país, lo que se traduce a ganancias económicas a largo plazo. Y, ¿por qué gas shale y no otro tipo de recurso no convencional? Porque la naturaleza de la lutita tiene una alta capacidad de producción, la recuperación final como lo es en EU, ha sido alta y los pozos presentan una vida útil bastante aceptable. No todos los países cuentan con la infraestructura necesaria para la extracción de gas shale, este punto se puede solucionar con inversiones económicas que van de moderadas a altas y que pueden recuperarse una vez que se obtenga el hidrocarburo.
Modificado de Serrano-Arévalo y Ponce-Ortega, 2022.
Y entonces…
El descubrimiento de yacimientos de gas shale representa un potencial económico en términos energéticos y un reto ambiental. Lo anterior, ha generado las reacciones públicas en contra de la explotación de este gas, ya que, a pesar de que existen regulaciones ambientales, estas no cumplen con las características necesarias para preservar los recursos naturales, por ello, algunos países han prohibido el fracking. No obstante, se ha apoyado la obtención de gas shale por el impacto económico favorable que se podría llegar a tener. Como sociedad existe una notoria división, pues están quienes apoyan y quienes están en contra del fracking por sus ventajas y desventajas, pero, finalmente, la decisión de medios y compañías es muy dispareja comparado con la sociedad, ¿tú qué piensas, estás a favor o en contra del fracking?
Para Saber Más:
De la Vega-Navarro A. y Ramírez-Villegas J. (2015). El gas de lutitas (shale gas) en México: Recursos, explotación, usos, impactos. Economía UNAM, 12(34), 79-105. https://doi.org/10.1016/S1665-952X(15)30006-2
Manzanares-Rivera J. L. (2014). Uso de agua en la extracción de gas de lutitas en el noreste de México: Retos de regulación ambiental. Estudios Sociales, 22(44), 172-197. https://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-45572014000200007
Lira-Barragán L. F., Ponce-Ortega J. M., Serna-González M. y El-Halwagi M. M. (2016). Optimal reuse of flowback wastewater in hydraulic fracturing including seasonal and environmental constraints. AIChE Journal, 62(5), 1634-1645. https://doi.org/10.1002/aic.15167
Tania Itzel Serrano-Arévalo. Estudiante de Doctorado en Ciencias en Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería Química, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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José María Ponce-Ortega. Profesor e Investigador, Facultad de Ingeniería Química, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.
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