“No es el “fracking” sino el “hielo que arde” el que cambiará el esquema energético global”


Hidratos de metano, clatrato, “hielo que arde”… Es el nuevo objetivo de la industria energética mundial, pero tanto su extracción como su explotación representan problemas y amenazas que incluyen la liberación de enormes volúmenes de metano a la atmósfera, con el consiguiente y directísimo efecto sobre el calentamiento global.

JOSÉ LUIS G. FIERRO. Doctor en Ciencias Químicas por la Universidad Complutense de Madrid, es Profesor de Investigación en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC. Investiga y trabaja sobre catálisis heterogénea, producción de hidrógeno, petroquímica, conversión de gas natural, tecnología química, catálisis ambiental, tecnologías limpias de producción y química de materiales. Es autor y co-autor de trabajos en revistas especializadas en catálisis, ciencia de materiales, química, química del estado sólido, ingeniería y química de superficies. Ha sido responsable de 22 Proyectos de Investigación, 10 de ellos financiados por la UE, y los otros 12, por Programas Nacionales. Ha sido responsable de 20 Contratos de Investigación financiados por empresas del área de refino de petróleo, petroquímica, gas, y sector de automoción, tanto de ámbito nacional como internacional. Es inventor de 30 patentes.


Adelantos –¿Cómo se forma, dónde se encuentra el clatrato o “hielo que arde”?

José Luis G. FierroLos hidratos de metano, clatratos de metano, hielo de metano, hielo ardiente, son los diferentes nombres que recibe este nuevo hidrocarburo. Se trata de moléculas de gas metano que han quedado atrapadas en moléculas de agua congelada. Unas estructuras en forma de caja que se han formado por la combinación de bajas temperaturas y alta presión, y que se encuentran en grandes cantidades en los lechos marinos (a partir de 500 metros de profundidad)

Cristales de clatrato que encierran moléculas de metano.

y en el suelo de las regiones polares (a menor profundidad, normalmente, a partir de los 150 metros) denominadas permafrost. Los depósitos submarinos concentran la mayor cantidad de reservas conocidas: acumulan cerca del 98% del total, frente al 2% identificado en tierra firme cerca del Ártico.

“El volumen total de hidratos de metano existentes es el doble que el resto de combustibles fósiles en todo el planeta”

–¿Puede considerarse una reserva de energía alternativa al petróleo?

–Los hidratos de metano son un recurso energético de gran valor, dado que el gas meta ambiente debido a la elevada relación H/C (es 4 en la molécula CH4) y con una aplicación creciente no sólo como combustible sino también como materia prima para fabricar compuestos químicos. Las reservas disponibles de hidratos de metano son extraordinarias, pues se estima que son del orden de 13.000 Tm3 (1 T (tera) = 1012) mientras que la capacidad existente en los yacimientos de metano convencionales se estima que son  de  180 Tm3. En otros términos, este volumen total de hidratos de metano representa aproximadamente el doble del resto de combustibles fósiles en todo el planeta. 

Foto portada: Al fundir el cristal de clatrato se libera el metano gas, que puede arder nada más desprenderse.

Su distribución geográfica es igualmente interesante puesto que es un recurso menos concentrado que los yacimientos de petróleo y gas natural actuales. Los clatratos se encuentran en el Ártico y en las plataformas marinas de la práctica totalidad de los continentes, con lo que un mayor número de países podrían tener acceso directo a este recurso energético.

“Varios países han emprendido ya el camino para liderar la explotación del clatrato de metano”

–¿En qué lugar deja eso al “fracking”?

–En las últimas dos décadas, se ha producido una verdadera revolución con el descubrimiento del shale oil y el shale gas, hidrocarburos, denominados no convencionales. En realidad, lo que no es convencional es la técnica de extracción que se denomina fracking, y que se perfila para dar un vuelco al mapa energético global. La explotación a gran escala de los hidrocarburos no convencionales ha convertido a Estados Unidos de nuevo en una potencia energética. De hecho se considera que el fracking puede colocar en breve a Estados Unidos como el mayor productor mundial de petróleo y de gas natural, de forma que resultará autosuficiente y le abrirá las puertas a su independencia energética. Pero son los clatratos de metano, que aún no se explotan pero que se explotarán en el futuro próximo, los que prometen abrir una nueva etapa en el esquema energético global. Son varios los países que emprendieron el camino para liderar la explotación de manera segura de estos nuevos recursos energéticos hasta ahora no aprovechados y que podrían ser los protagonistas de la siguiente revolución energética global.

“Un volumen de metano tiene un efecto invernadero equivalente a 22 volúmenes de CO2”

–El clatrato y el Calentamiento Global actúan uno sobre el otro. ¿Cómo?

–Parece que existe una relación directa entre el metano y el cambio climático. Los peores pronósticos apuntan a que el calentamiento global podría elevar la temperatura de los océanos y descongelar el suelo ártico hasta el punto de descomponer los hidratos y liberar de forma natural el metano a la atmósfera, con lo que se agravaría el cambio climático hasta límites trágicos. En verdad, el efecto invernadero del metano es muy elevado Si se compara con el CO2, un volumen de metano tiene un efecto invernadero equivalente a 22 volúmenes de CO2. Ante el riesgo de que ocurriera la liberación del metano contenido en el permafrost, los defensores de la explotación de estos hidrocarburos argumentan que sería mejor quemar ese metano en un uso industrial que esperar a las gravísimas consecuencias medioambientales de que se libere de forma natural.

“Aún no se ha resuelto cómo extraer hidratos de metano sin efectos nocivos incontrolados para el medio ambiente” 

–¿Cómo se efectúa la extracción del clatrato, y con qué efectos?

–Existen varias técnicas experimentales diferentes de extracción y aprovechamiento del metano. Durante la pasada década, tanto en Japón como en Canadá, se investigó la técnica de estimulación térmica, que consiste en inyectar un fluido caliente o vapor para descongelar el agua y liberar el metano. Pero esta técnica resultó ser poco eficiente, ya que una buena parte del calor suministrado se disipa hacia las rocas colindantes y requiere de la existencia de capas muy porosas que permitan penetrar a los líquidos calientes.

Plataforma de extracción de clatratos de metano utilizada por Japan Oil Co.

Actualmente, los científicos están apostando por la despresurización (cambiar la presión para disociar las moléculas de agua y las de metano) en sus investigaciones. Es el método más económico y con más probabilidades de convertirse en la primera técnica de producción comercial, aunque entraña riesgos para la estabilidad del suelo marino. Otras técnicas bajo investigación son la inyección de productos químicos para desestabilizar el hidrato de metano, utilizando el metanol o el glicol como inhibidores, y también la inyección de CO2 a alta presión, lo que permitiría la extracción del hidrato por intercambio directo, liberando el metano pero dejando el hidrato intacto.

Los expertos no han resuelto el problema de cómo extraer los hidratos de metano de manera segura, sin efectos nocivos incontrolados para el medioambiente, y, además, con una estructura de costes que permita su comercialización rentable. Al menos de momento. Si a un ingeniero le das tiempo y dinero suficientes, encontrará una solución. La tecnología aplicada a la exploración y a la producción de recursos de energía ha conseguido expandir las fronteras de lo que se creía posible, tanto en términos de volumen como de precio. Lo que antes se consideraba ciencia ficción, es hoy una realidad. 

“El problema está en los posibles escapes durante la extracción, liberando metano que incrementaría el calentamiento del planeta” 

-¿Qué efectos conllevaría su uso generalizado?

–El metano es el componente mayoritario del gas natural de uso doméstico. Como tal, el metano extraído de los clatratos y/o del permafrost podría utilizarse con el mismo objetivo. Si se compara el metano con la gasolina o el diésel, el primero es más atractivo desde el punto de vista ambiental ya que la cantidad de CO2 emitida para producir una determinada cantidad de calor, el metano es el más idóneo. Pero el problema que pueden tener estas fuentes no convencionales metano (clatratos y permafrost) está en los posibles escapes que pueden ocurrir durante la extracción desde el fondo oceánico (clatratos) o del permafrost de las zonas árticas.ya que el metano liberado a la atmósfera tiene un potente efecto invernadero, lo que vendría a incrementar el calentamiento del planeta.   

“A medida que aumenta la temperatura global se libera más metano, el cual, a su vez, hace subir la temperatura”

–¿Terminaría produciéndose un acelerón sobre el Calentamiento Global?

–Si las reservas fueran explotadas, como parece que ocurrirá en algún momento en el futuro, las consecuencias para el medio ambiente pueden ser generalizadas. Pero hay alguna alternativa que no parece ser muy lesiva. Una forma de extraer el metano atrapado en el hielo es inyectando CO2 para reemplazarlo, lo que podría ser una solución al problema de cómo almacenar de forma segura este gas de efecto invernadero.

Pero, mientras que el hidrato de metano puede ser más limpio que el carbón o el petróleo, sigue siendo un hidrocarburo, y quemar metano produce CO2. Mucho depende del recurso que desplace, pero esto suma a la acumulación de gases de efecto invernadero en la atmósfera. A medida que aumenta la temperatura global, con océanos más cálidos y con el deshielo del permafrost, las enormes reservas de metano encapsulado en el hielo podrían liberarse de forma natural. La consecuencia podría ser una catastrófica reacción circular: temperaturas en aumento que liberan más metano, que a su vez hace subir aún más la temperatura.

Localización de los depósitos de clatratos en el fondo aceánico.

“No se dispone de una tecnología adecuada para extraer el metano del permafrost de forma segura”

Más difícil de controlar son las emisiones de metano que resulten del deshielo del permafrost. Por tratarse de yacimientos diluidos y muy dispersos, no se dispone de una tecnología adecuada para extraer el metano de forma segura. Encontrar una forma segura de captar y extraer esta fuente de metano resulta imperativo para la extracción eficiente de esta fuente de metano.  

 


METANO Y GASOLINA/DIESEL 

Aspecto de los hidratos de metano extraídos del fondo oceánico.

“El efecto invernadero de 1 volumen de metano gas que pasa a la atmósfera sin quemarse es equivalente a 22 volúmenes de CO2. Pero también es cierto que si se comparan el metano y la gasolina/diesel una vez quemados, ambos emiten CO2 a la atmósfera durante la combustión, pero en términos de energía liberada por unidad de peso, el CO2 liberado es mucho menor para el metano que para la gasolina/diesel. Esta esla razón por la que autobuses y automóviles utilicen el gas natural en vez de gasolina/diesel”. (J.L.G.Fierro)