La fracturación hidráulica es la propagación de fracturas en una capa de roca mediante fluido presurizado. La fracturación hidráulica inducida o hidrofracking, comúnmente conocida como fracking , es una técnica utilizada para liberar petróleo, gas natural (incluido el gas de esquisto, el gas de esquisto compacto y el gas de veta de carbón) u otras sustancias para su extracción, en particular de yacimientos no convencionales . [1] Los radionucleidos se asocian con el fracking de dos formas principales. La inyección de trazadores radiactivos artificiales, junto con otras sustancias en el fluido de fracturación hidráulica, se utiliza a menudo para determinar el perfil de inyección y la ubicación de las fracturas creadas por el fracking. [2] Además, el fracking libera metales pesados y materiales radiactivos naturales de los depósitos de esquisto, y estas sustancias regresan a la superficie con el flujo de retorno, también conocido como aguas residuales. [3]
Hay material radiactivo natural (por ejemplo, radio y radón ) en depósitos de esquisto. [4] La fracturación hidráulica puede desalojar metales pesados y materiales radiactivos naturales de los depósitos de esquisto, y estas sustancias regresan a la superficie con el reflujo, también conocido como aguas residuales o salmuera. [4] [5] [6] [7] Estos radionucleidos naturales son más preocupantes que algunos radionucleidos artificiales utilizados en el monitoreo de fracturas debido a sus largas vidas medias. El radio-226 es un producto de la desintegración del uranio-238 y es el isótopo de radio de mayor vida, con una vida media de 1601 años; el siguiente más largo es el radio-228 , un producto de la descomposición del torio-232 , con una vida media de 5,75 años. [8] El radón (Rn) es un producto natural de la desintegración del uranio o el torio . Su isótopo más estable , el radón-222 , tiene una vida media de 3,8 días. El estroncio también se encuentra en la naturaleza y puede desprenderse durante el proceso. [5] Se han encontrado niveles más altos de plomo-210, el producto de la desintegración del radón-222, en las partículas suspendidas en el aire que se recogen a sotavento de los pozos completados con fracturación hidráulica. [9]
La inyección de trazadores radiactivos, junto con otras sustancias en el fluido de fracturación hidráulica, se utiliza a menudo para determinar el perfil de inyección y la ubicación de las fracturas creadas por la fracturación hidráulica. [2] Las patentes describen en detalle cómo se utilizan normalmente varios trazadores en el mismo pozo. Los pozos se fracturan hidráulicamente en diferentes etapas. [10] Se utilizan trazadores con diferentes vidas medias para cada etapa. [10] [11] Sus vidas medias varían de 40,2 horas ( Lantano-140 ) a 28,90 años ( Estroncio-90 ). [12] Las cantidades por inyección de radionúclido se enumeran en las directrices de la Comisión Reguladora Nuclear (NRC) de EE. UU. [13] Las directrices de la NRC también enumeran una amplia gama de materiales radiactivos en formas sólidas, líquidas y gaseosas que se utilizan como trazadores de aplicaciones de estudio de recuperación mejorada de petróleo y gas o de inundación de campo utilizados en pozos individuales y múltiples. [13] Según la NRC, algunos de los más utilizados incluyen antimonio-124 , bromo-82 , yodo-125 , yodo-131 , iridio-192 y escandio-46 . [13] Una publicación de 2003 del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) proporciona una descripción detallada del uso de trazadores, confirma el uso frecuente de la mayoría de los trazadores anteriores y dice que el manganeso-56 , el sodio-24 , el tecnecio-m, la plata-m, el argón-41 y el xenón-133 también se utilizan ampliamente porque se identifican y miden fácilmente. [14] Otros trazadores potencialmente adecuados se nombran en varias patentes. [10] [11] [15] En términos de cantidades utilizadas, la NRC da los siguientes ejemplos: yodo-131, forma gaseosa, 100 milicurios en total, sin exceder los 20 milicurios por inyección; Yodo-131, en forma líquida, 50 milicurios en total, sin exceder los 10 milicurios por inyección; Iridio-192, arena de fractura "marcada", 200 milicurios en total, sin exceder los 15 milicurios por inyección; Plata-110m, en forma líquida, 200 milicurios en total, sin exceder los 20 milicurios por inyección. [16]
Otros isótopos trazadores emisores de rayos gamma utilizados son antimonio-121 , antimonio-122 , antimonio-123 , antimonio-125 , antimonio-126 , antimonio-127 , carbono-14 , cromo-51 , cobalto-57 , cobalto-58 , cobalto-60 , oro-198 , yodo-127 , yodo-128 , yodo-129 , yodo-130 , hierro-59 , criptón-85 , lantano-140 , potasio-39 (activado a potasio-40 ), potasio-41 (activado a potasio-42 ), potasio-43 , rubidio-86 , escandio-45 , escandio-47 , escandio-48 , Plata-110 , Sodio-22 , Estroncio-85 , Estroncio-90 , Tritio , Zinc-65 y Circonio-95 . [10] [11] [12] [13] [15]
Se ha expresado la preocupación de que tanto los radionucleidos naturales como los trazadores radiactivos puedan regresar a la superficie con el reflujo y durante las explosiones. [17] [18] Las aguas residuales de los pozos se vierten en los ríos, se inyectan en los pozos y se evaporan de los estanques. [4] El Times informó que los estudios de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y un estudio confidencial de la industria de la perforación concluyeron que la radiactividad en los desechos de perforación no se puede diluir completamente en los ríos y otras vías fluviales. [19] Se ha propuesto el reciclaje de las aguas residuales como una solución, pero tiene sus limitaciones. [20] El New York Times ha informado sobre los niveles de radio y radiación alfa bruta en las aguas residuales (también llamadas reflujo) de los pozos de gas natural. Recopiló datos de más de 200 pozos de gas natural en Pensilvania. El New York Times ha compilado un mapa de estos pozos y sus niveles de contaminación de aguas residuales. [4] [6] [21]
Las presiones políticas, gubernamentales e industriales han impedido que la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) estudie los riesgos asociados con los radionucleidos [22] u otros productos químicos en los fluidos de fracturación hidráulica en aguas residuales, [23] agua de origen y agua potable. [22] [24] [25] [26] [27] El alcance del Plan de estudio preliminar de fracturación hidráulica de la EPA se redujo para excluirlos. [22] [26] [28]
A medida que el radón se desintegra, produce productos de desintegración radiactiva. Si se inhala el polvo contaminado de estas "hijas del radón", pueden alojarse en los pulmones y aumentar el riesgo de desarrollar cáncer de pulmón. [29] El yodo en los alimentos es absorbido por el cuerpo y se concentra preferentemente en la tiroides, donde es necesario para el funcionamiento de esa glándula. Cuando el yodo-131 está presente en altos niveles en el medio ambiente debido al reflujo y las explosiones de la fracturación hidráulica, puede absorberse a través de los alimentos y el agua contaminados, y también se acumulará en la tiroides. A medida que se desintegra, puede causar daño a la tiroides. El riesgo principal de la exposición a altos niveles de yodo-131 es la aparición probable de cáncer de tiroides radiogénico en etapas posteriores de la vida. Otros riesgos incluyen la posibilidad de crecimientos no cancerosos y tiroiditis . [30] [31] Se ha medido que el nivel de radiación en las aguas residuales de la fracturación hidráulica es tan alto como 18.035 pCi/L, [6] miles de veces el máximo permitido por la norma federal para el agua potable, [4] [6] y existen preocupaciones sobre la exposición a la radiación durante derrames y explosiones. [17] [18] La exposición a largo plazo a la radiación de bajo nivel está asociada con efectos estocásticos [32] en la salud; cuanto mayor sea la exposición, más probable es que se produzcan los efectos en la salud. [32] Un grupo de médicos de los Estados Unidos ha pedido una moratoria sobre la fracturación hidráulica hasta que se estudien más a fondo los efectos en la salud. [33] [34]
La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos (NRC) y las agencias estatales aprobadas regulan el uso de radionucleidos inyectados en la fracturación hidráulica en los Estados Unidos . [13] Los reguladores federales y estatales no requieren que las plantas de tratamiento de aguas residuales que aceptan desechos de perforación realicen pruebas de radiactividad. En Pensilvania, donde el auge de la perforación de fracturación hidráulica comenzó en 2008, la mayoría de las plantas de toma de agua potable aguas abajo de esas plantas de tratamiento de aguas residuales no han realizado pruebas de radiactividad desde antes de 2006. [35] La EPA ha pedido al Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania que requiera que los sistemas de agua comunitarios en ciertas ubicaciones y las instalaciones centralizadas de tratamiento de aguas residuales realicen pruebas de radionucleidos. [36] [37] Todavía no se han establecido estándares de agua potable segura para tener en cuenta los niveles de radiactividad de las aguas residuales de la fracturación hidráulica, [4] y aunque los proveedores de agua están obligados a informar a los ciudadanos de los niveles de radón y otros radionucleidos en su agua, esto no siempre sucede. [38] Los trazadores radiactivos aún no están incluidos en FracFocus, [39] un sitio web que indica la composición química del fluido de fracturación hidráulica de pozos individuales, pero las agencias reguladoras nucleares federales y estatales mantienen registros de su uso. [13]
En respuesta a estos resultados, PWD está trabajando con la EPA y el DEP y tomando las siguientes medidas: Desarrollar un plan de acción conjunto de PADEP, EPA y PWD para todos los radionucleidos; Iniciar un programa de muestreo enfocado en yodo; Desarrollar un programa de rastreo agresivo con la EPA y el DEP para identificar las fuentes potenciales de yodo 131 en nuestras aguas de origen.
El nivel de radiactividad en las aguas residuales ha sido en ocasiones cientos o incluso miles de veces superior al máximo permitido por la norma federal para el agua potable.
etiquetado como arena de fracturación... Sc-46, Br-82, Ag-110m, Sb-124, Ir-192
Los emisores beta, incluidos el H-3 y el C-14, pueden utilizarse cuando sea factible utilizar técnicas de muestreo para detectar la presencia del radiotrazador o cuando los cambios en la concentración de actividad puedan utilizarse como indicadores de las propiedades de interés en el sistema. Los emisores gamma, como Sc-46, La-140, Mn-56, Na-24, Sb-124, Ir-192, Tc-m, I-131, Ag-m, Ar-41 y Xe-133, se utilizan ampliamente debido a la facilidad con la que se pueden identificar y medir... Para ayudar a la detección de cualquier derrame de soluciones de los emisores beta "suaves", a veces se les agrega un emisor gamma de vida media corta, como Br-82...
Los trazadores radiactivos se pueden detectar con equipos de registro gamma con cable en el pozo, pero su uso plantea preocupaciones ambientales y de seguridad adicionales.[ enlace muerto ]
algunos miembros del SAB autorizado están sugiriendo que el panel de fracturación hidráulica revise su recomendación de que la agencia reduzca sus pruebas de toxicidad planificadas de los productos químicos utilizados en el proceso de fracturación hidráulica, o fracking, debido a los recursos y el marco de tiempo limitados ... Chesapeake Energy apoyó el borrador de recomendación, diciendo que "un estudio en profundidad de la toxicidad, el desarrollo de nuevos métodos analíticos y trazadores no son prácticos dada la limitación de presupuesto y cronograma del estudio".
Reflujo y agua producida ... Chesapeake está de acuerdo en que un estudio en profundidad de la toxicidad, el desarrollo de nuevos métodos analíticos y trazadores no son prácticos dadas las limitaciones de presupuesto y cronograma del estudio ... Tratamiento de aguas residuales y eliminación de desechos ... Chesapeake cree que hubo un énfasis injustificado en la eliminación superficial del agua producida a las plantas de tratamiento en la Revisión del SAB ... Chesapeake no está de acuerdo con la inclusión de la corrosión de la red de distribución de agua y la carga de análisis de contaminantes por parte de las POTW en el estudio.
Si bien los ambientalistas han presionado agresivamente a la agencia para que amplíe el alcance del estudio, la industria ha presionado a la agencia para que limite este enfoque
Más de un cuarto de siglo de esfuerzos de algunos legisladores y reguladores para obligar al gobierno federal a controlar mejor la industria se han visto frustrados, ya que los estudios de la EPA se han reducido repetidamente en su alcance y se han eliminado hallazgos importantes.
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