El gas de esquisto es un gas natural no convencional que se encuentra atrapado dentro de formaciones de esquisto . [1] Desde la década de 1990, una combinación de perforación horizontal y fracturación hidráulica ha hecho que la producción de grandes volúmenes de gas de esquisto sea más económica, y algunos analistas esperan que el gas de esquisto expanda considerablemente el suministro mundial de energía . [2]
El gas de esquisto se ha convertido en una fuente cada vez más importante de gas natural en Estados Unidos desde principios de este siglo, y el interés se ha extendido hacia el gas de esquisto potencial en el resto del mundo. [3] Se estima que China tiene las mayores reservas de gas de esquisto del mundo. [4]
Una revisión de 2013 realizada por el 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, normalmente alrededor de la mitad de las emisiones de gases de efecto invernadero del carbón; la excepción señalada fue un estudio de 2011 realizado por Robert W. Howarth y otros de la Universidad de Cornell , que concluyó que las emisiones de GEI del esquisto eran tan altas como las del carbón. [5] [6] 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, [7] [8] [9] [10] entre ellos, estudios de Natural Resources Canada (2012 ), [11] y un consorcio formado por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU. con varias universidades (2012). [12]
Algunos estudios de 2011 señalaron altas tasas de disminución de algunos pozos de gas de esquisto como una indicación de que la producción de gas de esquisto podría ser, en última instancia, mucho menor de lo que se proyecta actualmente. [13] [14] Pero los descubrimientos de gas de esquisto también están abriendo nuevos recursos sustanciales de petróleo de arenas compactas , también conocido como "aceite de esquisto". [15]
El gas de esquisto se extrajo por primera vez como recurso en Fredonia, Nueva York , en 1821, [16] [17] en fracturas poco profundas y de baja presión. La perforación horizontal comenzó en la década de 1930 y en 1947 se realizó el primer pozo con fractura hidráulica en los EE. UU. [3]
Los controles federales de precios del gas natural provocaron escasez en la década de 1970. [18] 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 de investigación anual 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. [3] El gobierno federal también proporcionó créditos fiscales y normas que beneficiaban a la industria en la Ley de Energía de 1980 . [3] Posteriormente, el Departamento de Energía se asoció con compañías privadas de gas para completar con éxito el primer pozo horizontal multifractura perforado con aire 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 a partir de 1980. –2000. Las imágenes microsísmicas, un aporte crucial tanto para la fracturación hidráulica en esquisto como para la extracción de petróleo en alta mar , se originaron a partir de la investigación de yacimientos de carbón en los Laboratorios Nacionales Sandia . El programa DOE también aplicó dos tecnologías que habían sido desarrolladas previamente por la industria, la fracturación hidráulica masiva y la perforación horizontal, a formaciones de gas de esquisto, [19] lo que condujo a 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 marginal o antieconómico sin créditos fiscales, y el gas de esquisto proporcionó sólo el 1,6% de la producción de gas de Estados Unidos en 2000, cuando los créditos fiscales federales venció. [18]
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 dólares por millón de unidades térmicas británicas (1.100 megajulios). [20] Mitchell Energy logró la primera fractura económica de esquisto en 1998 utilizando la fracturación en aguas resbaladizas. [21] [22] [23] 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%. [24]
En 2000, el gas de esquisto proporcionó sólo el 1% de la producción de gas natural de Estados Unidos; en 2010 superaba el 20% y la Administración de Información Energética de EE.UU. predijo que para 2035, el 46% del suministro de gas natural de Estados Unidos procederá de gas de esquisto. [3]
La administración Obama creía que un mayor desarrollo del gas de esquisto ayudaría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero . [25]
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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. [26] 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 áreas de exploración ). El riesgo geológico de no encontrar gas es bajo en los yacimientos de recursos, pero las ganancias potenciales por pozo exitoso suelen ser también menores. [ cita necesaria ]
El esquisto tiene una baja permeabilidad de la matriz [26] , 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 esquistos con fracturas naturales; El auge del gas de esquisto en los últimos años se debe a la tecnología moderna de fracturación hidráulica (fracking) para crear extensas fracturas artificiales alrededor de los pozos. [ cita necesaria ]
La perforación horizontal se utiliza 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 la máxima superficie del pozo en contacto con la lutita. [ cita necesaria ]
Las lutitas que albergan cantidades económicas de gas tienen una serie de propiedades comunes. Son ricas en material orgánico (0,5% a 25%), [28] y generalmente son rocas madre 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. [26]
Parte del gas producido se mantiene en fracturas naturales, parte en espacios porosos [26] y parte se adsorbe en la matriz de esquisto. 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 necesaria ]
Aunque se está estudiando el potencial del gas de esquisto de muchas naciones, en 2013, solo EE. UU., Canadá y China producían gas de esquisto en cantidades comerciales, y solo EE. UU. y Canadá tenían 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 Energética del Departamento de Energía de los Estados Unidos . [33] Las cifras de la cantidad estimada de recursos de gas de esquisto "técnicamente recuperables" [34] se proporcionan junto con las cifras de las reservas probadas de gas natural .
La EIA de EE.UU. había hecho una estimación anterior del total de gas de esquisto recuperable en varios países en 2011, que para algunos países difería significativamente de las estimaciones de 2013. [35] El total de gas de esquisto recuperable 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. El gas de esquisto recuperable en Canadá, que se estimó en 388 TCF en 2011 , se revisó al alza hasta 573 TCF en 2013.
Para los Estados Unidos, la EIA estimó (2013) un recurso total de "gas natural húmedo" de 2.431 tcf, incluido el gas de esquisto y 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 (excluidos los 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 un recurso estimado de gas de esquisto de 639 billones de pies cúbicos (18,1 × 10 12 m 3 ), en comparación con las reservas de Estados Unidos de 862 billones de pies cúbicos (24,4 × 10 12 m 3 ), pero su geología es más complicada y el petróleo y el gas más caros. extraer, y es probable que un pozo cueste hasta tres veces y media más que uno en Estados Unidos. [38] Europa sería la región de más rápido crecimiento, representando la CAGR más alta del 59,5%, en términos de volumen debido a la disponibilidad de estimaciones de recursos de gas de esquisto en más de 14 países europeos. [39]
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 [ ¿cómo? ] . Un desafío para prevenir la contaminación es que las extracciones de gas de esquisto varían ampliamente en este sentido, incluso entre diferentes pozos del mismo proyecto; los procesos que reducen suficientemente la contaminación en una extracción pueden no ser suficientes en otra. [3]
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 que las actividades de extracción de gas de esquisto estarán sujetas a los mismos términos que otros proyectos de extracción de gas. [40]
La administración de Barack Obama había promovido en ocasiones 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 Sociedades Científicas, advirtió contra una política nacional de desarrollo de gas de esquisto sin una base científica más segura para dicha política. Esta organización coordinadora que representa a 1,4 millones de científicos señaló que el desarrollo del 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] publicó 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 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 masa a masa. . [43]
Varios estudios que han estimado el ciclo de vida de las fugas de metano provenientes del desarrollo y la producción de gas de esquisto han encontrado una amplia gama de tasas de fuga, 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 generar tanto o más PCA durante el ciclo de vida 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 ecólogo marino, y sus colegas afirmaron que una vez que se incluyen las fugas de metano y los impactos de la ventilación, la huella de gases de efecto invernadero del ciclo de vida del gas de esquisto es mucho peor que las del carbón y del fueloil cuando se consideran para el período integrado de 20 años después de la emisión. En un marco temporal integrado de 100 años, este análisis afirma que el gas de esquisto es comparable al carbón y peor que el fueloil. Sin embargo, otros estudios han señalado fallas en el artículo y han llegado a conclusiones diferentes. Entre ellos se encuentran evaluaciones realizadas por 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 afirmaban que Howarth et al. . El uso que hace el 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 "graves defectos" porque "sobreestimaba significativamente las emisiones fugitivas asociadas con la extracción de gas no convencional, infravaloran la contribución de las 'tecnologías verdes' a la reducción de esas emisiones a un nivel cercano al del gas convencional, basan su comparación entre gas y carbón en el calor en lugar de en la generación de electricidad (casi el único uso de carbón), y suponemos un intervalo de tiempo sobre el cual calcular el impacto climático relativo del gas en comparación con el carbón que no captura el contraste entre el largo tiempo de residencia del CO 2 y el corto tiempo de residencia 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 Estados Unidos redujo en un 20 por ciento su estimación de la cantidad de metano que se escapa de pozos, oleoductos y otras instalaciones durante la producción y entrega de gas natural. El informe de la EPA sobre las emisiones de gases de efecto invernadero atribuye a los controles de contaminación más estrictos instituidos por la industria la reducción de un promedio de 41,6 millones de toneladas métricas de emisiones de metano anualmente entre 1990 y 2010, una reducción de más de 850 millones de toneladas métricas en total. Associated Press señaló que "las revisiones de la EPA se produjeron a pesar de que la producción de gas natural ha aumentado casi un 40 por ciento desde 1990". [51]
Utilizando datos del Inventario de Gases de Efecto Invernadero de 2013 de la Agencia de Protección Ambiental [52] se obtiene una tasa de fuga de metano de aproximadamente el 1,4%, frente al 2,3% del Inventario anterior de la EPA. [53]
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, en línea con la mayoría de los estudios publicados para otras regiones, el gas de esquisto en el Reino Unido tendría un potencial de calentamiento global "ampliamente similar" al del gas convencional del Mar del Norte, aunque el gas de esquisto tiene el potencial de ser mayor si no se controlan las emisiones fugitivas de metano, 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 (PV).
El Dr. James Verdon ha publicado una crítica de los datos producidos y de las variables que pueden afectar los resultados. [57]
Se añaden productos químicos al agua para facilitar el proceso de fracturación subterránea que libera gas natural. El fluido de fracturación se compone principalmente de agua y aproximadamente un 0,5 % de aditivos químicos (reductores de fricción, agentes que combaten la oxidación , agentes que matan los microorganismos). Dado que (dependiendo del tamaño de la zona) 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. [58] Alrededor del 50% al 70% del volumen inyectado de agua contaminada se recupera y almacena en estanques sobre el suelo en espera de ser retirado por un camión cisterna. 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 lo considera "muy improbable". Sin embargo, se ha informado de olores desagradables y metales pesados que contaminan el suministro de agua local en la superficie. [59]
Además de utilizar agua y productos químicos industriales, también es posible fracturar gas de esquisto únicamente con gas propano licuado . Esto reduce considerablemente la degradación ambiental . El método fue inventado por GasFrac, de Alberta, Canadá. [60]
La fracturación hidráulica quedó exenta de la Ley de Agua Potable Segura en la Ley de Política Energética de 2005 . [61]
Un estudio publicado en mayo de 2011 concluyó que los pozos de gas de esquisto han contaminado gravemente los suministros de aguas subterráneas poco profundas en el noreste de Pensilvania con metano inflamable . Sin embargo, el estudio no analiza cuán generalizada podría ser dicha contaminación en otras áreas perforadas en busca de gas de esquisto. [62]
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. [63] El 8 de diciembre de 2011, la EPA emitió un borrador de conclusión que establecía que la contaminación del agua subterránea en Pavillion, Wyoming, puede ser el resultado del fracking en el área. La EPA afirmó que el hallazgo era específico del área de Pavillion, donde las técnicas de fracking difieren de las utilizadas en otras partes de los EE. UU. Doug Hock, portavoz de la empresa propietaria del campo de gas Pavillion, dijo que no está claro si la contaminación Provino del proceso de fracking. [64] 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. [65] 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. [66]
Un estudio de 2011 realizado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts concluyó que "los impactos ambientales del desarrollo del esquisto son desafiantes pero manejables". El estudio abordó la contaminación del agua subterránea y señaló que "ha habido preocupación de que estas fracturas también puedan penetrar zonas poco profundas de agua dulce y contaminarlas con fluido de fracturación, pero no hay evidencia de que esto esté ocurriendo". Este estudio culpa de los casos conocidos de contaminación por metano a un pequeño número de operaciones que no cumplen con los estándares y alienta el uso de las mejores prácticas de la industria para evitar que tales eventos se repitan. [67]
En un informe del 25 de julio de 2012, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos anunció que había completado las pruebas de pozos privados de agua potable en Dimock, Pensilvania. Los datos proporcionados 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 en 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. [68]
Un estudio de la Universidad de Duke sobre Blacklick Creek (Pensilvania) , llevado a cabo 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 lenta bioacumulación" 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 un "monitoreo y regulación independientes" en los Estados Unidos debido a las deficiencias percibidas en la autorregulación. [69] [70]
Lo que está sucediendo es el resultado directo de la falta de regulación. Si la Ley de Agua Limpia se hubiera aplicado 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 regulaciones ambientales para evitar este tipo de acumulación radiactiva.
—Avner Vengosh [69]
Según la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU., la Ley de Agua Limpia se aplica a las descargas superficiales de pozos de gas de esquisto:
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. [72] Sin embargo, a finales de 2012, se han conocido tres casos en todo el mundo de fractura hidráulica, a través de sismicidad inducida , que desencadenaron terremotos lo suficientemente grandes como para ser sentidos por la gente. [73]
El 26 de abril de 2012, el Asahi Shimbun informó que los científicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos habían estado investigando el reciente aumento en el número de terremotos de magnitud 3 y mayores en el continente medio de los Estados Unidos . A partir de 2001, el número promedio de terremotos ocurridos por año de magnitud 3 o mayor aumentó significativamente, culminando en un aumento de seis veces en 2011 con respecto a los niveles del siglo XX. Un investigador del Centro de Investigación e Información sobre Terremotos de la Universidad de Memphis supone que el agua empujada hacia la falla tiende a causar terremotos por deslizamiento de la falla. [74] [75]
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 produjeron terremotos conocidos en el pasado. Estos choques se produjeron cerca de un pozo profundo de inyección de fluido. La sismicidad de 14 meses incluyó seis terremotos sentidos y culminó con un terremoto de M w 3,9 el 31 de diciembre de 2011. Entre los 109 terremotos, la red regional detectó y reubicó con precisión 12 eventos mayores que M w 1,8, mientras que 97 pequeños terremotos (0,4 < M w <1,8) fueron detectados por el detector de correlación de formas de onda. Los terremotos ubicados con precisión se produjeron a lo largo de una falla subsuperficial 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 "en los Estados Unidos existen alrededor de 35.000 pozos de gas de esquisto fracturados hidráulicamente. Sólo uno Se ha descrito un caso de sismicidad sentida en los Estados Unidos en el que se sospecha, pero no se ha confirmado, fractura hidráulica para el desarrollo de gas de esquisto. A nivel mundial, sólo se ha confirmado que un caso de sismicidad inducida sentida en Blackpool, Inglaterra, fue causado por fracturación hidráulica para gas de esquisto. desarrollo." [76]
Una revisión exhaustiva de los efectos de los ciclos de combustible energético en Europa sobre la salud pública revela que el carbón causa de 6 a 98 muertes por TWh (una media de 25 muertes por TWh), en comparación con las 1 a 11 muertes por TWh del gas natural (una media de 3 muertes por TWh). . Estas cifras incluyen tanto muertes accidentales como muertes relacionadas con la contaminación. [77] La minería del carbón es una de las profesiones más peligrosas en los Estados Unidos, lo que provoca entre 20 y 40 muertes al año, en comparación con entre 10 y 20 en la extracción de petróleo y gas. [78] El riesgo de accidentes laborales también es mucho mayor con el carbón que con el gas. En Estados Unidos, la industria de extracción de petróleo y gas se asocia con una o dos lesiones por cada 100 trabajadores cada año. La minería del carbón, por otra parte, contribuye a cuatro lesiones por cada 100 trabajadores cada año. Las minas de carbón colapsan y pueden acabar con carreteras, tuberías de agua y gas, edificios y con ellas muchas vidas. [79]
Los daños promedio causados por 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 las partículas de las plantas de carbón generan daños anuales de 156 millones de dólares por planta, en comparación con 1,5 millones de dólares por planta de gas. [80] Las centrales eléctricas alimentadas con carbón en 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. [81] Las emisiones de CO 2 durante el ciclo de vida de las plantas de carbón son entre 1,8 y 2,3 veces mayores (por KWh) que las emisiones de gas natural. [82]
Las ventajas del gas natural sobre el carbón en la calidad del aire se han confirmado en Pensilvania, según estudios de la Corporación RAND y el Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania . El auge del esquisto en Pensilvania ha provocado una reducción espectacular de las emisiones de dióxido de azufre, partículas finas y compuestos orgánicos volátiles (COV). [9]
El físico Richard A. Muller ha dicho que los beneficios para la salud pública del gas de esquisto, al desplazar la dañina contaminación del aire causada por el carbón, superan con creces sus costos ambientales. En un informe de 2013 para el Centro de Estudios Políticos , 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 ecologistas que se oponen al desarrollo del gas de esquisto y al fracking están cometiendo un trágico error". [10] En China se observa 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. [83]
El desarrollo del gas de esquisto genera una serie de efectos socioeconómicos escalonados durante las condiciones de auge. [84] 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: mayor demanda de mano de obra (empleo); [85] generación de ingresos (salarios más altos); [86] y perturbación de la tierra y/u otra actividad económica, lo que podría dar lugar a una compensación. Después 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; lo que lleva a un aumento del empleo indirecto. [87] Los dos últimos pueden alimentarse mutuamente en una relación circular durante 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; mayores costos de alquiler; construcción de nuevas viviendas (que pueden tardar en completarse); cambios demográficos y culturales a medida que nuevos tipos de personas se trasladan a la región anfitriona; [88] cambios en la distribución del ingreso; potencial de conflicto; potencial para un mayor abuso de sustancias; y prestación de nuevos tipos de servicios. [84] Lo contrario de estos efectos ocurre en condiciones de crisis, 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. [89] 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 crisis y cómo las comunidades anfitrionas pueden mantener la resiliencia social durante las crisis. [90]
La minería del carbón altera radicalmente paisajes enteros de montañas y bosques. Más allá del carbón extraído de la tierra, grandes áreas de bosque están revueltas y ennegrecidas con químicos tóxicos y radiactivos. Ha habido éxitos en la recuperación, pero cientos de miles de acres de minas a cielo abierto abandonadas en los Estados Unidos no han sido recuperadas, y la recuperación de ciertos terrenos (incluidos los terrenos escarpados) es casi imposible. [91]
Cuando la exploración del carbón requiere alterar paisajes mucho más allá del área donde se encuentra el carbón, los equipos de gas natural sobre la superficie ocupan sólo el uno por ciento de la superficie total de tierra de donde se extraerá el gas. [92] El impacto ambiental de la extracción 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. Por tanto, 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 de menor duración que el impacto de las turbinas eólicas. La huella de una torre de perforación de gas de esquisto (de 3 a 5 acres) es sólo un poco mayor que la superficie de terreno necesaria para una sola turbina eólica. [93] Pero requiere menos concreto, mide un tercio de su altura y está presente solo durante 30 días en lugar de 20 a 30 años. Se dedican entre 7 y 15 semanas a instalar la plataforma de perforación y completar la fractura hidráulica real. En ese punto, se retira la plataforma de perforación, dejando atrás una única boca de pozo del tamaño de un garaje que permanece durante toda la vida útil del pozo. [ cita necesaria ] Un estudio publicado en 2015 sobre Fayetteville Shale encontró que un campo de gas maduro impactaba alrededor del 2% del área terrestre y aumentaba sustancialmente la creación de hábitats en el borde. El impacto promedio en la tierra por pozo fue de 3 hectáreas (aproximadamente 7 acres) [94]
En la minería del carbón, los materiales de desecho se acumulan en la superficie de la mina, creando escorrentías aéreas que contaminan y alteran 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. [91] Los sulfatos, el calcio, los carbonatos y los bicarbonatos (los típicos productos 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 seres humanos. [95] Las aguas residuales ácidas de las minas pueden drenar a las aguas subterráneas, causando una contaminación significativa. Las voladuras explosivas en una mina pueden hacer que el agua subterránea se filtre a profundidades inferiores a lo normal o conectar dos acuíferos que antes eran distintos, exponiendo a ambos a la contaminación por mercurio, plomo y otros metales pesados tóxicos.
La contaminación de las vías fluviales superficiales y subterráneas con fluidos de fracking es problemática. [96] Los depósitos de gas de esquisto se encuentran generalmente 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. [97]
En la mayoría de los casos, la intensidad del agua y la contaminación del ciclo de vida asociadas con la producción y combustión del 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. [98] 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. [92]
Las centrales eléctricas de carbón consumen de dos a cinco veces más agua que las de gas natural. Mientras que se requieren entre 520 y 1040 galones de agua por MWh de carbón, la energía de ciclo combinado alimentada por gas requiere entre 130 y 500 galones por MWh. [99] El impacto ambiental del consumo de agua en el punto de generación de energía depende del tipo de central eléctrica: las plantas utilizan torres de enfriamiento por evaporación para liberar el exceso de calor o descargan agua a los ríos cercanos. [100] La energía de ciclo combinado de gas natural (NGCC), que captura el calor de escape generado al quemar gas natural para alimentar un generador de vapor, se considera la planta de energía térmica a gran escala más eficiente. Un estudio encontró que la demanda del ciclo de vida de agua procedente de energía de carbón en Texas podría reducirse a más de la mitad si se cambiara la flota a NGCC. [101]
En total, el desarrollo de gas de esquisto en Estados Unidos representa menos del medio por ciento del consumo total de agua dulce nacional, aunque esta porción puede llegar hasta el 25 por ciento en regiones particularmente áridas. [102]
Se requieren profundidades de perforación de 1.000 a 3.000 m y luego la 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 en todo el Atlántico, principalmente como resultado de fugas de hidrocarburos a lo largo de las tuberías. [ cita necesaria ] Además, entre el 2% y el 8% del combustible extraído se liberaría a la atmósfera en los pozos (todavía en Estados Unidos). [ cita necesaria ] Sin embargo, está compuesto principalmente de metano (CH 4 ), un gas de efecto invernadero que es considerablemente más potente que el CO 2 .
Las instalaciones en superficie deberán basarse en hormigón o suelos pavimentados conectados a la red viaria. También se requiere un gasoducto para evacuar la producción. En total, cada finca ocuparía una superficie promedio de 3,6 ha. Sin embargo, los yacimientos de gas son relativamente pequeños. Por tanto, la explotación del gas de esquisto podría provocar una fragmentación de los paisajes. Por último, un pozo requiere unos 20 millones de litros de agua, el consumo diario de unos 100.000 habitantes. [103]
Aunque el gas de esquisto se ha producido durante más de 100 años en la cuenca de los Apalaches y la cuenca de Illinois en 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. [104] Las mejoras en el movimiento de plataformas de perforación entre ubicaciones cercanas y el uso de plataformas de pozo único para pozos múltiples han aumentado la productividad de la perforación de pozos de gas de esquisto. [105] A partir de junio de 2011, la validez de las afirmaciones de viabilidad económica de estos pozos ha comenzado a ser cuestionada públicamente. [106] La producción de gas de esquisto tiende a costar más que el gas de pozos convencionales, debido al gasto de los tratamientos masivos de fracturación hidráulica necesarios para producir gas de esquisto y de la perforación horizontal. [107]
Se estimó que el costo de extraer gas de esquisto marino en el Reino Unido era de más de 200 dólares por barril de petróleo equivalente (los precios del petróleo del Mar del Norte en el Reino Unido eran de alrededor de 120 dólares por barril en abril de 2012). Sin embargo, no se hicieron públicas cifras de costes para el gas de esquisto terrestre. [108]
América del Norte ha sido líder en el desarrollo y producción de gas de esquisto. El éxito económico del yacimiento 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 utilizando demasiada agua subterránea, pero la sequía y otros usos crecientes también son parte de las causas de la escasez de agua allí. [109]
Un informe de investigación de Visiongain calculó el valor del mercado mundial de gas de esquisto en 2011 en 26.660 millones de dólares. [110]
Una investigación del New York Times de 2011 sobre correos electrónicos industriales y documentos internos encontró que los beneficios financieros de la extracción no convencional de gas de esquisto 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. [111] El artículo fue criticado, entre otros, por el propio editor público del New York Times por falta de equilibrio al omitir hechos y puntos de vista favorables a la producción y la economía del gas de esquisto. [112]
En el primer trimestre de 2012, Estados Unidos importó 840 mil millones de pies cúbicos (Bcf) (785 de Canadá) y exportó 400 Bcf (principalmente a Canadá); ambos principalmente por oleoducto. [113] Casi ninguno se exporta por barco como GNL, ya que eso requeriría instalaciones costosas. En 2012, los precios bajaron a 3 dólares por millón de unidades térmicas británicas (10 dólares/ MWh ) debido al gas de esquisto. [114]
Un artículo académico reciente sobre los impactos económicos del desarrollo del gas de esquisto en Estados Unidos encuentra que los precios del gas natural han caído dramáticamente 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 Estados Unidos. [115] Esto estimula el crecimiento manufacturero local intensivo en energía, pero pone de relieve la falta de capacidad adecuada de oleoductos en los EE.UU. [116]
Uno de los subproductos de la exploración de gas de esquisto es la apertura de depósitos subterráneos profundos de esquisto a la producción de "petróleo de esquisto" o petróleo de esquisto. Para 2035, la producción de petróleo de esquisto podría "impulsar la economía mundial en hasta 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. "revolucionar" los mercados energéticos mundiales en las próximas décadas".[15]
Según un artículo de la revista Forbes de 2013 , generar electricidad quemando gas natural es más barato que quemar carbón si el precio del gas se mantiene por debajo de los 3 dólares por millón de unidades térmicas británicas (10 dólares/MWh) o alrededor de 3 dólares por 1.000 pies cúbicos. [20] También en 2013, Ken Medlock, director senior del Centro de Estudios Energéticos del Instituto Baker , investigó los precios de equilibrio del gas de esquisto estadounidense . "Algunos pozos son rentables a 2,65 dólares por mil pies cúbicos, otros necesitan 8,10 dólares... la mediana es 4,85 dólares", dijo Medlock. [117] El consultor energético Euan Mearns estima que, para los EE.UU., "los costos mínimos [están] en el rango de 4 a 6 dólares por mcf. [por 1.000 pies cúbicos o millón de BTU]". [118] [119]
