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La ventilación de gas , más específicamente conocida como ventilación de gas natural o ventilación de metano , es la liberación intencional y controlada de gases que contienen hidrocarburos alcanos (predominantemente metano ) a la atmósfera terrestre. Es un método ampliamente utilizado para la eliminación de gases no deseados que se producen durante la extracción de carbón y petróleo crudo . Estos gases pueden carecer de valor cuando no son reciclables en el proceso de producción, no tienen una ruta de exportación a los mercados de consumo o son excedentes para la demanda a corto plazo. En los casos en que los gases tengan valor para el productor, también se pueden ventilar cantidades sustanciales del equipo utilizado para la recolección, transporte y distribución de gas.
La ventilación de gas contribuye en gran medida al cambio climático . [1] [2] Sin embargo, muchos casos individuales son lo suficientemente pequeños y dispersos como para ser considerados "seguros" con respecto a los riesgos inmediatos para la salud. Las emisiones grandes y concentradas generalmente se reducen con quemas de gas para producir dióxido de carbono relativamente menos dañino . La ventilación y quema de gas que se realizan como prácticas rutinarias son especialmente derrochadoras y pueden eliminarse en muchas operaciones industriales modernas, donde hay otras opciones de bajo costo disponibles para utilizar el gas. [3]
La ventilación de gas no debe confundirse con tipos similares de liberación de gas, como los de:
La salida de gas tampoco debe confundirse con la "filtración de gas" de la tierra o los océanos, ya sea natural o debida a la actividad humana.
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La extracción de petróleo de pozos petrolíferos , donde la adquisición de petróleo crudo es el objetivo financiero principal y, a veces, el único, suele ir acompañada de la extracción de cantidades sustanciales del llamado gas de petróleo asociado (es decir, una forma de gas natural bruto ). Las estadísticas globales del año 2012 muestran que la mayoría (58%) de este gas se reinyectó para almacenamiento y para ayudar a mantener la presión del pozo, el 27% se envió a los mercados de consumo y el 15% restante se venteó o quemó cerca del sitio del pozo. . [4]
100 millones de toneladas del gas asociado venteado se quemaron en antorchas en todo el mundo, lo que equivale aproximadamente al 3-4% de todo el gas producido en los pozos de petróleo y gas. [4] El gas quemado produjo casi 350 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO 2 de gases de efecto invernadero , contribuyendo aproximadamente al 1% de los 33 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO 2 ) liberado por la quema de todos los combustibles fósiles . [5] Los sistemas de recuperación de gas de quema (FGRS) se están implementando cada vez más como una alternativa económicamente más productiva a la quema. [6] : 50–52
Preferiblemente, todo el gas no deseado se reduciría al menos mediante antorchas de gas, pero esto no se ha logrado en la práctica. Por ejemplo, los volúmenes venteados de los pozos individuales a veces son demasiado pequeños e intermitentes, y pueden presentar otras dificultades (por ejemplo, altas concentraciones de contaminantes ) que hacen que la quema sea más desafiante desde el punto de vista técnico y económico. Además, el gas seguirá efervescente del petróleo crudo durante algún tiempo después de que se traslade a los tanques de almacenamiento en el sitio del pozo y se transporte a otro lugar. Este gas también puede dirigirse a una chimenea, utilizarse o diseñarse para escapar sin mitigación a través de respiraderos o reguladores de presión . [7]
Las estimaciones de seguimiento global de la Agencia Internacional de Energía (AIE) durante el año 2019 indican que se liberaron 32 millones de toneladas adicionales de metano sin reducción de toda la extracción de petróleo; incluyendo petróleo convencional terrestre , petróleo marino , petróleo no convencional y actividades petroleras downstream . Si se incluye la cantidad liberada por las quemas incompletas de gas y las emisiones fugitivas, el total estimado es de unos 37 millones de toneladas. [8]
Matthew Johnson, del Laboratorio de Investigación de Energía y Emisiones (EER) de la Universidad de Carleton en Ottawa, Ontario, Canadá, dijo en una entrevista de diciembre de 2023 que, contrariamente a la creencia común, la ventilación, particularmente de las instalaciones de petróleo pesado diseñadas para operaciones normales, es la principal fuente de emisiones de metano en la industria del petróleo y el gas. Johnson subraya la urgencia de modernizar rápidamente los yacimientos de petróleo y gas, considerando que los costes asociados son razonables, según diversos estudios. El costo estimado de modernización para toda la industria en Canadá se estima en $ 3.3 mil millones entre 2027 y 2040 para implementar requisitos tanto de ventilación como de quema en antorcha en el. [9] Jonson dijo que si bien los combustibles fósiles no se eliminarán "de la noche a la mañana", "cuando se trata de emisiones de metano, tenemos una solución y podemos implementarla ahora mismo". [10] Un informe del Laboratorio de Investigación de Energía y Emisiones de 2023 analiza los desafíos para cumplir los objetivos de reducción de metano para 2030 en virtud del Compromiso Global de Metano, debido a las incertidumbres en los niveles de emisiones de las operaciones de petróleo y gas. La investigación, que se centra en Alberta, Canadá , la provincia canadiense con la mayor industria de petróleo y gas, presenta un inventario de metano para 2021 que supera el inventario federal oficial en 1,5 veces. El estudio subraya que casi dos tercios de las emisiones, que provienen principalmente de tanques no controlados, sistemas neumáticos y antorchas apagadas, son el resultado de la ventilación de gas, lo que indica importantes oportunidades de mitigación. En particular, las intensidades de metano en Alberta son cuatro veces mayores que las de la vecina Columbia Británica, lo que pone de relieve la necesidad de un seguimiento y presentación de informes independientes que garanticen el éxito de las iniciativas de reducción de emisiones. [11] La ventilación de gas en la industria del petróleo y el gas ha llamado la atención en Alberta, Canadá, particularmente a la luz de los cambios legislativos propuestos destinados a reducir las emisiones de metano. El ministro federal de Medio Ambiente, Steven Guilbeault, presentó un plan durante la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de 2023 en Dubai , que describe un sistema nacional de límites máximos y comercio para frenar las emisiones sin obstaculizar la producción. El marco propuesto tiene como objetivo limitar las emisiones de 2030 entre un 35 y un 38 por ciento por debajo de los niveles de 2019, alineándose con el objetivo del gobierno federal de lograr emisiones netas de carbono cero en el sector para 2050. Dado que la industria del petróleo y el gas contribuye al 28 por ciento de las emisiones de Canadá , estos cambios propuestos señalan un esfuerzo significativo para abordar las preocupaciones ambientales y combatir el cambio climático. [9]
Cantidades sustanciales de gas rico en metano quedan atrapadas y adsorbidas dentro de las formaciones de carbón, e inevitablemente se desorben en asociación con la minería del carbón . En algunos casos de minería subterránea, una formación se perfora con perforaciones antes y/o durante los trabajos de extracción, y se permite que los llamados gases grisú se ventilen como medida de seguridad. También durante el trabajo, el metano ingresa al sistema de aire de ventilación en concentraciones de hasta el 1% y generalmente sale libremente por la abertura de la mina. Este metano del aire de ventilación (VAM) es la mayor fuente de metano de todas las minas de carbón en funcionamiento y fuera de servicio en todo el mundo. Una cantidad sustancial de metano también continúa desorbiéndose del carbón almacenado y de las minas abandonadas. [12]
La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos proyecta que para el año 2020, las emisiones globales de metano provenientes de las minas de carbón en todo el mundo superarán los 35 millones de toneladas u 800 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO 2 y representarán el 9% de todas las emisiones globales de metano . China aporta más del 50% del total, seguida de Estados Unidos (10%) y Rusia (7%), y luego Australia, Ucrania, Kazajstán e India (3-4% cada uno). Alrededor de 200 minas en una amplia gama de países habían implementado tecnología para el año 2015 para capturar alrededor de 3 millones de toneladas de metano, ya sea para uso económico o para su reducción en quemas de gas u oxidantes térmicos . [12]
Los afloramientos, vetas o formaciones cerca de la superficie a veces también están permeados con pozos para extraer y capturar el metano, en cuyo caso se clasifica como una forma de gas no convencional . [13] Esta captura de metano en yacimientos de carbón puede reducir el volumen de filtración de gas que de otro modo se produciría de forma natural, y a su vez añade emisiones de dióxido de carbono una vez que el combustible se utiliza en otros lugares. [14] [15]
Las estimaciones de seguimiento global de la AIE durante 2019 sugieren que se liberaron alrededor de 40 millones de toneladas de metano de todas las actividades relacionadas con la minería del carbón. Esta cantidad total incluye todas las emisiones venteadas, fugitivas y de filtración. [7] [16]
En los yacimientos de gas, la adquisición de gas de petróleo no asociado (es decir, otra forma de gas natural bruto) es el principal objetivo financiero, y muy poco es indeseado en comparación con el gas producido en los yacimientos de petróleo o las minas de carbón. En cambio, la mayoría de las emisiones de ventilación se producen durante el transporte por ductos a los centros de comercio y distribución , refinerías y mercados de consumo. [6] : 6–8
El Departamento de Energía de EE. UU. informa que la mayoría de las ventilaciones dentro de las operaciones de la industria del gas de EE. UU. en el año 2017 se produjeron en estaciones compresoras y en controladores y reguladores operados neumáticamente . [6] : 7 Existen o se están desarrollando estrategias de mantenimiento mejoradas y tecnologías de equipos avanzadas para reducir dicha ventilación. [17]
Las estimaciones de seguimiento global de la AIE durante el año 2019 indican además que alrededor de 23 millones de toneladas de metano fueron expulsadas de todos los segmentos de la industria del gas, incluido el gas convencional terrestre , el gas marino , el gas no convencional y las actividades de gas downstream . Si se incluye la cantidad liberada por emisiones fugitivas, el total estimado es de unos 43 millones de toneladas. [8]
Los gases asociados a la minería del petróleo y del carbón a veces se consideraban problemáticos, peligrosos y de bajo valor: un subproducto "gratuito" asociado con la recuperación financieramente más lucrativa de carbón o hidrocarburos líquidos con el que había que lidiar. El crecimiento de los mercados internacionales del gas, la infraestructura y las cadenas de suministro han contribuido en gran medida a cambiar esta situación. También se está volviendo una práctica estándar:
Hoy en día, es financieramente viable desarrollar incluso yacimientos de hidrocarburos relativamente pequeños que contengan gas no asociado (es decir, con poco o ningún petróleo) cerca de un mercado o ruta de exportación, así como acumulaciones grandes y remotas.
Algunos defensores de la industria y formuladores de políticas promovieron recientemente el gas fósil como un "combustible puente" que podría producir el menor desperdicio y, por ende, el menor daño ambiental y las consiguientes pérdidas económicas, durante la transición de reservas finitas de combustibles fósiles a fuentes más sostenibles. [18] Sin embargo, los volúmenes reales de metano liberados acumulativamente a lo largo de la cadena de suministro tienen un impacto en el calentamiento climático a corto plazo que ya rivaliza, y puede llegar a superar, al del uso de carbón y petróleo. [19]
La ventilación y otras liberaciones de hidrocarburos gaseosos han aumentado constantemente a lo largo de la era industrial junto con el rápido crecimiento de la producción y el consumo de combustibles fósiles. [20] La Agencia Internacional de Energía estima que las emisiones totales anuales de metano de la industria del petróleo y el gas aumentaron de aproximadamente 63 a 82 millones de toneladas entre los años 2000 y 2019; un aumento promedio de alrededor del 1,4% anual. [7] [21] A nivel mundial, la AIE estima que la extracción geológica de carbón, petróleo crudo y gas natural es responsable del 20% de todas las emisiones de metano. [16] Otros investigadores han encontrado evidencia de que su contribución puede ser sustancialmente mayor; 30% o más. [22] [23]
La concentración atmosférica de metano casi se ha duplicado durante el último siglo y ya es un factor 2,5 mayor que en cualquier otro momento de los últimos 800.000 años. [24] El metano es un potente gas que calienta a pesar de su menor abundancia en comparación con el dióxido de carbono atmosférico. El metano atmosférico es responsable de al menos una cuarta parte y hasta un tercio de los cambios en el forzamiento radiativo que impulsan el calentamiento climático a corto plazo . [2] [25] [26]
Los componentes etano , propano y butano del gas natural tienen vidas atmosféricas mucho más cortas (que oscilan entre 1 semana y 2 meses) en comparación con el metano (entre 1 y 2 décadas) y el dióxido de carbono (entre 1 y 2 siglos). En consecuencia, no se mezclan bien con la atmósfera y tienen abundancias atmosféricas mucho menores. [27] Sin embargo, su oxidación conduce en última instancia a la creación de compuestos de carbono de vida más larga que también alteran la atmósfera y el ciclo planetario del carbono a través de una variedad de vías complejas. [28]