La producción de metano de carbón en los Estados Unidos en 2017 fue de 0,98 billones de pies cúbicos (TCF), el 3,6 por ciento de toda la producción de gas seco de ese año. La producción de 2017 fue inferior al pico de 1,97 TCF de 2008. [1] La mayor parte de la producción de metano de carbón provino de los estados de las Montañas Rocosas de Colorado , Wyoming y Nuevo México .
Las estimaciones de las reservas de metano en los yacimientos de carbón varían; sin embargo, una estimación de 1997 del Servicio Geológico de Estados Unidos predice más de 700 billones de pies cúbicos (20 billones de metros cúbicos) de metano en Estados Unidos. A un precio del gas natural de 6,05 dólares por millón de Btu (5,73 dólares/GJ), ese volumen vale 4,37 billones de dólares. Al menos 100 billones de pies cúbicos (2,8 billones de metros cúbicos) de ese gas son económicamente viables de producir. [2]
La EIA informa que las reservas de 2017 ascienden a 11.878 billones de pies cúbicos (BCF) o 11,878 billones de pies cúbicos, [3] que a un precio de mercado actual de 2,97 dólares estadounidenses al 14 de mayo de 2021, valen aproximadamente 36.200 millones de dólares estadounidenses. [4]
El metano de los yacimientos de carbón se originó a partir del metano que se liberaba de las vetas de carbón. Desde hace mucho tiempo se sabe que algunos yacimientos de carbón son "gasíferos" y, como medida de seguridad, se perforaban pozos en las vetas desde la superficie y se dejaba que el metano se liberara antes de la extracción. El metano producido en relación con la minería de carbón se suele llamar "metano de mina de carbón".
El metano de carbón recibió un gran impulso por parte del gobierno federal de Estados Unidos a fines de la década de 1970. Los controles federales de precios desalentaban la perforación de pozos de gas natural al mantener los precios del gas natural por debajo de los niveles del mercado; al mismo tiempo, el gobierno quería fomentar una mayor producción de gas. El Departamento de Energía de Estados Unidos financió la investigación de varias fuentes de gas no convencionales, incluido el metano de carbón. El metano de carbón quedó exento de los controles federales de precios y también recibió un crédito fiscal federal.
El metano de yacimientos de carbón como recurso aparte de la minería del carbón comenzó a utilizarse a principios de la década de 1980 en la cuenca Black Warrior del norte de Alabama .
En 1980, la Asociación Estadounidense de Gas Público, con una subvención del Departamento de Energía de los Estados Unidos, financió un programa de investigación de tres pozos para producir metano de carbón en Pleasant Grove, Alabama . [5] Este programa es el primero que apunta a la recuperación comercial de gas en lugar de la desgasificación de minas. También es el primer intento de producir a partir de más de una veta de carbón en el mismo pozo. [ cita requerida ] Los pozos de metano de carbón se perforaron en el césped del palacio de justicia de Pleasant Grove. El gas era de suficiente calidad para ser canalizado a las cocinas de los usuarios domésticos después de un procesamiento menor que incluía la odorización como medida de seguridad. [ cita requerida ]
El campo Pleasant Grove, que se estableció en julio de 1980 en una ceremonia a la que asistieron senadores, congresistas y funcionarios de la Administración de los Estados Unidos, fue el primer campo de desgasificación de carbón de Alabama. John Gustavson, un geólogo de Boulder, testificó sobre los resultados ante la Junta Estatal de Petróleo y Gas de Alabama, que en 1983 estableció las primeras normas y regulaciones integrales del país que regulan el metano de los yacimientos de carbón. Estas normas han servido de modelo para otros estados. [6]
El agua producida que llega a la superficie como subproducto de la extracción de gas varía mucho en calidad de una zona a otra, pero puede contener concentraciones indeseablemente altas de sustancias disueltas, como sales y sólidos disueltos totales (TDS). Debido a las grandes cantidades de agua producida, el manejo económico del agua es un factor importante en la economía de los pozos de carbón. El agua de CBM de algunas áreas, como la cuenca de San Juan en Colorado y Nuevo México, es de una calidad demasiado mala para obtener un permiso del Sistema Nacional de Eliminación de Descargas de Contaminantes (NPDES, por sus siglas en inglés) requerido para la descarga a un arroyo superficial, y la mayoría se puede eliminar en un pozo de eliminación de Clase II con licencia federal, que inyecta el agua producida en acuíferos salinos debajo de la base de agua potencialmente utilizable.
En 2008, la producción de metano de los yacimientos de carbón dio como resultado 1.230 millones de barriles de agua producida, de los cuales 371 millones de barriles (30 por ciento) se descargaron a corrientes superficiales en virtud de permisos del NPDES. Casi la totalidad del agua descargada a la superficie provino de tres áreas: la cuenca Black Warrior de Alabama, la cuenca del río Powder de Wyoming y la cuenca Raton de Colorado y Nuevo México. [7]
No toda el agua producida por metano de los yacimientos de carbón es salina o indeseable por algún otro motivo. El agua de los pozos de metano de los yacimientos de carbón de la cuenca del río Powder en Wyoming (Estados Unidos) suele cumplir con los estándares federales de agua potable y se utiliza ampliamente en la zona para abrevar al ganado. [8] Su uso para riego está limitado por su índice de adsorción de sodio relativamente alto .
Una gran cantidad de agua producida por metano de yacimientos de carbón de la cuenca Black Warrior tiene menos de 3000 partes por millón (ppm) de sólidos disueltos totales (TDS) y se descarga a corrientes superficiales en virtud de permisos del NPDES. Sin embargo, los yacimientos de carbón en otras partes de la cuenca contienen más de 10 000 ppm de TDS y se clasifican como salinos. [9]
En 2012, la Aspen Skiing Company construyó una planta de conversión de metano en electricidad de 3 megavatios en Somerset, Colorado , en la mina Elk Creek de Oxbow Carbon. [10]
El proyecto de captura de metano de la tribu india Ute del Sur ha reducido las emisiones de gases de efecto invernadero en el equivalente a unas 379.000 toneladas métricas de dióxido de carbono entre 2009 y 2017. [11] Los pozos de producción de metano de lechos de carbón convencionales no eran económicamente viables en esta ubicación debido al bajo volumen de filtración. [12] El proyecto entrega su gas a gasoductos naturales y genera ingresos adicionales a través de la venta de compensaciones de carbono . [11] [13]
Al igual que en el caso de los pozos de gas natural, la mayor parte de los permisos y la regulación del metano de los yacimientos de carbón los realizan los gobiernos estatales.
Las normas federales se aplican a los dos métodos más comunes de manejo del agua producida por CBM. Si el agua se descarga en un arroyo superficial, debe hacerse con un permiso NPDES o un equivalente estatal que cumpla con las normas federales. Si el agua se elimina mediante inyección subterránea, debe ser en un pozo de eliminación de clase II.
Los impactos ambientales del desarrollo de la CBM son considerados por varios organismos gubernamentales durante el proceso de permisos y la operación, lo que brinda oportunidades para comentarios e intervención del público. [14] Los operadores deben obtener permisos de construcción para carreteras, tuberías y estructuras, obtener permisos de descarga de aguas residuales (aguas producidas) y preparar Declaraciones de Impacto Ambiental. [15] Al igual que con otras actividades de utilización de recursos naturales, la aplicación y la eficacia de las leyes, regulaciones y cumplimiento ambientales varían según la ubicación. Las violaciones de las leyes y regulaciones aplicables se abordan a través de organismos reguladores y procedimientos judiciales penales y civiles. [ cita requerida ]
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