El gas de esquisto es un gas natural no convencional que se encuentra atrapado en formaciones de esquisto . [1] Desde la década de 1990, una combinación de perforación horizontal y fracturación hidráulica ha hecho que sea más económico producir grandes volúmenes de gas de esquisto, y algunos analistas esperan que el gas de esquisto amplíe en gran medida el suministro de energía mundial . [2]
El gas de esquisto se ha convertido en una fuente cada vez más importante de gas natural en los Estados Unidos desde principios de este siglo, y el interés se ha extendido a los potenciales yacimientos de gas de esquisto 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, generalmente 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 del ciclo de vida son mucho menores que las del carbón, [7] [8] [9] [10] entre ellos, estudios de Recursos Naturales de Canadá (2012), [11] y un consorcio formado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU . con varias universidades (2012). [12]
Algunos estudios de 2011 apuntaron a altas tasas de declive de algunos pozos de gas de esquisto como una indicación de que la producción de gas de esquisto puede, en última instancia, ser mucho menor que lo que se proyecta actualmente. [13] [14] Pero los descubrimientos de gas de esquisto también están abriendo importantes nuevos recursos de petróleo de esquisto , también conocido como "petróleo 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 la primera fracturación hidráulica de un pozo 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 Eastern Gas Shales Project, que duró de 1976 a 1992, y el presupuesto de investigación anual aprobado por la FERC del Gas Research Institute, donde el gobierno federal comenzó a financiar extensamente la investigación en 1982, difundiendo los resultados a la industria. [3] El gobierno federal también proporcionó créditos fiscales y reglas que beneficiaron a la industria en la Ley de Energía de 1980. [ 3] Posteriormente, el Departamento de Energía se asoció con compañías de gas privadas para completar el primer pozo horizontal multifractura perforado con aire con éxito 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 de 1980 a 2000. Las imágenes microsísmicas, un insumo crucial tanto para la fracturación hidráulica en la extracción de gas de esquisto como para la extracción de petróleo en alta mar , se originaron a partir de la investigación de los yacimientos de carbón en los Laboratorios Nacionales Sandia . El programa del DOE también aplicó dos tecnologías que la industria había desarrollado previamente, la fracturación hidráulica masiva y la perforación horizontal, a las formaciones de gas de esquisto, [19] lo que condujo a las imágenes microsísmicas.
Aunque el Eastern Gas Shales Project había incrementado la producción de gas en las cuencas de los Apalaches y Michigan, el gas de esquisto todavía era considerado ampliamente como 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 expiraron los créditos fiscales federales. [18]
George P. Mitchell es considerado el padre de la industria del gas de esquisto, ya que hizo que fuera comercialmente viable en Barnett Shale al reducir los costos a 4 dólares por 1 millón de unidades térmicas británicas (1.100 megajulios). [20] Mitchell Energy logró la primera fractura de esquisto económica en 1998 utilizando fracturación con agua resbaladiza. [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 aportaba sólo el 1% de la producción de gas natural de Estados Unidos; en 2010, era más del 20% y la Administración de Información Energética de Estados Unidos predijo que, en 2035, el 46% del suministro de gas natural de Estados Unidos procederá del 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 significativo de fluido a un pozo, la mayoría de las lutitas no son fuentes comerciales de gas natural. [26] El gas de lutita es una de varias fuentes no convencionales de gas natural; otras incluyen metano de capas de carbón , areniscas compactas e hidratos de metano . Las áreas de gas de lutita a menudo se conocen como áreas de recursos [27] (a diferencia de las áreas de exploración ). El riesgo geológico de no encontrar gas es bajo en las áreas de recursos, pero las ganancias potenciales por pozo exitoso también suelen ser menores. [ cita requerida ]
El gas de esquisto tiene una baja permeabilidad de 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 ha debido a la tecnología moderna de fracturación hidráulica (fracking) para crear extensas fracturas artificiales alrededor de los pozos. [ cita requerida ]
La perforación horizontal se utiliza a menudo en pozos de gas de esquisto, con longitudes laterales de hasta 10.000 pies (3.000 m) dentro del esquisto, para crear la máxima superficie del pozo en contacto con el esquisto. [ cita requerida ]
Las lutitas que albergan cantidades económicas de gas tienen varias propiedades comunes. Son ricas en material orgánico (entre el 0,5% y el 25%) [28] y suelen ser rocas generadoras 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 rígidas como 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 en el material orgánico se libera a medida que el pozo reduce la presión de formación. [ cita requerida ]
Aunque se está estudiando el potencial de gas de esquisto de muchos países, a partir de 2013, sólo los EE. UU., Canadá y China producen gas de esquisto en cantidades comerciales, y sólo los EE. UU. y Canadá tienen 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 el acceso inadecuado a la tecnología, el agua y la tierra. [31] [32]
La siguiente tabla se basa en datos recopilados por la agencia Energy Information Administration del Departamento de Energía de los Estados Unidos . [33] Se proporcionan cifras para la cantidad estimada de recursos de gas de esquisto "técnicamente recuperables" [34] junto con cifras para reservas probadas de gas natural .
La EIA de los Estados Unidos había realizado una estimación anterior del gas de esquisto recuperable total en varios países en 2011, que para algunos países difería significativamente de las estimaciones de 2013. [35] El gas de esquisto recuperable total 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 a 573 TCF en 2013.
En el caso de los Estados Unidos, la EIA estimó (2013) un recurso total de "gas natural húmedo" de 2.431 tcf, que incluye tanto gas de esquisto como 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 de gas de esquisto estimado en 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 son más caros de extraer, con un pozo que probablemente cueste hasta tres veces y media más que uno en los 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 al medio ambiente a través de la filtración de sustancias químicas y desechos de extracción 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 en el mismo proyecto; los procesos que reducen la contaminación lo suficiente 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 ha promovido en ocasiones el gas de esquisto, en parte porque cree que libera menos gases de efecto invernadero 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 del gas de esquisto sin una base científica más segura para la política. Esta organización paraguas 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 durante sólo una décima parte del tiempo que el dióxido de carbono. Evidencias recientes sugieren que el metano tiene un potencial de calentamiento global (GWP) que es 105 veces mayor que el dióxido de carbono cuando se lo considera durante un período de 20 años y 33 veces mayor cuando se lo considera durante un período de 100 años, en comparación con la masa. [43]
Varios estudios que han estimado las fugas de metano durante el ciclo de vida 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 conducir a un GWP de ciclo de vida tanto o más 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 los impactos de fugas y ventilación de metano, la huella de gases de efecto invernadero del ciclo de vida del gas de esquisto es mucho peor que las del carbón y el fueloil cuando se observa durante el período integrado de 20 años después de la emisión. En el 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 llegan a conclusiones diferentes. Entre ellos se encuentran evaluaciones de 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 afirmó que Howarth et al. El uso que hace el artículo 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 era "seriamente defectuoso" porque "sobreestima significativamente las emisiones fugitivas asociadas con la extracción de gas no convencional, subestima la contribución de las 'tecnologías verdes' para reducir esas emisiones a un nivel cercano al del gas convencional, basa su comparación entre el gas y el carbón en el calor en lugar de la generación de electricidad (casi el único uso del carbón), y asume 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 CO2 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 filtra de pozos, tuberías y otras instalaciones durante la producción y el suministro de gas natural. El informe de la EPA sobre las emisiones de gases de efecto invernadero atribuyó 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 al año 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 crecido casi un 40 por ciento desde 1990". [51]
El uso de datos del Inventario de Gases de Efecto Invernadero de 2013 de la Agencia de Protección Ambiental [52] arroja una tasa de fuga de metano de aproximadamente el 1,4%, por debajo del 2,3% del Inventario anterior de la EPA. [53]
Un estudio de 2014 de la Universidad de Manchester presentó la "Primera evaluación completa del ciclo de vida del gas de esquisto utilizado para la generación de electricidad". Por evaluación completa del ciclo de vida, 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 otros 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, eólica y solar (PV).
El Dr. James Verdon ha publicado una crítica de los datos producidos y 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 es principalmente agua y aproximadamente un 0,5% de aditivos químicos (reductores de fricción, agentes que contrarrestan la oxidación , agentes que matan microorganismos). Dado que (dependiendo del tamaño del área) 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 se almacena en estanques sobre el suelo a la espera de su eliminación por un camión cisterna. El volumen restante permanece en el subsuelo. Los oponentes de la fracturación hidráulica temen que pueda conducir a la contaminación de los acuíferos subterráneos , aunque la industria considera que esto es "muy improbable". Sin embargo, se han reportado olores desagradables y metales pesados que contaminan el suministro de agua local sobre el suelo. [59]
Además de utilizar agua y productos químicos industriales, también es posible extraer gas de esquisto mediante fracturación hidráulica utilizando únicamente gas propano licuado , lo que 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 las reservas de agua subterránea poco profundas en el noreste de Pensilvania con metano inflamable . Sin embargo, el estudio no analiza cuán generalizada puede ser esa contaminación en otras áreas donde se han realizado perforaciones para extraer gas de esquisto. [62]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) anunció el 23 de junio de 2011 que examinaría las denuncias de contaminación del agua relacionada 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 conclusiones que establecía que la contaminación de las aguas subterráneas en Pavillion, Wyoming, podría ser el resultado de la fracturación hidráulica en la zona. La EPA afirmó que el hallazgo era específico de la zona de Pavillion, donde las técnicas de fracturación hidráulica difieren de las utilizadas en otras partes de los EE. UU. Doug Hock, un portavoz de la empresa propietaria del yacimiento de gas de Pavillion, dijo que no está claro si la contaminación provino del proceso de fracturación hidráulica. [64] El gobernador de Wyoming, Matt Mead, calificó el borrador del informe de la EPA de "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 seguían su propio protocolo", según Mike Purcell, director de la Comisión de Desarrollo del Agua de Wyoming. [66]
Un estudio de 2011 del Instituto Tecnológico de Massachusetts concluyó que "los impactos ambientales de la explotación de esquisto son difíciles pero manejables". El estudio abordó la contaminación de las aguas subterráneas y señaló que "ha habido preocupación de que estas fracturas también puedan penetrar zonas de agua dulce poco profundas y contaminarlas con fluido de fracturación, pero no hay evidencia de que esto esté ocurriendo". Este estudio atribuye 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 los Estados Unidos anunció que había completado sus 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 de cinco hogares que podrían representar un riesgo para la 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. Basándose en el resultado del muestreo después de la instalación de los sistemas de tratamiento, la EPA concluyó que no era necesario que la Agencia tomara medidas adicionales. [68]
Un estudio de la Universidad Duke sobre el arroyo Blacklick (Pensilvania) , realizado a lo largo de dos años, tomó muestras del arroyo aguas arriba y aguas abajo del punto de descarga de la planta 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 planta. Los niveles de radio están "por encima de los niveles regulados" y presentan el "peligro de bioacumulación lenta" 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 el vertido en los suministros de agua potable". El estudio recomendó "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 se hubiera aplicado la Ley de Agua Limpia en 2005, cuando comenzó el auge del gas de esquisto, esto se habría evitado. En el Reino Unido, si se va a desarrollar el gas de esquisto, no se debería seguir el ejemplo estadounidense y se debería imponer una regulación medioambiental para evitar este tipo de acumulación radiactiva.
— Avner Vengosh [69]
Según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, la Ley de Agua Limpia se aplica a las descargas de corrientes superficiales de pozos de gas de esquisto:
La fracturación hidráulica produce habitualmente fenómenos microsísmicos demasiado pequeños para ser detectados excepto por instrumentos sensibles. Estos fenómenos microsísmicos se utilizan a menudo para mapear la extensión horizontal y vertical de la fracturación. [72] Sin embargo, a fines de 2012, se han conocido tres casos en todo el mundo de fracturación hidráulica, a través de sismicidad inducida , que desencadenaron terremotos lo suficientemente grandes como para ser sentidos por las personas. [73]
El 26 de abril de 2012, el periódico Asahi Shimbun informó que los científicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos han estado investigando el reciente aumento en el número de terremotos de magnitud 3 o mayor en el centro del continente de los Estados Unidos . A partir de 2001, el número promedio de terremotos que ocurren 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 asume que el agua empujada hacia la falla tiende a causar terremotos por deslizamiento de la falla. [74] [75]
Se detectaron más de 109 terremotos pequeños ( M w 0,4–3,9) durante enero de 2011 a febrero de 2012 en el área de Youngstown, Ohio, donde no se conocían terremotos en el pasado. Estos choques se produjeron cerca de un pozo de inyección de fluido profundo. La sismicidad de 14 meses incluyó seis terremotos sentidos y culminó con un choque de M w 3,9 el 31 de diciembre de 2011. Entre los 109 choques, 12 eventos mayores a M w 1,8 fueron detectados por la red regional y reubicados con precisión, mientras que 97 terremotos pequeños (0,4< M w <1,8) fueron detectados por el detector de correlación de forma de onda. Los terremotos ubicados con precisión se produjeron a lo largo de una falla subterránea con tendencia ENE-WSW, coherente con el mecanismo focal del choque principal, y ocurrieron a profundidades de 3,5–4,0 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 de Geología Económica Charles F. Fogarty en el Departamento de Geología e Ingeniería Geológica de la Escuela de Minas de Colorado en Golden, Colorado, testificó que "existen alrededor de 35.000 pozos de gas de esquisto fracturados hidráulicamente en los Estados Unidos. Sólo se ha descrito un caso de sismicidad percibida en los Estados Unidos en el que se sospecha la fracturación hidráulica para el desarrollo de gas de esquisto, pero no se ha confirmado. A nivel mundial, sólo se ha confirmado un caso de sismicidad inducida percibida en Blackpool, Inglaterra, como causada por la fracturación hidráulica para el desarrollo de gas de esquisto". [76]
Un estudio exhaustivo de los efectos de los ciclos de combustibles energéticos sobre la salud pública en Europa revela que el carbón causa entre 6 y 98 muertes por TWh (un promedio de 25 muertes por TWh), en comparación con las 1 a 11 muertes por TWh del gas natural (un promedio de 3 muertes por TWh). Estas cifras incluyen tanto muertes accidentales como muertes relacionadas con la contaminación. [77] La minería de carbón es una de las profesiones más peligrosas en los Estados Unidos, y causa entre 20 y 40 muertes al año, en comparación con las 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 los 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 de carbón, por otro lado, contribuye a cuatro lesiones por cada 100 trabajadores cada año. Las minas de carbón se derrumban y pueden destruir carreteras, tuberías de agua y gas, edificios y muchas vidas con ellas. [79]
Los daños promedio causados por los contaminantes del carbón son dos órdenes de magnitud mayores que los causados por el gas natural. El SO 2 , el NO x y las partículas en suspensión de las plantas de carbón generan daños anuales de 156 millones de dólares por planta, en comparación con los 1,5 millones de dólares que genera cada planta de gas. [80] Las plantas de energía a carbón en los Estados Unidos emiten entre 17 y 40 veces más emisiones de SO x por MWh que las de 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]
Según estudios de la Corporación RAND y el Departamento de Protección Ambiental de Pensilvania , las ventajas que ofrece el gas natural en la calidad del aire respecto del carbón se han confirmado en Pensilvania. El auge del gas de esquisto en Pensilvania ha dado lugar a una reducción drástica 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 contaminación atmosférica nociva del carbón, superan con creces sus costos ambientales. En un informe de 2013 para el Centro de Estudios Políticos , Muller escribió que la contaminación atmosférica, principalmente causada 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 ambientalistas que se oponen al desarrollo del gas de esquisto y el fracking están cometiendo un trágico error". [10] En China, el desarrollo del gas de esquisto se considera [ ¿cuándo? ] como una forma de alejarse del carbón y disminuir los graves problemas de contaminación atmosférica creados por la quema de carbón. [83]
El desarrollo del gas de esquisto conduce a 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: aumento de la demanda de mano de obra (empleo); [85] generación de ingresos (salarios más altos); [86] y perturbación de la tierra y/u otra actividad económica, potencialmente resultando en compensación. Después de estos efectos directos primarios, ocurren los siguientes efectos secundarios: inmigración (para satisfacer la demanda de mano de obra), atrayendo 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 de estos pueden impulsarse mutuamente en una relación circular durante las condiciones de auge (es decir, el aumento de la 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 de los valores de las viviendas; aumento de los costos de alquiler; construcción de nuevas viviendas (que puede llevar tiempo para completarse); cambios demográficos y culturales a medida que nuevos tipos de personas se mudan a la región anfitriona; [88] cambios en la distribución del ingreso; potencial de conflicto; potencial de aumento del abuso de sustancias; y provisión de nuevos tipos de servicios. [84] El reverso de estos efectos ocurre en condiciones de crisis, con una disminución en los efectos primarios que lleva a una disminución en los efectos secundarios y así sucesivamente. Sin embargo, el período de crisis 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 recesiones. [90]
La minería de carbón altera radicalmente paisajes enteros de montañas y bosques. Además del carbón extraído de la tierra, grandes áreas de bosque quedan revueltas y ennegrecidas por sustancias químicas tóxicas y radiactivas. Se han logrado éxitos en la recuperación de tierras, 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 empinados) es casi imposible. [91]
En los casos en que la exploración de carbón requiere alterar paisajes que van mucho más allá de la zona donde se encuentra el carbón, los equipos de gas natural sobre la superficie ocupan apenas el uno por ciento de la superficie total de tierra de donde se extraerá el gas. [92] El impacto ambiental de la perforación 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. De este modo, 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 (3-5 acres) es solo un poco más grande que la superficie de tierra necesaria para una sola turbina eólica. [93] Pero requiere menos hormigón, mide un tercio de su altura y está presente solo durante 30 días en lugar de 20-30 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 la vida útil del pozo. [ cita requerida ] Un estudio publicado en 2015 sobre Fayetteville Shale encontró que un campo de gas maduro impactó aproximadamente el 2% de la superficie terrestre y aumentó sustancialmente la creación de hábitat de borde. El impacto promedio en la tierra por pozo fue de 3 hectáreas (aproximadamente 7 acres) [94]
En la minería de carbón, los materiales de desecho se acumulan en la superficie de la mina, lo que genera una escorrentía superficial que contamina y altera 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 productos típicos de la escorrentía de los materiales de desecho de las minas de carbón) hacen que el agua sea inutilizable para la industria o la agricultura e imbebible para los seres humanos. [95] Las aguas residuales ácidas de las minas pueden drenar hacia las aguas subterráneas, lo que provoca una contaminación significativa. Las explosiones en una mina pueden provocar que las aguas subterráneas se filtren a profundidades inferiores a las normales o que conecten dos acuíferos que antes eran distintos, exponiendo ambos a la contaminación por mercurio, plomo y otros metales pesados tóxicos.
La contaminación de las aguas superficiales y subterráneas con fluidos de fracturación hidráulica 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 asociadas con la producción y combustión de 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 si bien regiones como Pensilvania han experimentado un aumento absoluto de 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 a carbón consumen entre dos y cinco veces más agua que las centrales a gas natural. Mientras que se necesitan entre 520 y 1040 galones de agua por MWh de carbón, la energía de ciclo combinado a 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 centrales 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 a gas natural (NGCC), que captura el calor de escape generado por la combustión de gas natural para alimentar un generador de vapor, se considera la central térmica a gran escala más eficiente. Un estudio concluyó que la demanda de agua durante el ciclo de vida de la energía a carbón en Texas podría reducirse a más de la mitad si se cambia la flota a NGCC. [101]
En total, la explotación de gas de esquisto en los Estados Unidos representa menos del medio por ciento del consumo doméstico total de agua dulce, aunque esta proporción puede alcanzar hasta el 25 por ciento en regiones particularmente áridas. [102]
Para fracturar la roca y liberar el gas se requieren perforaciones de entre 1.000 y 3.000 m de profundidad y luego la inyección de un fluido compuesto de agua, arena y detergentes a presión (600 bares). 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 de revestimiento. [ cita requerida ] Además, entre el 2% y el 8% del combustible extraído se liberaría a la atmósfera en los pozos (todavía en Estados Unidos). [ cita requerida ] Sin embargo, está compuesto principalmente de metano (CH 4 ), un gas de efecto invernadero considerablemente más potente que el CO 2 .
Las instalaciones de superficie deben estar basadas en hormigón o suelos pavimentados conectados a la red de carreteras. También se requiere un gasoducto para evacuar la producción. En total, cada explotación ocuparía una superficie media de 3,6 ha. Sin embargo, los yacimientos de gas son relativamente pequeños. La explotación del gas de esquisto podría provocar, por tanto, la 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 traslado de las plataformas de perforación entre lugares cercanos y el uso de plataformas de un solo pozo para varios pozos 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] El gas de esquisto tiende a costar más para producir que el gas de pozos convencionales, debido al costo de los tratamientos de fracturación hidráulica masiva necesarios para producir gas de esquisto y de la perforación horizontal. [107]
Se estima que el costo de la extracción de gas de esquisto en alta mar en el Reino Unido es superior a los 200 dólares por barril de petróleo equivalente (los precios del petróleo del Mar del Norte en el Reino Unido eran de unos 120 dólares por barril en abril de 2012). Sin embargo, no se han hecho públicas las cifras de costos del gas de esquisto en tierra firme. [108]
América del Norte ha sido líder en el desarrollo y producción de gas de esquisto. El éxito económico del yacimiento de esquisto Barnett en Texas , en particular, ha estimulado la búsqueda de otras fuentes de gas de esquisto en Estados Unidos y Canadá . [ cita requerida ]
Algunos residentes de Texas creen 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 concluyó que los beneficios financieros de la extracción no convencional de gas de esquisto pueden ser menores de lo que se creía 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) mientras exportaba 400 Bcf (principalmente a Canadá); ambos principalmente por gasoducto. [113] Casi nada se exporta por barco como GNL, ya que eso requeriría instalaciones costosas. En 2012, los precios bajaron a US$3 por millón de unidades térmicas británicas ($10/ MWh ) debido al gas de esquisto. [114]
Un artículo académico reciente sobre los impactos económicos de la explotación de gas de esquisto en los Estados Unidos concluye que los precios del gas natural han caído drásticamente en lugares con depósitos de esquisto en los que se está realizando una exploración activa. El gas natural para uso industrial se ha vuelto aproximadamente un 30% más barato en comparación con el resto de los Estados Unidos. [115] Esto estimula el crecimiento de la industria manufacturera local con uso intensivo de energía, pero pone claramente de relieve la falta de capacidad adecuada de gasoductos en los Estados Unidos. [116]
Uno de los subproductos de la exploración de gas de esquisto es la apertura de depósitos subterráneos de esquisto a la producción de 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 mundial de petróleo -alrededor de 14 millones de barriles por día- "revolucionando" los mercados energéticos globales 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 unos 3 dólares por 1.000 pies cúbicos. [20] También en 2013, Ken Medlock, director sénior del Centro de Estudios Energéticos del Instituto Baker , investigó los precios de equilibrio del gas de esquisto en Estados Unidos . "Algunos pozos son rentables a 2,65 dólares por mil pies cúbicos, otros necesitan 8,10 dólares... la media es de 4,85 dólares", dijo Medlock. [117] El consultor energético Euan Mearns estima que, para Estados Unidos, "los costes mínimos [están] en el rango de 4 a 6 dólares/mcf [por 1.000 pies cúbicos o millón de BTU]". [118] [119]
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