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La liberación de gases , más específicamente conocida como liberación de gas natural o liberación de metano , es la liberación intencional y controlada de gases que contienen hidrocarburos alcanos (principalmente 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 . Dichos 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 tienen valor para el productor, también se pueden liberar cantidades sustanciales de los equipos utilizados para la recolección, el transporte y la distribución de gas.
La liberación de gases 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" en lo que respecta a los riesgos inmediatos para la salud. Los escapes grandes y concentrados suelen reducirse con antorchas de gas para producir dióxido de carbono, gas relativamente menos nocivo . La liberación y quema de gases que se realizan como prácticas rutinarias son especialmente derrochadoras y pueden eliminarse en muchas operaciones industriales modernas, donde existen otras opciones de bajo costo para utilizar el gas. [3]
La ventilación de gas no debe confundirse con tipos similares de liberación de gas, como los de:
La liberación de gas tampoco debe confundirse con la “filtración de gas” de la tierra o de los océanos, ya sea natural o debida a la actividad humana.
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La extracción de petróleo de los pozos petrolíferos , donde la adquisición de petróleo crudo es el objetivo financiero principal y a veces único, generalmente va acompañada de la extracción de cantidades sustanciales del llamado gas de petróleo asociado (es decir, una forma de gas natural en bruto ). Las estadísticas mundiales del año 2012 muestran que la mayoría (58%) de este gas se reinyectó para su 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]
Se quemaron 100 millones de toneladas de gas asociado ventilado en antorchas en todo el mundo, lo que equivale a aproximadamente el 3-4% de todo el gas producido en pozos de petróleo y gas. [4] El gas quemado produjo casi 350 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO2 de gases de efecto invernadero , lo que contribuyó con aproximadamente el 1% de los 33 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO2 ) liberadas por la quema de todos los combustibles fósiles . [5] Los sistemas de recuperación de gas de antorcha (FGRS) se están implementando cada vez más como una alternativa económicamente más productiva a la quema. [6] : 50–52
Lo ideal sería que, al menos, se eliminara todo el gas no deseado mediante antorchas de gas, pero esto no se ha logrado en la práctica. Por ejemplo, los volúmenes ventilados de 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 difícil técnica y económicamente. Además, el gas seguirá efervesciendo a partir del petróleo crudo durante algún tiempo después de que se lo traslade a tanques de almacenamiento en el sitio del pozo y se lo transporte a otro lugar. Este gas también puede dirigirse a una antorcha, utilizarse o diseñarse para que escape 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; incluidas las actividades de extracción de petróleo convencional en tierra , petróleo en alta mar , petróleo no convencional y petróleo downstream . Si se incluye la cantidad liberada por quemas de gas incompletas y emisiones fugitivas, el total estimado es de aproximadamente 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 en diciembre de 2023 que, contrariamente a las creencias comunes, el venteo, en particular 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 enfatiza la urgencia de modernizar rápidamente los sitios de petróleo y gas, considerando que los costos asociados son razonables, según varios 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 los requisitos de venteo y quema en el . [9] Jonson dijo que si bien los combustibles fósiles no se eliminarán gradualmente "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 con los objetivos de reducción de metano de 2030 en el marco 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 se derivan principalmente de tanques no controlados, equipos neumáticos y antorchas apagadas) son resultado de la ventilación de gas, lo que indica importantes oportunidades de mitigación. En particular, las intensidades de metano en Alberta son cuatro veces superiores a las de la vecina Columbia Británica, lo que destaca la necesidad de un seguimiento y una 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 ganado atención en Alberta, Canadá, en particular 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 Dubái , en el que se esboza un sistema nacional de topes y comercio de derechos de emisión para reducir las emisiones sin obstaculizar la producción. El marco propuesto tiene por objeto limitar las emisiones de 2030 entre un 35 y un 38 por ciento por debajo de los niveles de 2019, en consonancia 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]
En las formaciones de carbón se atrapan y adsorben cantidades importantes de gas rico en metano , que inevitablemente se desorbe en asociación con la minería del carbón . En algunos casos de minería subterránea, se perfora una formación antes y/o durante el trabajo 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 se expulsa 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 desmanteladas en todo el mundo. También se sigue desorbiendo una cantidad sustancial de metano del carbón almacenado y de las minas abandonadas. [12]
La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos prevé que para el año 2020, las emisiones globales de metano de las minas de carbón en todo el mundo superarán los 35 millones de toneladas u 800 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO2 , y representarán el 9% de todas las emisiones globales de metano . China contribuye con más del 50% del total, seguida por Estados Unidos (10%) y Rusia (7%), y luego por 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 antorchas de gas u oxidadores térmicos . [12]
Los afloramientos, vetas o formaciones cercanas a la superficie también se permean a veces con pozos para extraer y capturar el metano, en cuyo caso se clasifica como una forma de gas no convencional . [13] Tal captura de metano en capas de carbón puede reducir el volumen de filtración de gas que de otro modo ocurriría naturalmente, mientras que a su vez agrega emisiones de dióxido de carbono una vez que el combustible se utiliza en otro lugar. [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 fugitivas, por ventilación y por filtración. [7] [16]
En los yacimientos de gas, la adquisición de gas de petróleo no asociado (es decir, otra forma de gas natural en 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. La mayoría de las emisiones de venteo se producen durante el transporte por tuberías a los centros de comercialización y distribución , las refinerías y los mercados de consumo. [6] : 6–8
El Departamento de Energía de los EE. UU. informa que la mayoría de las fugas en las operaciones de la industria del gas de los 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 avanzados para reducir dichas fugas. [17]
Las estimaciones de seguimiento global de la AIE durante el año 2019 indican además que alrededor de 23 millones de toneladas de metano se liberaron de todos los segmentos de la industria del gas, incluido el gas convencional en tierra , el gas en alta mar , el gas no convencional y las actividades de gas downstream . Si se incluye la cantidad liberada por emisiones fugitivas, el total estimado es de alrededor de 43 millones de toneladas. [8]
En ocasiones, los gases asociados a la extracción de petróleo y carbón se consideraban problemáticos, peligrosos y de bajo valor: un subproducto "gratuito" asociado a la extracción de carbón o hidrocarburos líquidos, que resultaba más lucrativa desde el punto de vista financiero, y que debía abordarse. El crecimiento de los mercados internacionales de gas, la infraestructura y las cadenas de suministro han contribuido en gran medida a cambiar esta situación. También se está convirtiendo en una práctica cada vez más habitual:
Hoy en día, es financieramente viable desarrollar incluso yacimientos de hidrocarburos relativamente pequeños que contengan gas no asociado (es decir, con poco o nada de petróleo) cerca de un mercado o una ruta de exportación, así como grandes acumulaciones remotas.
Recientemente, algunos defensores de la industria y responsables de las políticas promovieron el gas fósil como un "combustible puente" que podría generar menos desechos y, por lo tanto, menos daños ambientales y 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 con el del uso de carbón y petróleo y puede llegar a superarlo. [19]
La ventilación y otras liberaciones de hidrocarburos gaseosos han aumentado de forma constante 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 anuales totales de metano de la industria del petróleo y el gas por sí solas aumentaron de aproximadamente 63 a 82 millones de toneladas entre los años 2000 y 2019; un aumento promedio de aproximadamente el 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 2,5 veces mayor que en cualquier otro momento de los últimos 800.000 años. [24] El metano es un potente gas que provoca el calentamiento 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 una tercera parte 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 una vida atmosférica mucho más corta (que va desde aproximadamente una semana a dos meses) en comparación con el metano (1-2 décadas) y el dióxido de carbono (1-2 siglos). En consecuencia, no se mezclan bien en la atmósfera y tienen una abundancia atmosférica mucho menor. [27] Sin embargo, su oxidación finalmente conduce a la creación de compuestos de carbono de vida más larga que también perturban la atmósfera y el ciclo del carbono planetario a través de una variedad de vías complejas. [28]