LOS HIDROCARBUROS Y SU IMPORTANCIA EN LA ACTUALIDAD
Continuando
nuestra serie sobre la energía, Menno van Dijk nos presenta el pasado, el
presente y el futuro de los hidrocarburos – todavía el combustible más común.
Hoy en día,
mientras los investigadores están trabajando en el desarrollo de combustibles
limpios y renovables, nuestra sociedad todavía depende de los combustibles
fósiles casi por completo. ¿Cómo se forman?, ¿cuánto hay?, y ¿cuánto
durarán?
Hace cientos de
millones de años, el mundo era un desierto, pero no estaba vacío. Una
diversidad de animales y plantas habitaban la tierra. Los mares estaban llenos
de vida y, como hoy, la mayor parte de la biomasa consistía en organismos
microscópicos. Todos ellos extraían la energía para sus moléculas orgánicas
directa o indirectamente de la luz del Sol.
Almacenamiento en depósitos
Desde entonces,
los continentes se han separado, con algunas masas de tierra desapareciendo en
las profundidades y otras que permanecen. Viento, hielo y lluvia causaron una
erosión sobre la superficie terrestre, que creó grandes masas de sedimentos,
especialmente en los estuarios de los ríos. Algunos sedimentos eran porosos
(como arena o esqueletos de animales calcáreos) y otros impermeables (como la
arcilla). El material orgánico estaba enterrado, también, y los movimientos
verticales de masa terrestre podrían llevarlos a varios kilómetros bajo tierra.
Allí, aumentaron su temperatura con el calor procedente del interior de la
Tierra.
La alta
temperatura y la alta presión debidas a la profundidad causaron que la materia
orgánica se descompusiera y se convirtiera en un fluido con una variada
colección de estructuras químicas: hidrocarburos volátiles como el metano y el
etano, moléculas parafínicas largas y cortas, aromáticas, y estructuras
policíclicas altamente complejas y largas. Como todas ellas están formadas
principalmente de carbono (C) e hidrógeno (H), se les llama colectivamente
“hidrocarburos”.
Este fluido, en
su mayoría mezclado con agua que también quedó atrapada, salía hacia arriba a
través de rocas porosas hasta que fue – en algunos casos – detenido por una
capa impermeable de sedimentos. Donde la geometría del terreno, determinada por
roturas y deformaciones, había formado recintos tridimensionales, o depósitos,
el líquido se acumuló y permaneció “cociendo a fuego lento”.
Debido a la
ausencia de oxígeno, la energía solar almacenada como energía química en las
moléculas no se quemó (combustión), sino se conservó durante millones de años.
A veces se formaba una fase de gas separada sobre el petróleo y, en otras
ocasiones, se formaba una “burbuja de gas” cuando solamente moléculas de
hidrocarburos muy pequeñas encontraban su camino al depósito. Hay que indicar
que esta burbuja de gas, así como el depósito de petróleo, están encerrados en
roca porosa, cuyos poros están llenos de petróleo y/o gas y/o agua.
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Una plataforma de perforación en alta mar
Imagen cortesía de Mayumi Terao / iStockphoto |
Sobre la
superficie, también quedó enterrada materia orgánica como árboles y plantas.
Bajo condiciones favorables, cuando se cubrieron rápidamente con sedimentos y
sin contacto con el oxígeno, previniendo la putrefacción, se convirtieron en
espesas capas de carbón. En algunos lugares, los hidrocarburos entraron en
contacto con las bacterias, con apetito de otras moléculas, que cambiaron su
composición. De esta manera cada depósito de energía solar acumulada tendrá su
propio carácter en lo que se refiere a la forma del depósito y la composición
de los hidrocarburos.
El mundo moderno
hambriento de energía
A lo largo del
tiempo, los humanos hemos desarrollado una enorme hambre de energía.
Originalmente, esto se satisfizo con la leña. Cuando el crecimiento de madera
no pudo sostenerse con el crecimiento de la demanda de energía, empezamos la
excavación de leña que tenía millones de años de las minas de carbón. Pero la
forma sólida de carbón era pesada, peligrosa de extraer y no muy económica. Con
el tiempo, se descubrieron las reservas de petróleo. Aunque el uso humano del
petróleo se remonta a la prehistoria, el primer pozo de petróleo moderno fue
perforado en Estados Unidos, el 27 de agosto de 1859 por Edwin Drake en
Pensilvania. Más tarde, otros pozos fueron perforados, especialmente en la
mitad este, donde aparecieron extensas fuentes de petróleo limpias y fácilmente
extraíbles situadas debajo de la arena.
Gas licuado
Con la tecnología
del gas natural licuado, el gas natural se comprime en una proporción 1/600 de
volumen, y puede transportarse a distancias mucho más largas. Recientemente,
también ha llegado a ser posible la transformación química en escala comercial
de gas a hidrocarburos más pesados (líquido) como gasolina o diesel (GtL, gas a
líquido). En consecuencia, enormes reservas de gas (en el Golfo Pérsico, por
ejemplo, hay un depósito 10 veces más grande que el de Slochteren en Holanda,
el depósito de gas natural más grande de Europa, estimado en 1.5 × 1012 m3;
Rusia también tiene grandes depósitos de gas) podrían usarse para satisfacer el
“hambre” de energía.
Todo esto fue posible gracias al desarrollo de
tecnología altamente avanzada. El primer pozo de petróleo para Shell en
Malasia, en Miri, era de sólo 140 m de profundidad, y fue perforado en 1910 con
una técnica que los chinos habían usado durante siglos para extraer la sal. En
los 60 años de
existencia, fueron recuperados 100 000 m3 de petróleo por una bomba de varilla.
Esto no debe
confundirse con la plataforma de perforación, que taladra y construye los pozos
y luego se va. En cambio, las plataformas de producción contienen el equipo
para el proceso.
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La plataforma Brent Alpha en el Mar del Norte
Imagen cortesía de the Shell Image Library
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Hoy, el petróleo se extrae de depósitos que se encuentran en el agua a 2.5 km de profundidad, 6 km bajo el lecho marino. Esto requiere la perforación precisa de un agujero de 6 km de profundidad y 50 cm de diámetro desde una plataforma de perforación moviéndose unos pocos kilómetros por encima en el mar. Entonces, en el fondo del mar, una construcción llamada cabeza de pozo submarino tiene que situarse sobre el pozo, desde la cual el petróleo debe fluir a la plataforma de producción que a veces se encuentra a docenas de kilómetros.
Datos sobre los
hidrocarburos
R/P estimado:
hasta los 93 años
Coste por kWh: El
coste depende enormemente de la fuente. Los costes de producción van desde un
puñado de dólares por barril de petróleo “fácil” en Arabia Saudí hasta decenas
de dólares por barril de petróleo pesado en lugares remotos.
Riesgos: Contaminación durante el transporte y la producción; producción de CO2 cuando
se usa.
Tiempo estimado
de investigación: La investigación durará tanto con lo hagan estos
combustibles, para hacerlos más baratos, limpios y más eficientes
energéticamente, para extraer una gran cantidad de petróleo de un depósito (por
ejemplo la recuperación mejorada de petróleo), y poder explotar económicamente
también pequeños depósitos.
RESUMEN
El petróleo es
una sustancia combustible, negra y viscosa, líquida a temperatura y presión
normales. Su origen está en la descomposición de las sustancias orgánicas por
la acción de microbios que no necesitan de oxígeno para vivir (anaerobios). Y ya
Hace tiempo que existen alternativas al petróleo tanto para uso industrial como
para el combustible que utilizamos para nuestros vehículos. Así, hace años que
se viene investigando con aceites vegetales (más ecológicos y que podrían ser
más baratos si se extendiera su consumo) o con el prácticamente inacabable
Hidrógeno. Los fabricantes de automóviles han diseñado ya prototipos avanzados
con motores basados en este gas. Además, las compañías petrolíferas llevan años
intentando diversificarse hacia otros sectores, y llegado el momento se
ocuparán de monopolizar la manufactura y distribución de los combustibles
alternativos.
