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.

 

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.





 La plataforma Brent Alpha en el Mar del Norte
Imagen cortesía de the Shell Image Library 

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.