Investigadores de la Universidad de
Cornell han evaluado la huella de gases de efecto invernadero del gas natural
que se obtiene por el alto volumen de fractura hidráulica de las formaciones de
esquisto, centrándose en las emisiones de metano.
El
gas natural está compuesto principalmente de metano y un 3,6% a 7,9% del metano
de la producción de gas de esquisto se escapa a la atmósfera en el venteo y las
fugas durante la vida útil de un pozo. Estas emisiones de metano son al menos
30% superiores a las de gas natural convencional pudiendo llegar a ser hasta
más de dos veces tan grande como los de gas convencional.
Las mayores emisiones de gas de
esquisto se producen en el momento de los pozos son fracturados hidráulicamente
y cuando sacan la tubería después de la fractura.
El
metano es un poderoso gas de invernadero, con un potencial de calentamiento
global que es mucho mayor que el del dióxido de carbono, sobre todo en el
horizonte temporal de las primeras décadas después de la emisión. El metano
contribuye sustancialmente a la huella de gases de efecto invernadero del gas
de esquisto en las escalas de tiempo más cortos, lo domina en un horizonte
temporal de 20 años. La huella de gas de esquisto es mayor que la de gas
convencional o el petróleo cuando se mira en cualquier horizonte de tiempo,
pero siempre de más de 20 años. En comparación con el carbón, la huella de gas
de esquisto es por lo menos un 20% mayor y quizás más de dos veces en el
horizonte de 20 años. Es equivalente en una comparación de más de 100 años.
Muchos
ven en el gas natural como combustible de transición, lo que permite una
continua dependencia de los combustibles fósiles, al tiempo que se reducen los gases
de efecto invernadero (GEI). El desarrollo de "gases no
convencionales" es parte de esta visión, ya que el potencial de recursos puede
ser grande y en muchas regiones las reservas convencionales se están agotando.
La
producción de gas en los EE.UU. fue principalmente de los yacimientos
convencionales durante los años ´90. Pero en 2009 la producción de gases no
convencionales en EE.UU. superó a la de gas convencional. El Departamento de
Energía predice que para 2035 la producción americana total crecerá un 20%, con
gas no convencional que proporciona 75% del total. El mayor crecimiento se
prevé para el gas de esquisto, el aumento del 16% de la producción total en
2009 a un esperado 45% en 2035.
Las
emisiones fugitivas de metano son de particular preocupación. El metano es el
componente principal del gas natural y un poderoso gas de invernadero. Como
tal, las fugas pequeñas son importantes. Modelos recientes indican que el
metano tiene un potencial aún mayor el calentamiento global que se creía
anteriormente, cuando los efectos indirectos del metano en los aerosoles
atmosféricos son considerados. El contenido de radiocarbono de metano en la
atmósfera los combustibles fósiles sugiere que puede ser una fuente mucho más
grande de metano en la atmósfera que se cree comúnmente. La huella de gases de
efecto invernadero del gas de esquisto se compone de las emisiones directas de CO2 procedentes del consumo de gas natural como combustible, las emisiones
indirectas de CO 2 procedentes
de combustibles fósiles utilizados para extraer, desarrollar y transportar el
gas y las emisiones fugitivas de metano y de ventilación.
Tanto, para el gas convencional como
el de esquisto, la huella de gases de efecto invernadero está dominada por las
emisiones directas de CO2 y las emisiones fugitivas de metano.
1. Las emisiones furtivas de metano
durante la terminación del pozo
El
Shale Gas se extrae del alto volumen de fractura hidráulica. Los grandes
volúmenes de agua se introducen a presión en el esquisto a la fractura y volver
a fracturar las rocas para aumentar el flujo de gas. Una cantidad significativa
de esta agua vuelve a la superficie como reflujo dentro de los primeros días o
semanas después de la inyección y se acompaña de grandes cantidades de metano.
La cantidad de metano es muy superior a la que podría disolverse en los fluidos
de reflujo, lo que demuestra una mezcla de fluidos de reflujo provenientes del
fracking y gas metano. Hemos recopilado los datos de 2 formaciones de gas de
esquisto y 3 de tigh-sands de gas en los EE.UU. Hemos observado que entre el
0,6% y el 3,2% del tiempo de producción de gas de los pozos, se libera metano
durante el período de reflujo. Para este trabajo, se escoge, pues, para
representar las pérdidas de gas de los líquidos de reflujo como el valor medio 1,6%.
Más
metano es emitido durante el "drill-out", la etapa en el desarrollo
de gas no convencional en el que los tapones establecidos para separar las
etapas del fracking se perforan a cabo para liberar el gas para la producción. En
este trabajo se utiliza la estimación conservadora de un 0,33% de las emisiones
por drill-out.
La
combinación de las pérdidas asociadas con los fluidos reflujo (1,6%) y taladrar
(0,33%), se estima que 1,9% de la producción total de gas no convencional a
partir de un gas de esquisto y se emite en forma de metano durante la
terminación del pozo. Una vez más, esta estimación es incierta, pero
conservadora.
Las
emisiones son muy inferiores para los pozos de gas natural convencionales ya
que no tienen reflujo ni perforación de
tapones. Estimamos que el promedio de emisiones furtivas en la terminación de
un pozo de gas convencional en el 0,01% de la producción de toda la vida de un
pozo.
2. Rutina de ventilación y fugas en los
equipos
Después
de terminado el pozo, algunos continúan las emisiones fugitivas en el pozo
durante su vida útil.
Un
pozo típico tiene entre 55 y 150 conexiones a equipos tales como calentadores,
medidores, deshidratadores, compresores y aparatos de recuperación de vapores.
Muchas de estas válvulas de alivio potencialmente fugas, y muchos de presión
están diseñados para la evacuación de gas. Las emisiones de bombas neumáticas y
deshidratadores son una parte importante de la corriente de fuga. Una vez que
un pozo se ha completado y se conecta a la tubería, las mismas tecnologías se
utilizan para el gas convencional y de esquistos; suponemos que estas emisiones
furtivas de culminación son los mismos para esquistos y gas convencional. Nuestra
estimación de fuga de 0,3% a 1,9% es conservadora.
3. Pérdidas de procesamiento
Algunos
pozos de gas natural, ya sea convencional o de esquistos, es de una calidad
suficiente para ser "gasoducto listo" sin más trámite. Sin embargo, otros
contienen buena cantidad de hidrocarburos pesados e impurezas, tales como los
gases de azufre para exigir la eliminación a través del procesamiento antes que
el gas se comercialice. Nótese que la calidad del gas puede variar incluso
dentro de una formación. Por ejemplo, el gas de esquisto Marcellus en el
noreste de Pensilvania necesita poco o ningún procesamiento, mientras que el
gas desde el suroeste de Pennsylvania debe ser procesado. Metano se pierde
durante este proceso. El valor predeterminado de la EPA a nivel de
establecimiento factor de emisión furtiva de procesamiento de gas indica una
pérdida de 0,19% de la producción.
4. Pérdidas de transporte,
almacenamiento y distribución
Otras
emisiones furtivas ocurren durante el transporte, almacenamiento y distribución
de gas natural. Mediciones directas de la pérdida por transporte son pocas,
pero dos estudios en los EE.UU dieron tasas similares de fuga. Los factores de
emisión resultantes de un estudio del EPA en 1996 para el almacenamiento de gas
natural y distribución así como su transporte sugieren una tasa global de
pérdida media del 1,4%.
En
2007, el Estado de Texas aprobó una nueva legislación para regular perdido y no
contabilizado por el gas, la legislación originalmente propuso un límite del 5%
duro que fue abandonado frente a la oposición de la industria. Tomamos la media
de los años 2000 y 2007 los datos de Texas para el gas desaparecidos y
desaparecidas (3,6%) como el límite superior de las pérdidas de aguas abajo.
Nuestra
estimación conservadora de las pérdidas del gas durante la transmisión,
almacenamiento y distribución es del 1,4% al 3,6%.
5. Contribución de las emisiones de
metano a las huellas de gases de efecto invernadero de gas de esquisto y de gas
convencionales
Resumiendo
todas las pérdidas estimadas durante el ciclo de vida promedio de un pozo gas
de esquistos, desde el 3,6% hasta el 7,9% de la producción total del pozo se
emite a la atmósfera en forma de metano. Esto es entre un 30% y dos veces mayor
que las emisiones de metano del ciclo de vida que estimamos para un pozo de gas
convencional (de 1,7% a 6%).
El
metano es un GEI mucho más potente que el CO2, pero el metano también tiene un tiempo de residencia de diez veces más
corto en la atmósfera, por lo que su efecto sobre el calentamiento global se
atenúa más rápidamente.
En
consecuencia, para comparar el potencial de calentamiento global del metano y
CO2 requiere
un horizonte de tiempo específico.
Aunque
el horizonte de 100 años es de uso general el horizonte de 20 años es crítico,
dada la necesidad de reducir el calentamiento global en las próximas décadas.
El metano domina la huella de gases
de efecto invernadero para el gas de esquisto en el horizonte temporal de 20
años, contribuyendo de 1,4 a 3 veces más que hace directa de CO2 de emisión. En esta
escala de tiempo, la huella de GEI para el gas de esquisto es de 22% a 43%
mayor que la de gas convencional.
Cuando
se ve a la vez 100 años después de las emisiones, las emisiones de metano
todavía contribuyen significativamente a las huellas de gases de efecto
invernadero, pero el efecto es disminuido por el tiempo de residencia
relativamente corto de metano en la atmósfera. En el marco de 100 años, la huella de GEI para el gas de esquisto es
14% a 19% mayor que la de gas convencional.
6. Shale gas en comparación con otros
combustibles fósiles
Considerando
el horizonte 20-años, la huella de GEI del gas de esquisto es entre 20% y 2
veces mayor que la del carbón cuando se expresa por la cantidad de energía
disponible durante la combustión y entre 50% y 2,5 veces que el petróleo.
En
el marco de 100 años, la huella de gases de efecto invernadero es comparable a
la del carbón y la del petróleo.
No
sabemos de otras estimaciones de la huella de gases de efecto invernadero del
gas de esquisto en la literatura revisada por pares. Sin embargo, podemos
comparar nuestras estimaciones para el gas convencional con tres anteriores
revisados por pares estudios sobre las emisiones de gases de efecto
invernadero del gas natural y el carbón convencional. Todos concluyeron que las
emisiones de gases de efecto invernadero para el gas convencional es menos que
para el carbón, cuando se considera la contribución de metano de más de 100
años. Por el contrario, nuestro análisis indica que el gas convencional tiene
poca o ninguna ventaja sobre el carbón, incluso durante el periodo de 100 años.
7. ¿Pueden reducirse las emisiones de
metano?
La
EPA estima que las tecnologías 'verdes' pueden reducir la industria del gas,
las emisiones de metano en un 40%. Por ejemplo, los líquidos de descarga de las
emisiones se pueden reducir considerablemente con ascensores de émbolo inteligentes
automatizados. El uso de separadores de tanques en flash o unidades de
recuperación de vapor puede reducir las emisiones en un 90% del deshidratador. Las
emisiones de metano durante el período de reflujo, en teoría, se pueden reducir
hasta en un 90% a través de tecnologías de Reducción de Emisiones de
Terminaciones (REC). Sin embargo, las tecnologías de REC requieren que las
tuberías para el bienestar están en su lugar antes de su finalización, que no
siempre es posible en las áreas de desarrollo emergentes.
8. Conclusiones e implicaciones
La
huella de gases de efecto invernadero del gas de esquisto es significativamente
mayor que la de gas convencional, debido a las emisiones de metano con el
reflujo y de la perforación de tapones en la terminación del pozo. La
producción de rutina y las emisiones de metano de aguas abajo también son
grandes, pero son los mismos para el gas convencional y de la pizarra. Nuestras
estimaciones para estas fuentes de emisiones de rutina y aguas abajo de metano
se encuentran dentro del rango de los reportados por la mayoría de los que se
examinan por pares inventarios de publicaciones.
A
pesar de este amplio acuerdo, la incertidumbre en la magnitud de las emisiones
fugitivas es grande. Dada la importancia del metano en el calentamiento global,
las emisiones de estos merecen un estudio mucho más grande que ha ocurrido en
el pasado. Instamos a las dos medidas más directas y la contabilidad de
refinado para una mejor cuantificación de los perdidos y desaparecidos por el
gas.
La gran superficie de gases de efecto
invernadero del gas de esquisto socava la lógica de su uso como combustible de
transición en las próximas décadas, si el objetivo es reducir el calentamiento
global. No es nuestra intención que nuestro estudio se utilizara para
justificar la continuación del uso de petróleo o el carbón, sino más bien para
demostrar que la sustitución de gas de esquisto de esos otros combustibles
fósiles no puede tener el efecto deseado de calentamiento climático.
Por último, observamos que los
mercados que comercian bonos de carbono en la actualidad, subvalúan las
consecuencias del efecto invernadero del metano, al centrarse en un horizonte de
100 años y por el uso datos obsoletos con respecto al potencial del metano en
el recalentamiento del ambiente. Esto debe ser corregido y toda la huella del
gas no convencional se debe ser utilizada
en la planificación de las próximas energías alternativas que consideran
adecuadamente el cambio climático global.
Nota del Editor: Puede obtenerse el informe completo en http://www.sustainablefuture.cornell.edu/news/attachments/Howarth-EtAl-2011.pdf
