Evaluación
preliminar del método de Gasificación Subterránea del Carbón
(UCG)
(Roberto
Ochandio, Abril 2015)
La
minería de carbón tradicional implica una gran cantidad de tiempo,
recursos y personal y contiene muchos retos tales como cambios
drásticos en los paisajes, altos costos de maquinaria, riesgo
elevado para el personal y el transporte posterior a la extracción.
La minería convencional también tiene otros problemas, como el
hundimiento del terreno, entornos de trabajo peligrosos,
inundaciones localizadas, y la acumulación de metano en los
subsuelos de las casas cercanas.
El
carbón es el combustible fósil que tiene la mayor cantidad del
elemento carbono, y su combustión está asociada con altas emisiones
de CO₂. El valor calórico
de las fuentes de combustibles fósiles varía, con valores típicos
de 50 GJ/ tonelada para el gas natural, 45 GJ/tonelada para el
petróleo crudo y 30 GJ/tonelada para el carbón. Por lo tanto, el
carbón tiene las emisiones de CO₂
más altas por unidad de energía térmica producida (1).
Breve
descripción del sistema UCG
La
Gasificación Subterránea del Carbón (UCG por sus siglas en inglés)
es un nuevo método de extracción de carbón que está siendo
investigado y que evita muchos de los problemas de la minería tradicional del
carbón. UCG implica la combustión de carbón in-situ durante la
cual se gasifican las vetas de carbón produciendo gas sintético
(syngas), usado en la generación de energía o como materia prima de
la industria química. En su forma básica, UCG consiste en inyectar
aire u oxígeno a presión dentro de la veta de carbón, activar la
combustión del carbón dentro de la veta, y extraer los gases
resultantes por medio de otro pozo. En superficie se separa el syngas
de otros gases indeseados y se lo envía a usinas para la generación
de electricidad.
Después
de un estudio preliminar usando métodos sismográficos de
superficie, se perforarán pozos de estudio para evaluar las
características geológicas de la región, delimitar el área de
explotación, y analizar la disposición, tamaño y características
de las vetas de carbón. Finalmente se comenzará la explotación con
pares de pozos inyector/productor. A medida que se agotan las vetas,
se desplaza la operación hacia una nueva veta. Esto implica la
perforación de nuevos pares de pozos inyector/productor hasta cubrir
toda el área de explotación. En total la explotación de UCG puede
resultar en la perforación de decenas, o centenas, de pozos. Al
finalizar la vida útil del yacimiento estos pozos deberán ser
abandonados siguiendo procedimientos pre-establecidos.
Ventajas
de UCG
-
Permite
acceder a reservas de carbón previamente consideradas fuera de
alcance, expandiendo de esta manera el volumen de reservas de
carbón.
-
Elimina
los riesgos para los trabajadores de la minería tradicional.
-
Evita
el transporte a superficie de grandes volúmenes de carbón y la
posterior eliminación de residuos.
-
Concentra
la combustión del carbón en un espacio cerrado, evitando la
emisión directa de gases contaminantes a la atmósfera.
-
Evita
los daños ambientales de la minería tradicional, a cielo abierto o
por galerías.
Desventajas
de UCG
El
proceso de UCG da como resultado la generación de monoxido de
carbono (CO), hidrogeno (H), dióxido de carbono (CO₂),
metano (CH₄), etano (C₂H₆),
agua, alquitrán y cenizas. Este proceso también puede generar otros
subproductos, incluyendo ácido sulfhídrico (H₂S),
arsénico (As), mercurio (Hg), y plomo (Pb).
Estos
subproductos del proceso UCG presentan un peligro ambiental en las
inmediaciones de la veta por el filtrado de materiales orgánicos e
inorgánicos en el agua subterránea. Los ensayos preliminares
mostraron que este método puede crear un riesgo significativo para
las aguas subterráneas en los estratos adyacentes.
Cualquier
escape de estos gases tóxicos tendrá graves consecuencias en la
salud de los operarios, poblaciones cercanas, animales, y el medio
ambiente por su contribución al efecto invernadero.
Riesgos
asociados a UCG: Contaminación del agua
La
contaminación del agua subterránea alrededor de las zonas UCG está
causada principalmente por uno de los siguientes mecanismos: la
dispersión y penetración de los productos de pirólisis de la veta
de carbón en las capas de rocas circundantes, la emisión y la
dispersión de altos contaminantes con los productos del gas después
de la gasificación, y la migración de residuos por lixiviación y
penetración de aguas subterráneas. Además, los gases fugados,
tales como dióxido de carbono, amoníaco y sulfuro, pueden cambiar
el valor de pH de los estratos locales una vez que están disueltos
(1).
De
acuerdo al informe del Laboratorio Livermore, la integridad de los
pozos es fundamental para proteger los acuíferos y controlar la
combustión del carbón. Los pozos deben ser ubicados en lugares
donde no existan deformaciones en la roca ni hundimientos que
originen el colapso de las cañerías de entubación. Más aun,
basándose en las experiencias realizadas en los EEUU, se recomienda
realizar ensayos periódicos para verificar la integridad de los
pozos (2).
Los
pozos usados para la inyección del aire y la recuperación de gases
y agua están expuestos a los mismos daños estructurales que los
pozos de petróleo, aunque magnificados por las altas presiones y
temperaturas en las que se realiza la operación. Esto implica
pérdidas debido a corrosión de cañerías y cementaciones
deficientes que pueden llegar a contaminar los acuíferos.
Tal
como en pozos de petróleo, la falta de verticalidad de los mismos
impiden una correcta formación del anillo de cemento y la
posibilidad de aislar perfectamente las zonas críticas del pozo. Si
se usan perforaciones direccionales para conectar la cámara de
combustión con el pozo extractor será imposible lograr una buena
aislación del anillo de cemento.
La
experiencia indica que no hay pozo perfecto. En la industria
del petróleo, un 6% de todos los pozos nuevos tienen fallas
estructurales. Con el tiempo, todos los pozos tendrán
cañerías corroídas y contaminación debido a fugas de gases y
líquidos a través de las cañerías o las cementaciones.
No
todas las formaciones carboníferas tienen las mismas características
físicas. En algunos casos, si la permeabilidad del carbón es
demasiado baja esto puede afectar la combustión y disminuir el
rendimiento de la operación. Si así fuera una de las maneras de
mejorar el proceso es fracturando la formación carbonífera usando
el mismo método que en la explotación del petróleo. Como
consecuencia pueden presentarse los mismos daños ambientales y
riesgos para la salud.
La
presión a la cual se inyecta el aire dentro del pozo es crítica no
solo para lograr una buena combustión, sino también para evitar que
los gases eyecten hacia arriba a los productos tóxicos producidos
durante este proceso, los cuales pueden contaminar los acuíferos
superiores. Si bien el riesgo de contaminación puede limitarse
manteniendo presiones negativas en el generador subterráneo, no
existe ninguna manera de asegurar de antemano que éste será el caso
en todas las implementaciones de este sistema en nuestro país.
Riesgos
asociados a UCG: Daño ambiental permanente
Una
vez consumido todo el carbón en una zona se debe proceder al
abandono de la misma, lo cual incluye una limpieza total de la
formación agotada para extraer los contaminantes remanentes en el
fondo del pozo. Ademas, se debe taponar los pozos a intervalos
determinados para impedir flujos hacia la superficie. Sin embargo, la
experiencia en yacimientos petroleros demuestra que estos
procedimientos muy rara vez se llevan a cabo porque ninguna compañía
quiere invertir en procedimientos que no reditúan ganancias, sobre
todo al finalizar un emprendimiento. Comodoro Rivadavia y Plaza
Huincul dan prueba de la magnitud del problema, donde es común
escuchar a vecinos quejándose de surgimientos de gas, petróleo, o
agua de formación a través de los muchos pozos abandonados en esas
zonas.
El
área afectada por esta explotación, incluyendo pozos, cañerías,
caminos, plantas de tratamiento de gas, usinas para generación de
energía, y plantas químicas que usen el gas producido, muy
difícilmente pueda volverse a su estado natural después de la
intensa actividad industrial sobre la misma.
Riesgos
asociados a UCG: Contaminación con Dióxido de carbono
La
combustión del carbón bajo tierra produce CO₂,
al igual que la combustión de otros combustibles fósiles. Sin
embargo, de todos los fósiles usados en combustión, el carbón
tiene actualmente la mayor emisión de CO₂
por unidad de energía producida. Al ser más liviano que el aire el
CO₂ se desplaza hacia la
atmósfera superior donde contribuye al efecto invernadero y
posterior calentamiento global.
En
lineas generales, quemar los depósitos de carbón para producir
syngas nos asegura el acceso a una forma de energía hasta ahora
inaccesible. Al mismo tiempo también nos asegura la continuidad de
las emisiones de CO₂ que
tanto están afectando el planeta. En momentos en que la humanidad
está desesperada tratando de encontrar maneras de contaminar menos,
este método garantiza un aumento de la contaminación y el
calentamiento global por cientos de años más, un calentamiento que
los seres vivos hoy ya no son capaces de soportar.
Riesgos
asociados a UCG: Imprescindible la aplicación de tecnologías CCS
De
acuerdo al informe presentado por Livermore (2),
para poder implementar el método de UCG es imperativo implementar
conjuntamente las tecnologías de Captura y Almacenamiento de carbón
(CCS). Sin embargo, las técnicas para comprimir y almacenar el CO₂
están todavía en estado experimental, son ineficientes y distan de
ser seguras. En ningún caso se debe tratar de implementar UCG sin su
correspondiente CCS, dado su impacto final en el calentamiento
global.
Riesgos
asociados a UCG: Hundimientos
Las
cavidades creadas durante la combustión del carbón pueden dar lugar
a hundimientos del terreno que colapsen o deformen las cañerías de
los pozos. En yacimientos poco profundos los hundimientos puede
conectar directamente la zona de combustión con los acuíferos
superiores. En yacimientos mas profundos el peligro es que los
desmoronamientos den lugar a grietas por las cuales puedan escaparse
los fluidos tóxicos.
Existen
métodos para evaluar la geología de las formaciones sedimentarias y
ayudar a seleccionar lugares apropiados para estas operaciones. Sin
embargo, en todos los casos se recomienda realizar evaluaciones
periódicas de hundimientos en superficie. Eso nos dice claramente
que los estudios y selección previa no son todavía suficientes para
garantizar la integridad y estabilidad de las formaciones
subyacentes, exponiendo a estas operaciones a futuros
cuestionamientos.
Conclusión
La
información disponible sobre este método experimental nos dice que,
si bien nos permite alcanzar reservas de carbón previamente
inaccesibles, al mismo tiempo introduce todos los riesgos de
contaminación tan comunes a la explotación tradicional del carbón,
principalmente por medio de la liberación de grandes volúmenes de
dióxido de carbono, más la contaminación de los acuiferos.
Tal
como en otros métodos de minería, la población queda expuesta a
contaminación del agua y del aire, envenenamiento con productos
altamente tóxicos, daño potencial a las edificaciones, impacto
ambiental producido por cañerías e instalaciones de superficie, y
un pasivo ambiental que deberán absorber las futuras generaciones.
Referencias
(1)
Review of underground coal gasification technologies and carbón
capture.
Stuart
J Self, Bale V Reddy and Marc A Rosen
(2)
Best practices in Underground Coal Gasification
Elizabeth
Burton, Julio Friedman, Ravi Upadhye
Lawrence
Livermore National laboratory
