Evaluación de la Gasificación de Carbón

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 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

http://www.journal-ijeee.com/content/pdf/2251-6832-3-16.pdf

(2) Best practices in Underground Coal Gasification Elizabeth Burton, Julio Friedman, Ravi Upadhye Lawrence Livermore National laboratory

http://web.archive.org/web/20100606133752/http://www.purdue.edu/discoverypark/energy/pdfs/cctr/Be
stPracticesinUCG-draft.pdf