Hidratos de metano

Introduccin

Los hidratos de metano constituyen una potencial fuente de energa, que cobra cada vez mayor importancia dado el progresivo agotamiento de los recursos energticos del planeta [1]. Los hidratos de carbono consisten en compuestos de inclusin cristalinos (clatratos) de agua y metano, similares al hielo, en donde las molculas de agua forman una estructura tridimensional (anfitrin) que aloja en su interior la molcula de gas metano (husped). Una composicin tipo estara formada por 5,75 molculas de agua que rodean una molcula de metano. Su formacin tiene lugar a bajas temperaturas (< 0C) y presiones moderadas o altas. Los yacimientos de hidratos de metano se encuentran en las plataformas continentales de los mares y ocanos, y el manto de las zonas rticas [3]. Intervalos tpicos de formacin de hidratos de metano son profundidades entre 280 4000 m, temperaturas entre 273 (280 m) y 296 K (4000 m), y presiones entre 4,14 (280 m) y 41,4 MPa (4000 m) [2-4].

Como se produce la energia a partir del recurso renovable o no renovable

En el medio marino, se explica su formacin de una forma un tanto compleja. El metano que resulta de la descomposicin de los organismos vivientes en el agua, reacciona con el agua a punto de congelarse formando hidratos, que despus se aposentarn en los fondos marinos.La reaccin se produce en condiciones de presin y temperatura particulares. El hidrato de metano es particularmente inestable.

Exploracin y produccinLa obtencin de metano a partir de sus hidratos plantea una serie de problemas tcnicos. Un primer problema est relacionado con la adecuada deteccin y cuantificacin de los yacimientos. El mtodo ms utilizado consiste en la realizacin de perfiles de reflexin ssmico, concretamente en el procedimiento denominado BSR (Bottom simulating reflector, reflexin simulada del fondo), que distingue entre diferentes capas del sustrato geolgico en funcin de su mayor o menor impedancia acstica. Una vez detectado el yacimiento, interesa igualmente determinar la naturaleza de los sedimentos minerales a los que se encuentra asociados, normalmente mediante prospeccin y extraccin de muestras in situ. El yacimiento de hidrato de metano puede estar constituido por una gran bolsa separada o en cambio (y esta es la situacin ms frecuente), presentarse ocupando los espacios entre los diferentes estratos sedimentarios. La importancia del sedimento no debe infravalorarse puesto que resulta ms sencilla la extraccin del hidrato de metano si el grano del sedimento es grueso en lugar de fino. En este ltimo caso se requiere ms tiempo y el esfuerzo econmico es sensiblemente superior. Asimismo, la naturaleza qumica del sedimento (e.g. hierro, aluminio, etc.) influye en el hbito cristalino del hidrato y en su facilidad de nucleacin y cristalizacin, y por ende, en su potencial descomposicin. Una lnea de investigacin actualmente en desarrollo y de gran inters trata de determinar en laboratorio los intervalos de estabilidad (presin, temperatura, composicin, difusin) de los hidratos de metano en diferentes medios porosos y de composicin qumica. De esta manera, se pueden determinar las cinticas de formacin/descomposicin y el efecto cataltico de las potenciales impurezas. Estos datos poseen un extraordinario valor con vistas a evaluar el potencial de explotacin real del yacimiento.

No obstante, el principal problema econmico consiste en la extraccin del metano de su hidrato para su separacin y aprovechamiento posterior. Las dos opciones son la despresurizacin o el calentamiento directo. La primera alternativa se considera la ms factible desde un punto de vista econmico y parece ser la que ya se est aplicando en algn yacimiento en Siberia [7]. La segunda va requiere calentar el yacimiento, lo cual puede hacerse introduciendo un agente de calefaccin (e.g. vapor de agua). Sin embargo, las elevadas profundidades a las que es necesario perforar (> 300 m) hacen inviable la aportacin de calor directamente desde la superficie al fondo del yacimiento debido a las prdidas energticas producidas durante el transporte. Una solucin ingeniosa sobre este problema y que podra hacer viable la alternativa del calentamiento directo es la sugerida por la empresa americana Precision Combustion [1,8]. Esta empresa ha desarrollado una caldera que podra introducirse directamente en el yacimiento, generando el calor necesario para fundir el hidrato liberando el metano. La caldera incorpora una tecnologa propia de combustin cataltica basada en un catalizador de platino, que permite realizar una combustin controlada a baja temperatura dentro del yacimiento (por la presencia del catalizador). De acuerdo con sus clculos, la caldera slo consumira un 15% del metano liberado para generar calor, siendo el balance econmico un 50% ms favorable que la posibilidad de introducir calor directamente desde la superficie. Esta empresa tambin afirma que esta tecnologa permitira eliminar CO2 del medio ambiente y secuestrarlo dentro del yacimiento de hidrato de metano. Las razones que aportan es la mayor estabilidad del hidrato de CO2 con relacin al de metano, existiendo incluso a temperaturas mayores. Asimismo, el calor de formacin del hidrato de CO2 (exotrmico) es mayor que el calor de disociacin del de metano (endotrmico), siendo factible la posibilidad de secuestrar o almacenar el CO2 generado en la combustin e incluso, introducirlo desde la superficie. No obstante, la empresa advierte que la tcnica se ha desarrollado a nivel de laboratorio y se encuentra todava en fase de explotacin tcnica real. Como se puede apreciar, el volumen existente de hidratos de metano y la previsible escasez de recursos energticos a medio plazo ha convertido a la investigacin sobre tcnicas de explotacin en un campo con un ya hoy brillante presente.

Actualmente el desafo para la explotacin de los hidratos de metano, corresponde a la tecnologa que permita la liberacin del metano. La forma ms obvia es aplicar calor sobre la estructura de hielo y esto requiere de una buena cantidad de energa. Actualmente se estn desarrollando proyectos que presentan nuevas alternativas, tales como la inyeccin de dixido de carbono para desplazar el metano contenido en los hidratos. Esta alternativa, que actualmente se encuentra en fase experimental, es muy prometedora porque tiene la gran ventaja de secuestrar el carbono en el fondo del mar, evitando que llegue a la atmosfera, y en consecuencia, pueda contribuir al efecto de invernadero.

Otra opcin para la explotacin de los hidratos de metano, es la perforacin del lecho marino con el objeto de disminuir la presin y desestabilizar los hidratos. Esto resultara ms fcil pero implica el riesgo de desestabilizar el lecho marino, provocando ya sea, una fuga masiva de metano o deslizamientos de tierra en los litorales. Tambin se ha pensando en la posibilidad de extraerlos directamente en su forma original cristalina para ser procesados en la superficie. Otra opcin propuesta, ha sido la inyeccin de un inhibidor qumico, como metanol o glicol, que permita su liberacin. De otra parte, el transporte del metano tambin es un reto puesto que sus yacimientos se encuentran principalmente en los litorales y la distancia en que estos se encuentran de las costas es considerable.

yacimientos, ubicacion geogrfica LOS HIDRATOS DE METANO SE ENCUENTRAN EN LOS SEDIMENTOS

MARINOS DE LO MARGENES CONTINENTALES Y EN EL PERMAFROST

El estimado global de reservas para el planeta se estima hasta ahora en 3 trillones de toneladas de hidratos de metano, equivalentes al consumo anual actual de gas natural para los proximos 1000 aos, o si se tratase hipoteticamente de la unica reserva de combustible fosil disponible en el mundo alcanzaria para mas de 100 aos de explotacion a los niveles actuales de consumo de energia total del planeta.

Los ecologistas, sin embargo, ven futuro en los hidratos de metano ya que, aunque todavia se encuentran bajo investigacion los metodos mas adecuados para extraer el gas de los hidratos subterraneos, se preve la explotacion con una combinacion de despresurizacion mediante pozos y con la inyeccion de dioxido de carbono que libere el metano y lo sustituya en los yacimientos, contribuyendo asi a retirar el CO2 atmosferico y mitigando el impacto ambiental que puede significar la liberacion de metano a la atmosfera, que dicho sea de paso es veinte veces mas potente que el dioxido de carbono como gas invernadero.

Economia nacional e internacional - costos, produccinEn Colombia no se han llevado a cabo investigaciones significativas sobre el tema, posiblemente debido a que al igual que otros pases como Venezuela, existen reservas de petrleo, pases como Chile que no cuentan con estas fuentes de hidrocarburos estn desarrollando investigaciones importantes sobre el tema al igual que pases como Estados Unidos, Canad, Rusia, India y Japn entre otros.

Se calcula que la cantidad de hidratos de metanos duplica las reservas existentes de todos los hidrocarburos juntos, de ah que est tomando el nombre de oro blanco, ya que muy probablemente va ser el sustituto del petrleo y el gas natural cuando estos se agoten.

La gran cantidad de hidratos de metano ya es una preocupacin, aun sin ser intervenido por el hombre. El metanos se libera constantemente en el fondo del mar y buena parte llega a la atmosfera en forma natural, pero el incremento en la temperatura del mar podra causar una liberacin colosal del metano que incrementara simultneamente la temperatura de la atmosfera, esto se convertira en un circulo vicioso que incrementara a su vez la temperatura del los mares repitiendo el ciclo con consecuencias sumamente peligrosas en cuanto al cambio climtico se refiere.