Durante el último siglo se ha estado perforando la Tierra para obtener de ella carbón, petróleo o gas natural para así satisfacer las crecientes necesidades energéticas. Pero ahora cuando ya se sabe que esas reservas, fácilmente accesible, comienzan a extinguirse, se ha iniciado una búsqueda de otras fuentes fósiles hasta ahora desconocidas.

Es así como recientemente USA ha comenzado la extracción de "gas metano" contenidos en los esquistos, atrapado entre los pequeños poros de las rocas sedimentarias de barro y arcilla (El gas natural de esquistos y las aguas subterráneas). Para ello ha sido necesario perforar hasta tres mil o más metros de profundidad, para luego instalar una cañería por la que se introduce agua a gran presión, más una mezcla de diversas substancias químicas necesarias para proteger las cañerías. Con ello se consigue suficiente presión hidráulica en la profundidad como para fracturar los esquistos, entre las cuales se escabulle el gas que luego sale hacia la superficie a través de una segunda cañería paralela. Más recientemente para incrementar el rendimiento, a esta perforación vertical se ha añadido otro proceso de perforación adicional, llamado perforación "direccional u horizontal", cuyo objetivo es extraer de una mayor extensión esquistos, más gas metano. Es decir, ya habiendo llegado a la capa sedimentaria (a 3 mil metros de profundidad o más), se cambia de rumbo de la perforación, haciéndolo horizontalmente. Con ello se logra dentro de la misma capa, incrementar el fraccionamiento hidráulico, aumentando enormemente el escurrimiento de metano a la superficie (ver figura). En USA el proceso ha sido tan exitoso que se ha ido extendiendo en diversas zonas, llegando ya a abastecer más del 50% de las necesidades energéticas del país. Muchos optimistas aseguran que Estados Unidos va a llegar a autoabastecerse de energía, ya que la Agencia Internacional de Energía, afirma que existirían reservas de gas por más de 400 trillones de metros cúbicos, que en teoría asegurarían las necesidades de gas para USA por los próximos 300 años. Similares reservas han sido encontradas también en otros países, como China, Argentina, Sud África y México.

Pero ahora se agrega otra posibilidad de aún mayor dimensión. No se trata de extraer solo gas metano, como se ha hecho hasta ahora con los esquistos, si no una mezcla de gases de diversos usos. Se trata de explotar depósitos de carbón, acumulado en profundidades bajo la tierra. Por su inaccesibilidad, hasta ahora no había sido posible ni pensar en ello. Pero nuevas tecnologías no hacen necesario extraer el carbón, sino que basta con gasificarlo in-situ, allí donde se encuentra y luego proceder a recolectar en la superficie los gases que se producen. Para ello hay que cavar a profundidades entre 300 a 500 metros, o más, según donde se encuentre el depósito y montar una tubería. Ya instalada se procede a incrementar la temperatura del carbón, reduciéndolo a gas, el que posteriormente se extrae por otro conducto paralelo. Es lo que se ha llamado Gasificación del Carbón Bajo Tierra (Underground Coal Gasification, o UCG). Para el proceso es necesario perforar e instalar dos profundas tuberías hasta alcanzar la capa carbonífera. Por uno de ellos se inyecta una mezcla de oxidantes (aire, oxígeno o vapor) para desencadenar la combustión del carbón, mientras que por la segunda, perforada a alguna distancia, comienza a salir el producto gaseoso, constituido por una mezcla de varios gases: metano o gas natural (CH4), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO) e hidrógeno. El primero se puede quemar como para producir electricidad o directamente para el consumo del hogar, mientras el hidrógeno, el metano y el CO, constituyen importantes materias primas, tanto para la industria química (producción de amonio y fertilizantes), como también para fabricación de diesel sintético, mientras que el hidrógeno se puede utilizar en la producción de combustible para el transporte.

Un poco de historia

La idea de extraer el carbón por gasificación desde las profundidades de la tierra, no es nueva. Fue en 1868 Sir William Siemens en Inglaterra, presentó por primera vez la idea en la Chemical Society de Londres. Más tarde, durante las siguientes dos décadas, el ruso Dmitri Mendeleyev, en base a las ideas de Siemens, desarrolló la metodología necesaria. Entre 1919 y 1910. El americano Anson G. Betts patentó el proceso. En 1912, bajo la dirección del premio Nobel, William Ramsay se planificó la primera aplicación experimental, lo que no se pudo concretar debido al comienzo de la Primera Guerra Mundial.

En 1913 el ruso Vladimir Lenin, conoció el proceso descrito por Ramsay y a propósito de ello describió un artículo en el diario de Pravda, con el título de "Gran Victoria de la Tecnología". Afirmaba que ella prometía liberar a los trabajadores soviéticos del pesado trabajo de las minas de carbón, al substituirlo por su gasificación in-situ. Entre 1928 y 1939 se iniciaron los primeros ensayos en la Unión Soviética. Al principio fue un fracaso, logrando el primer ensayo exitoso en 1935 en Horlivka. Después de la Segunda Guerra Mundial, la Unión Soviética disponía de cinco plantas industriales en plena actividad.

Mientras tanto, entre los años 1949-1959, en los países europeos ya se comenzaba a ensayarlo: en Bélgica, Francia, España e Inglaterra. También en USA, Nueva Zelandia, Australia y China.

En qué consiste

El proceso UCG convierte el carbón en gas, el que es extraído a través de una segunda tubería. El proceso se inicia agregando por la primera cañería, diversos oxidantes (aire, oxígeno o vapor) con lo que se inicia la combustión. Durante ella la temperatura alcanza entre 700 a 900 grados centígrados. El calor trasforma el carbón en gas y genera como producto final una mezcla de gases constituida por CO2, H2, CO, CH4 (metano), más pequeñas cantidades de diversos contaminantes, como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y sulfuros de hidrógeno (figura).

Otra alternativa ha sido desarrollada posteriormente, a través de una perforación lateral que conecta ambas cañerías ya descritas. En el año 2003, el primitivo procedimiento UCG, desarrollado por la Unión Soviética, ha sido perfeccionado por Ergo Exergy y ensayado en Linc, en el lugar denominado Chinchilla. En el 2007 se ha instalado otra planta en Majuba, en Cougar Energy en el 2010. Otras plantas ya están planificadas o funcionando con la nueva tecnología: Nueva Zelandia, Canadá y Estados Unidos y también una en Chile (ver mapa, figura). Se estima que en estos depósitos bajo tierra hay muchas veces más carbón que todo lo explotado hasta ahora en la superficie del mundo o sus cercanías.

En resumen, el Consejo Mundial de Energía afirma que se podría extraer entre el 15 al 20% del total del carbón existente, lo que se estima en 18 trillones de toneladas. Potencialmente el UCG podría liberar la energía necesaria para satisfacer las necesidades energéticas mundiales, al ritmo de consumo actual, por los próximos 1000 años.

Con estas perspectivas a los industriales se les hace agua la boca, pero el pronóstico climático es terrorífico. Recientemente El Panel del Cambio Climático Intergubernamental, ha manifestado que el mundo para al menos mantener la temperatura por debajo del incremento de 2°C que se anticipa a futuro, se necesitaría limitar la actual emisión de carbón a menos de la mitad de la actual. La mayor parte de los análisis climáticos que se han realizado, estiman que al ritmo actual de consumo de combustibles fósiles, se llegaría en los próximos años a un inaceptable calentamiento (El cambio climático será abrupto e irreversible).

Como decidir el dilema

¿Habrá que dejar tranquilas las reservas carboníferas donde están, o por el contrario, previamente desarrollar un método industrial que permita capturar el CO2 en el lugar de producción, para luego almacenarlo en un lugar seguro? En el caso de la tecnología UCG, el problema es doble; primero habría que capturar el CO2 cuando se quema el carbón y luego también cuando el metano resultante se queme en las plantas eléctricas (¿Será posible la energía fósil limpia?).

Especialistas en climatología, como Myles Alien de la Universidad de Oxford, argumentan que la única alternativa para llegar a utilizar esas reservas es contar con una segura tecnología de captura del carbón y su subsecuente almacenaje (CCS). Es allí donde precisamente la UCG tiene algo que ofrecer. Al quemar el carbón in-situ, quedan grandes espacios vacíos, que serían lugares ideales para enterrar el CO2 capturado. Además la infraestructura creada para traer el gas de carbón a la superficie, purificarlo y distribuirlo a las plantas eléctricas, sería también el lugar ideal para tomar y llevar el CO2 a lugares lejanos.

Hasta ahora no se ha avanzado en las tecnologías apropiadas para capturar y almacenar el carbón (CCS). Así por ejemplo, recientemente (a fines del 2012) el gobierno de Inglaterra desechó la construcción de una planta que planeaba quemar carbón y enterrar el CO2 producido bajo fondo del Mar del Norte.

Ya en el año 2007, el Massachusetts Institute of Technology en Boston, habiendo estudiado el problema, había anticipado que no antes del 2030 se podría disponer de una tecnología apropiada para el CCS. Desde entonces no se ha notado ningún progreso. Desgraciadamente no puede iniciarse el UCG, sin el desarrollo previo del CCS.

° Para saber más: Fred Pearce, New Scientist, Febrero 15; 2014, pp 36-41