¿Puede Japón quemar hielo inflamable para obtener energía?

Son pioneros en una nueva tecnología que podría remodelar la energía mundial industria. Mejor aún, una tecnología que gira en torno a un recurso que Japón tiene en abundancia enterrado bajo el océano.

El gobierno japonés quiere quemar "hielo inflamable" para obtener energía.

Un nuevo tipo de energía

En todo el mundo hay hasta 2.800 billones de metros cúbicos de hidratos de gas que contienen metano, una mezcla congelada de agua y metano natural, según la Administración de Información Energética de los Estados Unidos.

Vastas reservas de este recurso se encuentran donde se combinan las altas presiones y las bajas temperaturas, es decir, enterradas dentro del denso permafrost ártico y bajo los fondos oceánicos profundos.

Hasta ahora, nadie está cerca de poder extraerlo comercialmente.

Japón está intentando. Entre 2002 y 2017, su gobierno gastó alrededor de $ 1 mil millones en investigación y desarrollo, según el Ministerio de Energía, Comercio e Industria.

"Hay dos razones por las que el gobierno desea desarrollar esta tecnología", dice Ryo Matsumoto. , profesor de geología en el Laboratorio de Hidratación de Gas en la Universidad Meiji de Tokio.

"El primero es asegurar los recursos energéticos: si pueden explotar un recurso doméstico, aumentarán su seguridad energética. El segundo es que están tratando de reducir las emisiones de dióxido de carbono de los combustibles fósiles".

El consumo de gas natural emite aproximadamente la mitad de la cantidad de dióxido de carbono que el carbón.

"Debido a que el gas natural es una fuente de energía más limpia, Japón desea aumentar la proporción de gas natural utilizado en toda la estructura energética . "

¿Qué es el hielo inflamable?

El hielo inflamable no se ve tan diferente de algo que podría usar para enfriar un cóctel, pero la similitud se detiene ahí.

Estos cristales de hielo contienen una notable cantidad de gas metano natural. Se estima que un metro cúbico de hidrato de gas congelado contiene 164 metros cúbicos de metano.

Mantenga un fósforo en el hielo y el gas se enciende para que en lugar de derretirse, arda. El problema con los hidratos de gas es que el gas es difícil de extraer.

El primer paso, sin embargo, es encontrar los hidratos. En Japón, eso no es hard.

"Japón es rico en reservas dentro de su zona económica exclusiva tanto en el lado occidental del Océano Pacífico como a lo largo del margen oriental en el lado del Mar de Japón", dice Matsumoto.

Los ingenieros tienen muy centrado en Nankai Trough, una depresión larga y estrecha a 50 kilómetros de la costa del centro de Japón, que había sido objeto de una extensa investigación durante muchos años.

Primera extracción

El equipo colocó el buque de perforación, Chikyu, sobre una formación llamada Daini Atsumi Knoll que se encuentra a 1.000 metros bajo el mar, al sur de la ciudad japonesa de Nagoya.

"Para extraer gas, el hidrato primero debe fundirse para que se separe en gas y agua", dice el Dr. Koji Yamamoto, líder del grupo de investigación para tecnología de desarrollo de campo en MH21.

El hidrato se derrite si se lo empuja fuera de su zona de estabilidad, lo que se puede lograr elevando la temperatura o disminuyendo la presión. Bombear agua caliente bajo el lecho marino para calentar los hidratos requeriría mucha energía, explica Yamamoto.

"Elegimos la despresurización como el método más efectivo".

Los ingenieros perforaron un pozo en el lecho marino y utilizaron una bomba sumergible para extraer agua de los sedimentos. "A medida que el nivel del agua en los sedimentos disminuye, la presión disminuye. Esto hace que los hidratos de los gases circundantes comiencen a separarse", dice Yamamoto.

El agua se vierte al mar y el gas liberado se canaliza a la superficie.

Acercándose al oro

El equipo de Yamamoto se convirtió en el primero en el mundo en extraer gas natural de las reservas de hidratos de gas mar adentro. Pero su operación fue de corta duración. La empresa se cerró después de unos días cuando la arena entró en la tubería.

A principios de este año, el equipo hizo un segundo intento.

Construyeron dos pozos de producción y recubrieron las tuberías con un polímero especial para reforzarlas contra la intrusión de arena. Un pozo todavía estaba cerrado por la arena, pero en el otro, el gas seguía fluyendo.

"Producimos una gran cantidad de gas, pero todavía no hemos encontrado una solución confiable para el problema de la arena", dice Yamamoto.

Rivalidad con China

Japón, por supuesto, no es el único país que observa el hielo inflamable.

Su antiguo rival China también espera encontrar un lugar relativamente limpio sustituto del carbón productor de smog.

Después de que se descubrieran reservas prometedoras en el Mar del Sur de China en 2007, el país extrajo con éxito los hidratos de gas mar adentro en mayo de 2017.

Estados Unidos extrajo gas natural de hidratos encerrados bajo la tundra congelada de la vertiente norte de Alaska, pero con su exceso actual de gas de esquisto barato, hay menos incentivos para invertir fuertemente.

A largo plazo, sin embargo, los hidratos de gas podrían tener un impacto dramático en el mercado global de gas.

Una prueba de extracción de hielo inflamable en el área Shenhu del Mar del Sur de China en Hainan, China, y hielo inflamable extraído de esta área.

A pesar de una cantidad de obstáculos tecnológicos que aún deben ser eliminados, Yamamoto sigue siendo cautelosamente optimista.

"Hace veinte años, nadie creía que el gas de esquisto pudiera utilizarse como fuente de energía. Ahora puede hacerlo. Con las técnicas que tenemos actualmente disponibles, es menos económico que el gas natural importado. Pero en el futuro, eso podría cambiar. "

¿Impacto ambiental?

¿Cuáles son los riesgos medioambientales de esta tecnología?

Una posibilidad es que la extracción podría desestabilizar el fondo del mar y enviar sedimentos cayendo por la ladera continental. En el peor de los casos, un deslizamiento de tierra submarino podría desencadenar un tsunami.

Yamamoto dice que la posibilidad de que esto ocurra es muy baja.

"El hidrato de gas no se derrite solo, necesitamos usar una fuente de energía externa. Cuando detengamos la energía entrada, el proceso se estabiliza automáticamente ".

El área en la que se centran los científicos japoneses es sísmicamente activa, y el equipo también ha detectado las cicatrices de los antiguos deslizamientos de tierra en el fondo del mar. Yamamoto dice que han abordado estos problemas instalando "dispositivos de monitoreo alrededor del área de prueba para detectar el hundimiento, lo que nos permite investigar el nivel de riesgo continuo".

Matsumoto está menos convencido.

"Si se produce un desastre, no podemos garantizar que podamos controlarlo dejando de inyectar energía o de cerrar el proceso de despresurización. El riesgo es mayor en Nankai Trough porque los sismólogos están advirtiendo de la posibilidad de un 'terremoto de megathrust' dentro de unas pocas décadas. "

Un terremoto de megathrust ocurre en los límites destructivos de las placas, y es el más poderoso de su clase con magnitudes que pueden exceder 9.

¿Fuga de gas?

Carolyn Ruppel, jefa del Proyecto de Hidratos de Gas del Servicio Geológico de los Estados Unidos, dice que es poco probable que una fuga de gas en el fondo del mar cause una catástrofe.

"La gente imagina que conduciría a un aumento las concentraciones de metano en la atmósfera y exacerban el calentamiento global. Pero hemos descubierto que el metano emitido en el fondo del mar, por debajo de unos 100 metros, muy raramente hace que llegue hasta la columna de agua ".

En cambio, el metano se disuelve en agua de mar y es consumido por bacterias que lo convierten en dióxido de carbono.

Ruppel señala la evidencia reunida durante el derrame de petróleo de Deepwater Horizon en el Golfo de México en 2010.

"Se emitió una gran cantidad de metano en el fondo marino. Los estudios posteriores determinaron que el metano no llegaba a la interfaz mar-aire y no se inyectaba en la atmósfera"

Eso no quiere decir que una fuga de metano sería inocua, agrega. "Podría aumentar las concentraciones de dióxido de carbono en el océano".

Además, aunque es más limpio que el carbón y el petróleo, el gas natural sigue siendo un combustible fósil que produce dióxido de carbono cuando se quema.

A los activistas ecologistas les preocupa que una nueva fuente de gas natural abundante y barato pueda ralentizar la adopción de tecnologías renovables como la solar y la eólica.

Knittel espera que el gas natural pueda actuar como un puente de combustible. "De alguna manera las energías renovables y el gas natural son complementos, ya que la confiabilidad del gas natural puede contrarrestar la intermitencia de las energías renovables".

El futuro

Hasta las pruebas de este año, dice Yamamoto, el gobierno japonés esperaba ver la producción comercial funcionando a finales de la década de 2020.

Según Yamamoto, ahora parece que esta fecha tendrá que ser retrasada en aproximadamente una década debido a que los costos actuales son demasiado altos para que la extracción de hidratos de gas sea comercialmente viable.

Su enfoque no es la economía, sin embargo.

"La tarea del gobierno es desarrollar las técnicas, recopilar los datos y proporcionar la información que las empresas privadas necesitarán".

La misión de extraer el gas natural de los hidratos no solo consiste en reducir las facturas de energía.

"Es una fuente de energía doméstica y por esa razón es muy importante para la futura seguridad energética de Japón".