La técnica de la fracturación hidráulica (fracking)

Recientemente el Servicio Geológico de Estados Unidos ha decidido incluir, por primera vez en la historia, a los terremotos de origen humano para sus mapas de peligrosidad sísmica. El motivo que les llevó a esta decisión fue el hecho de que aproximadamente 7 millones de personas viven o trabajan en regiones del centro y este del país, donde este tipo de temblores pueden causar daños de importancia. La sismicidad inducida es un problema real en muchas regiones del planeta que nos llevan en Hombre Geológico ha recordar una de las técnicas de explotación de hidrocarburos más polémicas: la fracturación hidráulica o fracking.

USA_sismica
Mapa de peligrosidad sísmica en Estados Unidos (sin Alaska ni Hawai) para el año 2016, a la izquierda basada en los terremotos naturales y a la derecha a partir de terremotos naturales o inducidos (USGS).

Rasgos generales

Los hidrocarburos son sustancias orgánicas formadas a partir de la materia orgánica que quedó enterrada y preservada en el subsuelo durante millones de años. En todo ese lapso de tiempo sufre una serie de transformaciones que la llevan a constituir lo que ahora conocemos como petróleo y/o gas. Los hidrocarburos tienen un ciclo particular que empieza en una roca sedimentaria rica en materia orgánica (roca madre), y finaliza en otra roca diferente (a veces la misma roca madre) en la que se acumula por una trampa de petróleo y a la que llamamos roca almacén. Por tanto el hidrocarburo sufre una migración desde la roca madre hasta la roca almacén que es posible gracias a la porosidad de las rocas y a su permeabilidad. Pero en algunos casos la roca madre es demasiado impermeable y no permite que el hidrocarburo confinado en ella pueda desplazarse con facilidad. A estos yacimientos los llamamos yacimientos no convencionales, y dado que las rocas más habituales suelen ser lutitas, esquistos o pizarras (en inglés shale), al hidrocarburo lo llamamos shale gas, erróneamente traducido en español como «gas de esquisto». Y si queremos obtener este hidrocarburo confinado en la roca debemos aumentar su permeabilidad, lo que lo conseguimos inyectando un fluido a alta presión para crear una serie de fracturas en la roca. A esta técnica la conocemos como fracturación hidráulica o fracking y se utiliza tanto en reservorios de baja permeabilidad como en reservorios de permeabilidad media.

yacimientos_convencionales
Esquema de los diferentes tipos de yacimientos de petróleo que existen, incluyendo los denominados yacimientos no convencionales (fuente: web.ecologia.unam.mx).

Para explotar un yacimiento no convencional se siguen una serie de fases de las que la fracturación hidráulica solo es una. Y no precisamente la principal. Lo primero que hay que hacer, una vez se tienen los permisos pertinentes, es llegar a la roca de interés, para lo cuál se perfora un pozo vertical que llegue al yacimiento y después un segundo pozo, horizontal, que la atraviese. Esta fase de perforación es crucial no solo porque nos hace llegar a nuestro objetivo, sino también porque en ella se pueden atravesar acuíferos más superficiales que podrían ser contaminados durante la explotación, motivo por el que la ley obliga a utilizar una doble o triple capa que aísle al máximo el interior del pozo de la roca circundante. Una vez tenemos ya el pozo es cuando se lleva a cabo la fase de fracturación hidráulica, consistente en inyectar, como ya hemos dicho antes, un fluido a una presión suficiente para poder romper la roca. Esta parte dura solo entre 3 y 5 días, aunque puede llegar a las dos semanas si la naturaleza de la roca así lo requiere, y normalmente solo se hace una vez en la vida del pozo. Después se recupera parte del fluido inyectado, aproximadamente el 60%, en los 4 días siguientes a la fracturación, junto con hidrocarburo y, a veces, también con agua que ya había en la roca previamente. De esta manera, tras horas o días el pozo ya está listo para producir como cualquier yacimiento convencional. Y aunque cueste creerlo, una vez realizada la fracturación hidráulica el pozo puede producir durante décadas.

La fracturación hidráulica es una técnica de explotación activa que requiere de un fluido que debemos inyectar, un fluido que por lo general es una mezcla de agua y arena (99.5%) con productos químicos (0.5%). El agua es por tanto el constituyente principal y sirve precisamente para romper la roca al inyectarla a gran presión, mientras que la arena está como propante, es decir, para impedir que las grietas puedan cerrarse y así facilitar el flujo del hidrocarburo. Este agua, al finalizar la fracturación, es en parte recuperada y puede ser reutilizada en otros pozos, pero también puede ser vertida al medio si antes ha sido correctamente tratada. Pero sin duda lo que más interesa y preocupa son los productos químicos empleados, una cuestión delicada dentro de la fracturación hidráulica, más si tenemos en cuenta que en algunos países las empresas no están obligadas a divulgar la lista de aditivos químicos que utilizan. Por fortuna en España no es el caso, ya que aquí la ley obliga, al igual que en Reino Unido (no en Estados Unidos, donde esta decisión depende de cada estado), a que las empresas digan con qué productos trabajan. Gracias a ello sabemos que muchas de esas sustancias químicas las encontramos en productos de limpieza habituales e incluso en otras industrias como la alimenticia. Y no, no se usa ni benceno, ni tolueno, ni etilbenceno ni xileno (BETEX), todas ellas sustancias muy tóxicas cuyo uso está terminantemente prohibido.

fracking_esquema
El fracking es una técnica empleada para aumentar la porosidad de las rocas y extraer de ellas gas shale. Explicación esquemática de cómo funciona la técnica de la fracturación hidráulica (fuente: periodistadigital.com).

La fracturación hidráulica no es una técnica nueva, ni mucho menos. El primer tratamiento experimental de fracturación hidráulica tuvo lugar en 1947 y se llevó a cabo en Kansas, y dos años después, en 1949, se aplicó por primera vez con fines comerciales de manera satisfactoria en Oklahoma. Entonces, ¿por qué está tan en boca de todos en los últimos años? Porque la subida del precio del petróleo, junto con la mejora en las tecnologías, ha permitido que se pueda emplear de manera económicamente viable en una gran cantidad de yacimientos que hasta hace unos años no se podían explotar. De hecho actualmente la técnica es muy empleada en algunos países como Estados Unidos, donde gracias a ella se han aumentado las reservas de petróleo en un 11% y de gas natural en un 47%, mientras que en Polonia se cree que sus reservas podrían hacerla energéticamente independiente. Pero no todos los países optan por la fracturación hidráulica, ya que algunos como Francia tienen terminantemente prohibido su uso, igual que algunos estados de Estados Unidos (como Vermont o Nueva York). Pero volviendo a Francia, debemos aclarar que en este caso el país galo la tiene prohibida porque no necesita de otra fuente de energía.

fracking_europa
El fracking es una técnica muy polémica y muchos países se han opuesto abiertamente a ella. Mapa de la situación del fracking en Europa en julio de 2015 (fuente: dw.com).

Riesgos y beneficios

Como toda actividad humana, la fracturación hidráulica tiene un impacto negativo en algunos aspectos de nuestra vida y del medio ambiente, aunque también tiene sus beneficios. Dentro de los impactos negativos están los habituales impactos paisajísticos, de los que no hablaré aquí como tampoco trataré los beneficios económicos centrados en los puestos de trabajo que pueda traer. Pero sí me gustaría aclarar tres cuestiones que no son verdad. La primera es que según sus defensores, el shale gas es el hidrocarburo más limpio que existe, por lo que su extracción y uso trae beneficios medioambientales de cara a combatir el calentamiento global. En ese sentido he de decir que no he encontrado nada que confirme esa afirmación, por lo que me veo en la obligación de decir que no es cierta y que el shale gas no es muy diferente del gas natural o del petróleo. Pero también en el lado de los detractores tenemos afirmaciones falsas, ya que por un lado advierten de la toxicidad de las sustancias empleadas, algo que no es del todo cierto y que parte de la idea de que se usa BETEX, que ya hemos dicho que está prohibido. Tampoco es cierto que se requiera para fracking una enorme superficie de explotación. En realidad esto solo es cierto en determinados casos, ya que muchas veces la superficie que requiere esta técnica no es excesivamente grande. Y dicho eso vamos a ver una serie de asuntos de interés que son exclusivos de esta técnica y que sí son beneficiosos o perjudiciales.

fracking_ohio
Planta de extracción de hidrocarburos no convencionales mediante la técnica de la fracturación hidráulica en el condado de Columbiana, en Ohio (fuente: dcbureau.org).

Lo primero que debemos tener en cuenta de la fracturación hidráulica es que con ella estamos cambiando el estado de esfuerzos de la región porque en realidad estamos aplicando una nueva fuerza en forma de presión. De esta manera podemos afectar a fracturas preexistentes en el terreno que pueden moverse y causar terremotos (sismicidad inducida). Los terremotos generados normalmente son de poca magnitud (Mw<3), equivalentes a la vibración que sentimos cuando un camión pasa a nuestro lado y que además corresponden con el límite de detección de una persona normal. Y antes de que digáis nada me gustaría aclarar que sí, que hay terremotos más grandes de estos valores que están asociados con actividades humanas de inyección de fluidos, como fueron el terremoto de Denver (Colorado) de 1967 (Mw 4.7), el terremoto de Oklahoma de 2011 (Mw 5.7) y la crisis sísmica del proyecto Castor de 2013 (Mw 4.2), pero ninguno de ellos estaba relacionado con el fracking.

sismicudad_inducida
Acumulación de terremotos de M ≥ 3 in el este y centro de Estados Unidos (izquierda) y localización de sus epicentros (derecha) para el intervalo 1967–2012 (Ellsworth, 2013).

Otro aspecto negativo de la fracturación hidráulica es que requiere ingentes cantidades de agua. Estamos hablando de una media de 15 millones de litros por cada pozo, una cantidad que parece enorme, pero lo cierto es que hay cálculos que afirman que la cantidad de agua necesaria para explotar un pozo durante una década es equiparable a la que se necesita para regar un campo de golf durante un mes. Y es que no debemos olvidar dos cuestiones de la facturación hidráulica: que solo la llevamos a cabo durante unos días y que la mayor parte del agua empleada se recupera como reflujo, aunque este problema sí puede ser especialmente grave en áreas con un régimen hídrico negativo. Y esto nos lleva al siguiente problema relacionado con el agua utilizado, y es el tratamiento una vez se ha recuperado. Ya anticipábamos que se puede volver a reutilizar o que puede ser vertida si cumple la normativa, pero en ambos casos necesitamos tratarla antes, y eso significa que tendrá que permanecer almacenada en balsas durante un tiempo, con el riesgo que eso conlleva (véase el caso de Aznalcóllar).

aznalcollar_trabajadores
Tras el desastre de Aznalcóllar los trabajos de minimización de daños y retirada de contaminación fue llevada a cabo por la empresa responsable de la mina, la Confederación Hidrográfica del Guadalquivir y la Junta de Andalucía. Imagen de varios operarios trabajando en la retirada de lodos en Aznalcóllar (fuente: REUTERS).

El tercer aspecto negativo es el de la posibilidad de contaminación de acuíferos próximos. Lo primero que debemos aclarar en este caso es que normalmente los yacimientos no convencionales se encuentran a grandes profundidades, donde ya no hay acuíferos. No obstante sí es posible, aunque poco improbable, que el fluido inyectado llegue a una falla y ascienda por ella hasta afectar a un acuífero y contaminarlo, caso que se evita habiendo hecho un trabajo previo para conocer bien la geología de la zona. Pero también es posible que un acuífero más superficial sea contaminado durante la primera fase de perforación, en cuyo caso también tenemos una forma de evitarlo, y es que recordemos que la primera porción del entubamiento debe ser recubierta de una triple capa de acero y cemento con la que poder proteger los acuíferos que pueda atravesar el pozo. Pero el riesgo 0 no existe, y más cuando a veces no se aplica la normativa de manera correcta, principal causa de accidentes. Por ejemplo, en Pavillion (Wyoming), una mala construcción de un pozo que además tenía poca profundidad (372 m cuando lo normal es que haya el doble de distancia entre la capa a explotar y el acuífero), causó la contaminación por metano de fuentes de agua para consumo.

contaminacion_acuiferos
La contaminación de las aguas subterráneas implica en ocasiones complejos mecanismos de transporte de los contaminantes, que pueden llegar al acuífero por cuatro vías principales: infiltración, filtración, inyección o mediante captaciones (fuente: empresayeconomia.republica.com).

En cuanto a los beneficios, el principal beneficio es que convierte en reserva lo que antes era un recurso. Es decir, hace viable la extracción de hidrocarburos que hasta ese momento no era rentable económicamente. Por tanto, gracias a la fracturación hidráulica aumentamos la cantidad de petróleo y gas natural disponible, lo que siguiendo la ley de la oferta y la demanda se convierte en un abaratamiento de los precios, algo muy valioso si consideramos la gran dependencia de los hidrocarburos que tienen las sociedades actuales.

reservas_shale_gas
Reservas de shale gas estimadas en el mundo en 2010 según el Instituto Federal de Geociencias y Recursos Natuales de Alemania (Arnhold, 2013).

El fracking en España

Debido a que estamos viviendo un auténtico boom de la fracturación hidráulica, es inevitable que se produzcan intentos por traerla al país. Pero actualmente no existe una explotación, solo cuatro estudios de investigación, dos en Cantabria y dos en Burgos. ¿Y qué hay de la planta Castor? ¿No era fracturación hidráulica? La respuesta, lamentándolo mucho, es que no, no lo era. Si recordamos, cuando hemos hablado de la sismicidad inducida hemos dicho que esta es mayor en actividades de inyección de fluidos, y eso es precisamente lo que tuvimos en el proyecto Castor (imagen de abajo). Pero en este caso no se inyectaron aguas residuales en antiguos yacimientos ya agotados, algo que aún no se ha hecho en Europa, aunque sea una práctica habitual en Estados Unidos, sino que lo que se inyectó fue gas natural para aumentar la reserva estratégica del país en el famoso yacimiento de Amposta. El problema fue que en dicha inyección se sobrepasó con creces el caudal máximo aconsejado, con el que se reactivaron fallas de la zona que provocaron los terremotos que detectó la población civil.

proyecto_castor
El proyecto Castor fue un proyecto de inyección de hidrocarburos para aumentar la reserva estratégica nacional. En ella no se llevó a cabo el fracking, aunque sí que se provocó una sismicidad inducida que afectó a la costa porque no se cumplieron las medidas propuestas (fuente: extraconfidencial.com).

Conclusiones

La fracturación hidráulica es polémica y si uno busca en internet encontrará páginas que hablen desde una posición marcadamente partidista. Pero en esta cuestión no deberíamos hablar del fracking si o fracking no, sino que deberíamos dejar de lado nuestros prejuicios y decir que depende. Porque aunque normalmente no se suela tratar de esta forma, lo cierto es que esta técnica no es peligrosa, en el sentido de definición de qué es peligro (algo dañino por sí mismo), ya que la fracturación hidráulica no tiene porqué ser negativa, aunque sí entraña unos riesgos, como toda actividad humana. Y precisamente en ese sentido debemos tener en cuenta que, para minimizar un riesgo, lo mejor es llevar a cabo una correcta caracterización del mismo para poderlo minimizar o incluso anular antes de que ocurra. Por eso es importante el decir ¿fracking?, depende, porque lo importante no es si es bueno o malo sino en qué condiciones se va a aplicar. Porque si no se cumple la normativa entonces esta técnica sí puede entrañar riesgos, pero si se hacen las cosas bien no tienen por qué producirse accidentes mediombientales. Y la clave es, como con todo, hacer o no hacer las cosas bien.

Bibliografía

Álvarez Pelegry, E. y Suárez Diez, C. (2016): “Gas no convencional (shale gas): aspectos estratégicos, técnicos, medioambientales y regulatorios”. Orkestra – Instituto Vasco de Competitividad, Fundación Deusto, Marcial Pons. ISBN: 978-84-16402-94-6. 303 pp.

Arnhold, T. (2013): “Fracking: technology of the future, also for explosion protection”. Ex-Magazine, 99 10-13.

Cesca, S.; Grigoli, F.; Heimann, S.; González, A.; Buforn, E.; Maghsoudi, S.; Blanch, E.; & Dahm, T. (2014): “The 2013 September–October seismic sequence offshore Spain: a case of seismicity triggered by gas injection?”. Geophysical Journal International, 198, 941-953.

Ellsworth, W. L. (2013): “Injection-induced earthquakes”. Science, Vol. 341, pp. 142-149.

Equo: Qué es el fracking.

Fitzpatrick, J. and Petersen, M. (2016): “Induced Earthquakes Raise Chances of Damaging Shaking in 2016”. In USGS Web Blogs, Categories Featured and Natural Hazards.

Greenpeace: “Fractura hidráulica para extraer gas natural (fracking)“. Ver online.

Shale Gas España: Qué es el fracking, la fracturación hidráulica.

Verdon, J. P. (2014): “Signicance for secure CO2 storage of earthquakes induced by fluid injection”. Environmental Research Letters, 9, 10 pp.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Salir /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Salir /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Salir /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Salir /  Cambiar )

Conectando a %s