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El calentamiento global y la industria
de exploración y producción
¿Hasta qué grado las emisiones de gases generadas por el hombre que contribuyen al
efecto invernadero pueden provocar un cambio climático? Esta pregunta ha dado lugar
a un intenso debate en todo el mundo. Los cambios continuos de la temperatura de la
Tierra, pronosticados por muchos científicos, podrían afectar radicalmente la manera
en que vivimos y hacemos negocios. Este artículo examina la evidencia y los argumentos acerca del calentamiento global y describe algunas de las acciones paliativas
que se están implementando en la industria de exploración y producción (E&P).
Melvin Cannell
Centro de Ecología e Hidrología
Edimburgo, Escocia
Jim Filas
Rosharon, Texas, EUA
John Harries
Facultad Imperial de Ciencia,
Tecnología y Medicina,
Londres, Inglaterra
Geoff Jenkins
Centro Hadley de Predicción
e Investigación del Clima
Berkshire, Inglaterra
Martin Parry
Universidad de Anglia Oriental,
Norwich, Inglaterra
Paul Rutter
Sunbury on Thames, Inglaterra
Lars Sonneland
Stavanger, Noruega
Jeremy Walker
Houston, Texas
44
Los científicos utilizan el lenguaje con cautela. A
menudo pecan por su reticencia a explayarse. A
mediados de la década de 1990, en el Segundo
Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus
siglas en inglés), los líderes científicos de todo el
mundo asintieron que “la suma de evidencias
sugiere una influencia humana discernible sobre
el cambio global.” En julio de 2001, para el Tercer
Informe de Evaluación del IPCC, los expertos concluyeron algo más. Considerando la nueva evidencia y tomando en cuenta las incertidumbres
que persisten, el panel declaró que “es probable
que la mayor parte del calentamiento global
durante los últimos 50 años se deba al aumento
en las concentraciones de gases que contribuyen
al efecto invernadero.”1 El IPCC define la palabra
“probable” como una probabilidad del 66 al 90%
de que la aseveración sea cierta.
Un importante e influyente segmento de la
comunidad científica global cree firmemente que
la actividad humana ha contribuido a una elevación de la temperatura promedio de la superficie
terrestre y al cambio climático resultante en todo
el mundo. Piensan que tal actividad puede estar
intensificando el llamado “efecto invernadero.”
Otros distinguidos científicos no están de
acuerdo, y algunos de ellos desestiman la visión
del IPCC por considerarla simplista.
El efecto invernadero y el efecto
invernadero acentuado
Efecto invernadero es el nombre que se da al
mecanismo aislante por el cual la atmósfera
mantiene la superficie terrestre a una temperatura sustancialmente mayor a la que tendría en
ausencia de atmósfera. Este efecto se puede
ilustrar comparando los efectos de la radiación
solar en la superficie terrestre y lunar. Ambas, en
términos generales, se hallan equidistantes del
sol, el cual genera la radiación que las calienta, y
ambas reciben cerca de la misma cantidad de
energía calorífica por metro cuadrado de sus
superficies. Sin embargo, la Tierra posee una
temperatura mucho más elevada (un promedio
global de 15ºC [59ºF], comparada con la de la
luna (-18ºC [-0.4ºF]). La diferencia se debe en
gran medida a que la luna casi no tiene atmósfera, mientras que la densa atmósfera de la
Tierra captura de manera efectiva calor que de
otro modo se propagaría al espacio.
Los climatólogos utilizan la analogía física del
invernadero para explicar cómo ocurre el calentamiento. La energía del sol, transmitida como
luz visible, pasa a través del cristal de un invernadero sin ningún obstáculo, es absorbida en primer lugar por el piso y los elementos que están
en el interior y luego se emite nuevamente como
radiación infrarroja.
Por su colaboración en la preparación de este artículo, se
agradece a David Harrison, Houston, Texas, EUA; Dwight
Peters, Sugar Land, Texas; y Thomas Wilson, Caracas,
Venezuela. En especial, se agradece al Centro Hadley de
Predicción e Investigación del Clima, Berkshire, Inglaterra,
por proporcionar gráficas que se utilizaron como base para
algunas de las cifras que aparecen en este artículo.
1. Climate Change 2001: The Scientific Basis: The
Contribution of Working Group I to the Third Assessment
Report of the Intergovernmental Panel on Climate
Change. Nueva York, Nueva York, EUA, Cambridge
University Press (2000):10.
Oilfield Review
Debido a que la radiación infrarroja no puede
pasar a través del vidrio tan fácilmente como la luz
del sol, parte de ella se retiene en el interior, y por
lo tanto se eleva la temperatura dentro del invernadero, generando artificialmente un ambiente
más cálido para estimular el crecimiento de las
plantas (derecha).
En el efecto invernadero natural, la atmósfera
de la Tierra actúa como los paneles de vidrio. La
energía que proviene del sol como radiación visible de longitud de onda corta pasa a través de la
atmósfera, tal como lo hace a través del cristal del
invernadero, y es absorbida por la superficie
terrestre, que luego la vuelve a emitir como radiación infrarroja de longitud de onda larga. La radiación infrarroja es absorbida por los gases que se
producen naturalmente en la atmósfera: vapor de
agua, dióxido de carbono [C02], metano, óxido
nitroso, ozono y otros, y luego se vuelve a irradiar.
Si bien parte de la energía se expande al espacio
exterior, la mayor parte se vuelve a irradiar hacia
la Tierra, calentando su superficie.2
El efecto invernadero acentuado ocurre cuando
las actividades humanas aumentan los niveles de
ciertos gases que se producen naturalmente. Si
visualizamos la atmósfera como una capa translúcida que aísla la superficie terrestre, notaremos
que el aumento de la concentración de estos
gases que producen el efecto invernadero es equivalente al aumento del espesor de la capa, intensificando sus propiedades aislantes (abajo).
La energía visible
que proviene del sol
pasa a través del cristal,
calentando el suelo
El cristal refleja parte de la radiación
infrarroja reemitida, la cual queda
atrapada en el interior del invernadero
> La analogía del invernadero. Un invernadero atrapa una parte de la energía
solar que llega a él, aumentando la temperatura interior y creando un
ambiente artificialmente más cálido.
> Efectos invernadero natural y acentuado. En el efecto invernadero natural (izquierda), los gases atmosféricos naturales contribuyen al calentamiento de
la superficie terrestre, al absorber y volver a irradiar parte de la energía infrarroja que proviene de la superficie. En el efecto invernadero acentuado (derecha), las mayores concentraciones de gas, causadas por la actividad humana, aumentan las cualidades aislantes de la atmósfera.
46
Oilfield Review
Constituyente
atmosférico
Fuente
Duración
100 años
Dióxido de carbono
Combustión de combustibles
fósiles y maderas
Cambios en el uso de las tierras
Metano
Producción y transporte de
combustibles fósiles
Desechos en descomposición
Agricultura
Disociación de los hidratos gaseosos
10 años
Óxido nitroso
Combustión de combustibles fósiles
Combustión de los desechos
150 años
Fluorurocarbonos
Producción
100 años
Nivel de ozono
a nivel del suelo
Transporte
Emisiones industriales
3 meses
Aerosoles
Generación de energía
Transporte
2 semanas
> Fuentes de emisión causadas por el hombre y duración de los
gases de efecto invernadero. Varios gases y aerosoles se emiten día a día en actividades comerciales, industriales y residenciales. El dióxido de carbono es el más importante, debido a su
abundancia y a su duración efectiva en la atmósfera, que es
cercana a 100 años.
Las emisiones de gases de efecto invernadero
causadas por el hombre se producen de varias
maneras. Por ejemplo, se libera dióxido de carbono a la atmósfera cuando se queman desechos
sólidos, madera y combustibles fósiles; petróleo,
gas natural y carbón. El metano es emitido por
desechos orgánicos en descomposición en sitios
de relleno sanitario, durante la producción y el
transporte de combustibles fósiles, a través de la
actividad agrícola y por la disociación de los
hidratos de los gases. El óxido nitroso se libera
durante la combustión de desechos sólidos y
combustibles fósiles (arriba, a la izquierda).
El dióxido de carbono es el más importante,
principalmente debido a que tiene una duración
efectiva en la atmósfera cercana a 100 años y a
que es el más abundante. Cada año, se emiten
más de 20 mil millones de toneladas cuando se
queman combustibles fósiles en aplicaciones
comerciales, de transporte y generación de energía. Otros 5.5 mil millones de toneladas se liberan durante los cambios de uso de las tierras,
como es el caso de la deforestación.3 La concentración de CO2 en la atmósfera se ha elevado en
más del 30% desde que se inició la Revolución
Industrial.
El análisis del aire atrapado en las capas de
hielo antártico indica que el nivel de dióxido de
carbono en la atmósfera en los días preindustriales
era de alrededor de 270 partes por millón (ppm).
Hoy, las lecturas tomadas en el Observatorio
Mauna Loa de Hawai, EUA, indican una concentración cercana a 370 ppm.4
Invierno de 2001/2002
Metano
24%
Óxido nitroso
10%
Dióxido de carbono
63%
Otros
3%
> Proyección del calentamiento relativo por los
diferentes gases de efecto invernadero durante
este siglo. De los distintos gases de efecto invernadero, se piensa que el dióxido de carbono será
el que causará un calentamiento global adicional
mayor, seguido por el metano y el óxido nitroso.
Las concentraciones de metano y óxido
nitroso, que tienen duraciones efectivas de 10 y
150 años, respectivamente, también han más que
duplicado las cantidades de metano y han elevado las de óxido nitroso en cerca del 15%
durante el mismo período. Ambos se encuentran
a niveles mucho más bajos que el CO2—el
metano a 1.72 ppm y el óxido nitroso a 0.3 ppm—
pero ejercen una influencia significativa debido a
su efectividad para atrapar el calor. El metano es
21 veces más efectivo en este sentido que el CO2,
mientras que, molécula por molécula, el óxido
nitroso es 310 veces más efectivo.5
El potencial de un gas para el calentamiento
global es una medida de su capacidad de provocar dicho calentamiento durante los próximos 100
años. El efecto de calentamiento de una emisión
adicional equivalente a 1 kg [2.2 Ibm] de un gas
de efecto invernadero liberado hoy en día—en
relación a 1 kg de CO2—dependerá de su duración efectiva, de la cantidad de radiación infrarroja adicional que absorberá y de su densidad.
En base a esto, los expertos calculan que durante
este siglo, el CO2 será responsable de casi dos
tercios del calentamiento pronosticado para el
futuro, mientras que el metano lo será de un
cuarto y el óxido nitroso de alrededor de una
décima parte (arriba a la derecha).6
Medición y modelado del cambio climático
Los científicos del IPCC creen que ya estamos
experimentando un efecto invernadero acentuado. Según los resultados de sus investigaciones, la temperatura promedio global de la
superficie terrestre aumentó en cerca de 0.6°C
[1.1°F] durante el último siglo. Ellos sostienen que
este aumento es mayor que el que puede explicarse por las variaciones climáticas naturales. El
panel considera que sólo hay entre 1 y 10% de
probabilidad de que la variabilidad inherente por
sí misma sea la causa de este nivel de calentamiento. La mayoría de los estudios sugiere que, a
lo largo de los últimos 50 años, la velocidad y la
magnitud estimadas de calentamiento debido al
aumento de las concentraciones de gases de
efecto invernadero por sí solo es comparable o
mayor al calentamiento observado.7
2. Esta descripción es una simplificación. De hecho, cerca
del 25% de la radiación solar es reflejada nuevamente
hacia el espacio antes de alcanzar la superficie terrestre
por las nubes, moléculas y partículas, y otro 5% es reflejado por la superficie de la Tierra. Otro 20% es absorbido
antes de alcanzar la Tierra por el vapor de agua, el polvo y
las nubes. El resto—sólo un poco más de la mitad de la
radiación solar entrante—es lo que absorbe la superficie
del planeta. La analogía del invernadero, aunque frecuentemente utilizada, sólo es exacta a medias. Los invernaderos cumplen su función principalmente al impedir el
proceso natural de convección.
3. Jenkins G, Mitchell JFB y Folland CK: “The Greenhouse
Effect and Climate Change: A Review,” Sociedad Real
(1999): 9-10.
4. Referencia 1: 12.
5. “The Greenhouse Effect and Climate Change: A Briefing
from the Hadley Centre,” Berkshire, Inglaterra: Centro
Hadley de Predicción e Investigación del Clima (Octubre
de 1999): 7.
6. Referencia 5: 7.
7. Referencia 1: 10.
47
Para comprender mejor los procesos físicos, químicos y biológicos involucrados, los científicos
que investigan las variaciones del clima diseñan
complejos modelos matemáticos del sistema climático terrestre. Luego, estos modelos se utilizan para simular los cambios pasados y predecir
las variaciones futuras. Mientras mejor se ajusten las simulaciones a los registros históricos del
clima creados de observaciones directas, más
confían los científicos en sus capacidades predictivas (abajo).
El gran esfuerzo por diagnosticar y predecir el
impacto del calentamiento global ha dado como
resultado simulaciones cada vez más sofisticadas. Por ejemplo, un modelo tridimensional (3D)
de última generación de la atmósfera oceánica
desarrollado en el Centro Hadley de Predicción e
Investigación del Clima, en Berkshire, Inglaterra,
parece replicar—con una precisión razonable—
la evolución del clima global durante fines del
siglo XIX y el siglo XX. Esta simulación coincide
con registros que muestran claramente que la
Comportamiento
observado
Comparación
y validación
Modelo de
sistema climático
Simulación
numérica
Comportamiento
pronosticado
Actualización y refinación del modelo
> Simulaciones del clima. Los científicos utilizan sofisticados modelos y simulaciones numéricas del sistema climático terrestre para confirmar los cambios de temperatura históricos y pronosticar los cambios futuros. Los resultados se validan
por comparación con las mediciones de temperatura reales. Estos análisis conforman una base para actualizar y afinar la confiabilidad de las simulaciones.
Anomalías de temperatura en °C
1.0
1.0
Modelo
Observaciones
0.5
0.5
0.0
0.0
–0.5
–0.5
Sólo factores naturales
1950
1900
Anomalías de temperatura en °C
–1.0
1850
1.0
Modelo
Observaciones
Sólo factores humanos
–1.0
2000 1850
1900
1950
2000
Modelo
Observaciones
0.5
0.0
–0.5
–1.0
1850
Factores humanos y naturales
1900
1950
2000
> Calentamiento global observado y simulado. Ni los efectos naturales ni los causados por el hombre
por sí solos dan cuenta de la evolución del clima de la Tierra durante el siglo XX. Sin embargo, mediante la combinación de ambos, el patrón observado se reproduce con una precisión razonable.
48
temperatura media de la superficie terrestre ha
aumentado en 0.6°C ± 0.2°C [1.1°F ± 0.4°F]
desde 1860, pero que el avance no ha sido constante. La mayor parte del calentamiento ocurrió
en dos períodos distintos—de 1910 a 1945, y
desde 1976—con pocos cambios en las tres
décadas transcurridas entre ellos.
Cuando los factores que tienen influencia en
el clima de la Tierra varían—concentraciones de
gases de efecto invernadero, pero también emisión de calor del sol, por ejemplo—ejercen una
“presión” sobre el clima (véase “Aumentos en la
presión del efecto invernadero,” página
siguiente). Una presión positiva produce calentamiento, mientras que una negativa resulta en un
enfriamiento. Cuando los investigadores del
Centro Hadley y del Laboratorio de Rutherford
Appleton, cerca de Oxford, Inglaterra, simularon
la evolución del clima del siglo XX, concluyeron
que, por sí mismas, las presiones naturales—
cambios en las emisiones volcánicas, emisión
solar y otros fenómenos—no podían explicar el
calentamiento de las décadas recientes. También
concluyeron que las presiones antropogénicas, o
causadas por el hombre, por sí solas eran insuficientes para explicar el calentamiento observado
desde 1910 hasta 1945, pero que fueron necesarias para reproducir el calentamiento ocurrido
desde 1976. Sin embargo, mediante la combinación de las dos simulaciones, los investigadores
pudieron reproducir el patrón de cambio de temperatura con una precisión razonable. La concordancia entre las variaciones de temperatura
observadas y simuladas tiende a confirmar que el
calentamiento del siglo XX es el resultado de una
combinación de factores naturales y externos
(izquierda).8
Además de examinar la temperatura media
global, los investigadores del Centro Hadley también compararon los patrones geográficos del
cambio de temperatura a lo largo de la superficie
terrestre. Utilizaron modelos para simular las
variaciones climáticas causadas por las concentraciones de gas de efecto invernadero y compararon la “huella” resultante de los patrones de
cambio surgidos de la observación. Existen notables similitudes entre la huella generada por una
simulación de los últimos 100 años de cambios
de temperatura y los patrones efectivamente
observados durante dicho período (página
siguiente).
A pesar de los muchos avances, el modelado
del clima sigue siendo una ciencia inexacta. Es
preocupante que, hasta el día de hoy, las simulaciones no pueden representar de manera adecuada ciertos mecanismos de retroalimentación,
especialmente aquéllos en los que participan las
nubes. Los investigadores como los que trabajan
Oilfield Review
Aumentos en la presión del
efecto invernadero
Observados
90˚ N
45˚ N
45˚ S
90˚ S
180˚ O
90˚ O
–1
–0.5
0˚
0
0.5
90˚ E
1
1.5
180˚ E
2
Simulados
90˚ N
45˚ N
45˚ S
90˚ S
180˚ O
90˚ O
–1
–0.5
0˚
0
0.5
90˚ E
1
1.5
180˚ E
2
> Cambios observados (arriba) y simulados (abajo) de la temperatura superficial del aire. Los modelos numéricos reproducen bastante bien los patrones
de temperatura global producidos por las mediciones del cambio de la temperatura del aire. Los valores aumentan de positivos a negativos, a medida
que la escala de color pasa de azul a rojo.
en el Centro Hadley, no pretenden que la concordancia entre los cambios de temperatura observados y simulados impliquen un modelo climático
perfecto, pero si las sofisticadas simulaciones
actuales del cambio climático siguen coincidiendo estrechamente con las observaciones, los
científicos confiarán en mayor medida en sus
capacidades de predicción.
El punto de vista opuesto
No todos los científicos aceptan las conclusiones
del IPCC. Muchos investigadores distinguidos
argumentan que el enfoque del panel es demasiado simplista. Por ejemplo, el Dr. Richard
Lindzen, profesor titular de la Cátedra Alfred P.
Sloan de Metereología del Instituto Tecnológico
de Massachussets (MIT, por sus siglas en inglés)
de Cambridge, EUA, sugiere que las nubes que se
encuentran sobre el trópico actúan como un ter-
Invierno de 2001/2002
mostato y que cualquier calentamiento futuro
debido al aumento de la concentración de dióxido de carbono sería significativamente menor a
lo que predicen los modelos actuales.
Los científicos han planteado fuertes objeciones en el sentido de que incluso los modelos
sofisticados no describen adecuadamente la
complejidad de los mecanismos en juego. Un
grupo de investigadores del Centro HarvardSmithsonian de Astrofísica de Cambridge,
Massachussets, por ejemplo, plantea que hay
demasiados aspectos desconocidos y muchas
incertidumbres en el modelado del clima como
para confiar en la precisión de las predicciones
actuales. El grupo argumenta que incluso si la
sociedad tuviera un control total sobre cuánto
CO2 se lanza a la atmósfera, existen otras variables del sistema climático que no están lo suficientemente definidas como para generar
A principios del año 2001, los científicos de la
Facultad Imperial de Ciencia, Tecnología y
Medicina de Londres, Inglaterra, publicaron
la primera observación experimental de un
cambio del efecto invernadero. Los estudios
previos habían estado limitados en gran
medida a simulaciones teóricas.1 Los cambios
en el efecto invernadero de la Tierra se pueden detectar a partir de variaciones en el
espectro de la radiación de longitud de onda
larga emergente, una medida de la manera en
que la Tierra emite calor hacia el espacio que,
además, tiene las huellas de los gases responsables del efecto invernadero.
Desde octubre de 1996 hasta julio de 1997,
un instrumento a bordo del satélite japonés
ADEOS midió los espectros de radiación de
longitud de onda larga que emergían de la
Tierra. El grupo de la Facultad Imperial comparó los datos del satélite ADEOS con los
datos obtenidos 27 años atrás con un instrumento similar a bordo del satélite meteorológico Nimbus 4 de la Administración Nacional
de Aeronáutica Espacial (NASA, por sus sigas
en inglés). La comparación de los dos espectros infrarrojos a cielo descubierto, proporcionó evidencia de un aumento significativo
en los niveles atmosféricos de metano, dióxido de carbono, ozono y fluorurocarbonos
desde 1970. Las simulaciones indican que
estos aumentos son responsables de los
espectros observados.
1. Harries JE, Brindley HE, Sagoo PJ y Bantges RJ:
“Increases in Greenhouse Forcing Inferred from the
Outgoing Longwave Radiation Spectra of the Earth in
1970 and 1997,” Nature 410, no. 6832 (15 de marzo de
2001): 355-357.
pronósticos confiables. Los investigadores no
niegan que haya una contribución significativa
causada por el hombre, sino más bien arguyen
que los científicos no saben aún lo suficiente
acerca de los sistemas climáticos y deberían ser
cuidadosos a la hora de asignar una excesiva
relevancia a los modelos existentes.9
8. Stott PA, Tett SFB, Jones GS, Allen MR, Mitchell JFB y
Jenkins GJ: “External Control of 20th Century Temperature
by Natural and Anthropogenic Forcings,” Science 290,
no. 5499 (15 de diciembre de 2000): 2133-2137.
9. Soon W, Baliunas S, Idso SB, Kondratyev KY y
Postmentier ES: “Modelling Climatic Effects of
Anthropogenic Carbon Dioxide Emissions: Unknowns and
Uncertainties,” Preimpresión del Centro de Astrofísica.
Cambridge, Massachussets, EUA: Centro HarvardSmithsonian de Astrofísica (10 de enero de 2001): aparecerá como un artículo en Climate Research.
49
Existen nuevos estudios científicos que están
arrojando más luz sobre el problema. Por ejemplo, investigaciones previas han llegado a la conclusión de que el equilibrio climático terrestre se
ve afectado no sólo por las emisiones de gases
de efecto invernadero causadas por el hombre,
tales como las generadas por la combustión de
combustibles fósiles, sino también por pequeñas
partículas llamadas aerosoles, como las formadas a partir del dióxido de sulfuro, que enfrían la
superficie terrestre al hacer rebotar la luz solar
hacia el espacio. Pero hay nuevos hallazgos que
Radiación
en el espacio
Hollín
Radiación
de la superficie
terrestre
Constituyentes de
hollín y aerosol separados
(mezcla externa)
Radiación
en el espacio
Estado
Radiación
de la superficie
terrestre
Constituyentes de
hollín y aerosol aglutinados
(mezcla interna)
> Efecto de los aerosoles y del hollín. Las simulaciones de temperatura que dan cuenta de una
acumulación mezclada de manera interna, o
aglutinada, de aerosoles y hollín (derecha) son
más consistentes con las observaciones que las
acumulaciones separadas, o mezcladas externamente (izquierda).
Cambio global
promedio de la
temperatura superficial
(de 1900 a 2000)
+ 0.6°C
Resultados:
10% de disminución en la capa de nieve
(desde fines de la década de 1960)
el período de duración de la capa de hielo es
2 semanas más corto
elevación del nivel del mar de 0.1 a 0.2 m
aumento de las precipitaciones de 0.5 a 1%
por década (hemisferio norte)
> Observaciones del impacto del efecto invernadero. Se ha postulado que el aumento de temperatura de 0.6°C observado durante los últimos 100
años ha sido la causa de la disminución de la capa
de nieve y de hielo, de la elevación de los niveles
del mar y del aumento de las precipitaciones.
50
sugieren que las cosas pueden no ser tan simples. Un investigador de la Universidad de
Stanford, California, EUA, plantea que las emisiones de negro de humo, u hollín, provenientes
del quemado de biomasas y combustibles fósiles
está interfiriendo con la reflectividad de los aerosoles, oscureciendo su color, de modo tal que
absorben más radiación. Esto reduce el efecto de
enfriamiento y podría significar que el negro de
humo es una causa importante del calentamiento
global, junto con el dióxido de carbono y otros
gases de efecto invernadero.
Las simulaciones atmosféricas por computadora usualmente suponen que los aerosoles y las
partículas de hollín están separados, o mezclados
de manera externa. También existe un estado de
mezcla interna en el cual los aerosoles y el hollín
se combinan, pero nadie ha determinado aún con
éxito las proporciones relativas de ambos estados. El investigador de Stanford realizó una simulación en la que el negro de humo se combinaba
de manera sustancial con los aerosoles. Sus
resultados fueron más consistentes con las
observaciones que las simulaciones que supusieron principalmente una mezcla externa. Aunque
esto podría implicar que el negro de humo es un
elemento significativo que contribuye al calentamiento, hay un aspecto positivo en este descubrimiento. A diferencia de la mayor duración del
dióxido de carbono, el negro de humo desaparece
mucho más rápidamente. Si tales emisiones se
detuvieran, la atmósfera estaría libre de negro de
humo en cuestión de semanas (izquierda).10
Predicción del efecto futuro del
calentamiento global
El IPCC ha descrito el estado actual del discernimiento científico del sistema climático global y ha
sugerido cómo puede evolucionar este sistema en
el futuro. Como ya se ha indicado, el panel confirmó que el promedio de temperatura de la superficie terrestre aumentó cerca de 0.6°C durante los
últimos 100 años. Los análisis de datos del hemisferio norte indican que es probable que el
aumento haya sido el mayor de todos los siglos
del último milenio. Debido a la escasez de datos,
se sabe menos acerca de los promedios anuales
antes del año 1000, así como para las condiciones
reinantes en el hemisferio sur antes de 1861.
El informe del IPCC señala que las temperaturas han aumentado durante las últimas cuatro
décadas en los 8 km [5 millas] más superficiales
de la atmósfera; la cubierta de nieve ha disminuido en un 10% desde finales de la década de
1960; el período anual durante el cual los ríos y
lagos están cubiertos de hielo es cerca de dos
semanas más corto que a comienzos de siglo, y
los niveles promedio del mar aumentaron de 0.1
a 0.2 m [0.3 a 0.7 pies] durante el siglo XX. El
informe señala además que, durante el siglo
pasado, las precipitaciones aumentaron en un
porcentaje que varía entre el 0.5 y el 1 % por
década en la mayor parte de las latitudes medias
y altas de los continentes del hemisferio norte, y
entre el 0.2 y el 0.3% por década en las áreas tropicales (abajo a la izquierda).11
Si bien estos cambios pueden parecer modestos, los cambios pronosticados para este siglo
son mucho más significativos. Las simulaciones
de los niveles atmosféricos futuros de gases de
efecto invernadero y aerosoles sugieren que la
concentración de C02 podría aumentar a valores
de entre 540 y 970 ppm. Para todos los escenarios
considerados por el IPCC, tanto la temperatura
promedio global como el nivel del mar se elevarán
para el año 2100: la temperatura entre 1.4°C y
5.8°C [2.5°F a 10.4°F] y el nivel del mar entre 0.09
y 0.9 m [0.3 a 2.7 pies]. El aumento esperado de
la temperatura es significativamente superior al
rango de 1°C a 3.5°C [1.8°F a 6.3°F] estimado por
el IPCC hace cinco años. También se pronostica
que aumentarán las precipitaciones. Se espera
que la cubierta de nieve del hemisferio norte disminuya aún más y que los glaciares y las capas de
hielo sigan retrocediendo.12
Si los cambios de clima suceden como se predice, podrían tener serias consecuencias tanto en
lo que respecta a los fenómenos naturales—por
ejemplo, frecuencia y gravedad de los huracanes—como en los sistemas que sustentan al
hombre. El Grupo de Trabajo II del IPCC, que evaluó los efectos, la adaptación y la vulnerabilidad,
declaró que si el mundo sigue calentándose,
puede haber escasez de agua en áreas densamente pobladas, particularmente en las regiones
subtropicales; un aumento generalizado del
riesgo de inundaciones como resultado de la
mayor cantidad de lluvias y el aumento de los
niveles de los mares; más enfermedades transmitidas por insectos, como la malaria, y por el
agua, como el cólera; y una menor cantidad de alimentos debido a la caída de las cosechas de granos como resultado del aumento del calor. Incluso
aumentos mínimos de la temperatura pueden
causar problemas en zonas tropicales donde algunos cultivos ya están cerca de su máximo umbral
de tolerancia a la temperatura (página siguiente).13
10. Jacobson M: “Strong Radiative Heating due to the
Mixing State of Black Carbon in Atmospheric Aerosol.”
Nature 409, no. 6821 (2001):695-697.
11. Referencia 1: 2-4.
12. Referencia 1: 12-13.
13. Climate Change 2001: Impacts, Adaptation and
Vulnerability. Contribución del Grupo de Trabajo II al
Tercer Informe de Evaluación del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático. Nueva York, Nueva
York, EUA: Cambridge University Press (2001): 5.
Oilfield Review
El aumento del nivel del mar podría amenazar
cinco puntos de África que tienen grandes centros de población costera: el Golfo de Guinea,
Senegal, Gambia, Egipto y la costa sudeste del
continente africano. Incluso con un escenario
relativamente conservador de un aumento del
nivel del mar de 40 cm [15.8 pulg] para la década
de 2080, agregaría 75 a 200 millones de personas a la cifra de quienes actualmente están en
riesgo de verse afectados por inundaciones
debido a tormentas costeras, con decenas de
miles de millones de dólares de pérdida de bienes en cada país.14
África, América Latina y los países en desarrollo de Asia pueden presentar un doble problema, puesto que son los más susceptibles a los
efectos adversos del cambio climático y carecen
de la infraestructura para responder al potencial
impacto social y económico.
El Grupo de Trabajo II del IPCC “cree firmemente” que:
• El aumento de sequías, inundaciones y otros
fenómenos extremos en África se añadirían a
los problemas de fuentes de agua, seguridad
de las fuentes alimenticias, salud humana e
infraestructura, así como limitarían la posibilidad de alcanzar un mayor desarrollo.
• El aumento del nivel del mar y la intensidad de
los ciclones tropicales en las zonas templadas
y tropicales de Asia podrían desplazar a decenas de millones de personas de las zonas
costeras bajas, mientras que la mayor intensidad de las lluvias elevaría los riesgos de
inundaciones.
• Las inundaciones y sequías serían más frecuentes en América Latina, y las inundaciones
aumentarían las cargas de sedimentos y degradarían la calidad del agua.
El Grupo de Trabajo “afirma con mediana
seguridad” que:
• La reducción en el promedio anual de lluvias,
escurrimientos y humedad del suelo aceleraría
la creación de desiertos en África, especialmente en el sur, en el norte y en el oeste.
• La disminución de la productividad agrícola y
de acuicultura debido al exceso de calor y la
falta de agua, el aumento del nivel del mar, las
inundaciones, las sequías y los ciclones tropicales disminuirían la estabilidad de las fuentes
alimenticias en muchos países de las zonas
árida, tropical y templada de Asia.
• En América Latina aumentaría la exposición a
enfermedades tales como la malaria, el dengue y el cólera.15
Invierno de 2001/2002
Mayor exposición a las enfermedades
Aumento en la frecuencia
e intensidad de malas
condiciones climáticas
Menores fuentes
de alimentos
Escasez de agua
Mayores inundaciones
> Efectos futuros del calentamiento global. Los científicos del IPCC pronostican una serie de consecuencias si los cambios climáticos coinciden con las últimas simulaciones, las que incluyen desde la
escasez del agua hasta las inundaciones y la escasez de alimentos.
Sin embargo, no todos los efectos serían
negativos. Entre los efectos positivos futuros se
pueden mencionar el aumento de las cosechas
en algunas regiones de latitudes medias; un
aumento de las fuentes de madera a nivel global;
una mayor disponibilidad de agua en algunas
regiones, como en zonas del sudeste asiático,
que actualmente experimentan escasez de agua;
y menores tasas de mortalidad invernales en países de latitudes medias a altas.16
Otros estudios, tales como el informe
“Efectos del cambio climático en los Estados
Unidos” del Programa de Investigación Global de
los EUA y el informe del Proyecto ACACIA
(Consorcio para la Aplicación de Evaluaciones del
Impacto Climático), concuerdan con los pronósticos futuros del IPCC y ofrecen una descripción
más detallada para regiones específicas.
De acuerdo con el estudio de los EUA, suponiendo que no haya iniciativas de importancia
para reducir el continuo crecimiento de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero,
se puede esperar que las temperaturas en los EUA
aumenten entre 3°C y 5°C [5.4°F a 9°F] durante los
próximos 100 años, en comparación con el rango
mundial de 1.4°C a 5.8°C [2.5°F a 10.4°F] sugerido
por el IPCC.17
Suponiendo que no haya iniciativas de importancia, otras predicciones incluyen:
• El aumento del nivel del mar puede exponer las
áreas costeras a un mayor riesgo de tormentas,
particularmente en el sudeste de los EUA.
• Puede aumentar considerablemente la sensación térmica—la combinación de temperatura
y humedad—y la frecuencia de las olas de calor, particularmente en las principales ciudades.
• El continuo deshielo del permafrost y el derretimiento del hielo marino en Alaska podría
dañar aún más los bosques, edificios, caminos
y líneas costeras.
14. Referencia 13: 13-14.
15. Referencia 13: 14-15.
16. Referencia 13: 6.
17. Climate Change Impacts on the United States, The
Potential Consequences of Climate Variability and
Change: Foundation Report. Nueva York, Nueva York,
EUA: Cambridge University Press (2001): 6-10.
51
En Europa, es de esperar que los cambios climáticos negativos tengan mayor impacto en la
zona sur que en la zona norte. Algunos sectores,
como la agricultura y la industria forestal, se
verán más afectados que otros, como la industria
manufacturera y minorista, y las regiones marginales y más pobres sufrirán efectos más adversos que las más ricas.
El informe ACACIA, que fue la base de las
conclusiones del IPCC acerca del efecto en
Europa, pronostica lo siguiente para Europa
Meridional:
• Para el año 2020 se habrá duplicado la frecuencia de veranos más largos y más calurosos, quintuplicándose en el sur de España y
aumentando la demanda de aire acondicionado.
• El volumen de agua disponible disminuirá en
un 25%, reduciendo el potencial agrícola. Será
esencial un cuidadoso planeamiento para
satisfacer las futuras necesidades urbanas de
agua.
• Aumentarán la desertificación y los incendios
forestales.
• El deterioro de la calidad del aire en las ciudades y las excesivas temperaturas en las playas
podría reducir el uso recreacional y los ingresos por turismo relacionados con el mismo.
Las predicciones para Europa del Norte son:
• Para el año 2020, disminuirá a la mitad la frecuencia de inviernos fríos.
• Retrocederá la llanura septentrional y podría
haber una pérdida de hasta el 90% de los glaciares alpinos para fines del siglo.
• De manera inversa, los cambios del clima
aumentarían la productividad agrícola y forestal y la disponibilidad de agua, aunque aumentaría el riesgo de inundaciones (arriba).18
El debate sociopolítico y su efecto en los
procesos y en la tecnología
Haciendo un balance, los potenciales peligros y
efectos adversos del calentamiento global superan con creces a los posibles beneficios.
Actualmente se está buscando desarrollar opciones legislativas y técnicas para mitigar los efectos del futuro cambio climático.
Con sus 100 años de duración efectiva, la
concentración de C02 en la atmósfera posee una
lenta respuesta a cualquier disminución de las
emisiones. Si no se hace algo para reducir las
emisiones, la concentración podría más que
duplicarse durante el próximo siglo. Si las emisiones bajaran a los niveles de 1990, la concentración aún aumentaría, probablemente a más de
500 ppm. Aún cuando las emisiones disminuye-
52
Glaciares en retroceso
Deshielo del permafrost
Derretimiento del hielo marino
Inundaciones
Aumento de las lluvias
Ciclones intensos
Disminución de las
fuentes de alimentos
Aumento del nivel del mar
Mayor sensación térmica
Inundaciones
Sequías
Menor calidad del agua
Sequías
Inundaciones
Escasez de alimentos
Expansión de los desiertos
Aumento del nivel del mar
Veranos más calurosos
Escasez de agua
Aumento de los incendios
forestales
Deterioro de la calidad
del agua
> Impacto del calentamiento global por región. Todos los continentes se verán afectados de manera
significativa si continúa el proceso de calentamiento global. El tipo y la gravedad de los efectos específicos variarán, así como la capacidad de cada continente o país para utilizar su infraestructura y
tecnología para enfrentar el cambio.
ran a la mitad de ese nivel y se mantuvieran así
durante 100 años, todavía se observaría un lento
aumento en la concentración. Las mejores estimaciones sugieren que sería necesaria una
reducción del 60 al 70% de los niveles de emisión de 1990 para estabilizar la concentración de
C02 a los valores de 1990.19
En base a esta realidad, han habido intentos
políticos por enfrentar este problema durante
casi una década, que han alcanzado, en el mejor
de los casos, modestos resultados. Si bien un
análisis en profundidad de los aspectos políticos
del calentamiento global está fuera del alcance
de este artículo técnico, las conferencias celebradas hasta la fecha y los protocolos surgidos
de ellas, ilustran los desafíos que enfrentarán la
tecnología y los procesos petroleros de la próxima generación, así como los negocios y la
industria en general (página siguiente).
El movimiento político por lograr un consenso
global comenzó en 1992 en la Conferencia de las
Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y
Desarrollo, celebrada en Río de Janeiro, Brasil.
Esta conferencia tuvo como resultado la
Estructura de la Convención de las Naciones
Unidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC, por
sus siglas en inglés), una declaración de intenciones acerca del control de las emisiones de gas
de efecto invernadero, firmado por la gran mayo-
ría de los líderes mundiales. El Artículo II de la
convención, que entró en vigencia en 1994, señalaba que los firmantes habían acordado “lograr la
estabilización de las concentraciones de gases
que causan el efecto invernadero en la atmósfera
a un nivel que evitara la interferencia antropogénica que amenazara el sistema climático... dentro
de un tiempo suficiente como para permitir que
los ecosistemas se adapten naturalmente al
cambio climático. Esto para asegurar que la producción de alimentos no se vea amenazada y
para posibilitar que el desarrollo económico se
lleve a cabo de manera sustentable.” Las naciones desarrolladas que participaron de la iniciativa además se comprometieron a reducir sus
emisiones de gases de efecto invernadero en el
año 2000 a los niveles de 1990.
En 1997, se fijó un objetivo más ambicioso en
el Protocolo de Kyoto, un acuerdo diseñado para
comprometer a las 38 naciones más ricas del
mundo a reducir sus emisiones de gases de
efecto invernadero en un promedio de al menos
un 5% por debajo de los niveles de 1990, durante
el período comprendido entre los años 2008 y
2012.20 El Protocolo de Kyoto depositó la mayor
parte de la responsabilidad en los países desarrollados, que, como grupo, habían sido responsables de la mayor parte de los gases de efecto
invernadero presentes en la atmósfera. Excluyó a
Oilfield Review
más de 130 países en desarrollo, si bien muchas
naciones menos desarrolladas estaban contribuyendo al problema en su carrera por alcanzar al
mundo desarrollado. Los países de la Unión
Europea (UE) acordaron una reducción del 8% y
Estados Unidos prometió una disminución del
7%, en base a los niveles de 1990. Para que
entrara en vigor, se acordó que el Protocolo debía
ser ratificado por 55 países como mínimo, incluidos aquellos países desarrollados responsables
de por lo menos el 55% de las emisiones de CO2
de 1990.
Los objetivos fijados en Kyoto son más rigurosos de lo que podría parecer a primera vista,
puesto que muchas economías desarrolladas,
hasta hace muy poco, han estado creciendo rápidamente y emitiendo mayores cantidades de
gases de efecto invernadero. En 1998, por ejemplo, el Departamento de Energía de EUA pronosticó que las emisiones de los EUA en el año 2010
superarían el objetivo de Kyoto en un 43%.
Las conversaciones de noviembre de 2000 en
La Haya para la implementación del Protocolo de
Kyoto, colapsaron cuando la UE rechazó una solicitud de que los 310 millones de toneladas de
C02 que, se estima, absorben los bosques de los
Estados Unidos se descontaran de su compromiso del 7%. En lugar de ello, la UE sugirió que
se asignara a los Estados Unidos una compensación de 7.5 millones.
En julio de 2001, 180 miembros de la UNFCCC
alcanzaron un acuerdo amplio sobre un reglamento operativo para el Protocolo de Kyoto en
Bonn, Alemania. Estados Unidos rechazó el
acuerdo. Si el Protocolo se sigue desarrollando,
el próximo paso sería que los gobiernos de los
países desarrollados lo ratifiquen, de tal modo
que las medidas se pudieran poner en vigencia lo
antes posible, idealmente durante el año 2002.
Un problema resuelto en el encuentro de Bonn
fue cuánto crédito recibirían los países desarrollados en relación con sus objetivos de Kyoto por
el uso de “sumideros” que absorben el carbono
de la atmósfera. Se acordó que las actividades
que podían incluirse en esta categoría eran la
reforestación y el manejo de bosques, tierras de
cultivo y tierras de pastoreo. Se fijaron cuotas
individuales por país de modo que, en la práctica,
estos recursos compensen sólo una fracción de
las reducciones de emisiones que puedan contabilizarse hacia los niveles planteados como objetivo. De manera similar, existen opciones de
almacenamiento del dióxido de carbono que se
plantean como alternativas atractivas a los sumideros bajo ciertas condiciones (véase “Mitigación
del impacto del dióxido de carbono: sumideros y
Invierno de 2001/2002
Conferencia
_____
Resultado
1992
1997
2000
2001
Río de Janeiro,
Brasil
_________
Kyoto,
Japón
_________
La Haya,
Holanda
_________
Bonn,
Alemania
_________
Protocolo acerca
Declaración de
de los niveles de
intenciones
acerca del control reducción para un
período de
de los gases de
compromiso
efecto invernadero
específico
Colapso de la
Acuerdo amplio
implementación
acerca de un
del plan para
reglamento para la
el Protocolo
implementación del
de Kyoto
Protocolo de Kyoto
(excepto los
Estados Unidos)
> Principales conferencias internacionales acerca del cambio global. En 1992,
en un foro de naciones celebrado en Río de Janeiro, Brasil, comenzó un esfuerzo concertado para abordar las implicancias sociopolíticas del calentamiento
global. La conferencia más reciente, realizada en julio de 2001 en Bonn, Alemania, fue el último intento por alcanzar algún tipo de acuerdo formal acerca de la
reducción de las emisiones de gas de efecto invernadero.
almacenamiento,” página 54). La conferencia
también adoptó reglas para el llamado
Mecanismo de Desarrollo Limpio (CDM, por sus
siglas en inglés) a través del cual los países desarrollados pueden invertir en proyectos que beneficien el clima y reciban crédito por las emisiones
que ello evite.
El Protocolo de Kyoto incluye un mecanismo
de cumplimiento. Por cada tonelada de gas que
un país emite por sobre su objetivo, deberá reducir 1.3 toneladas adicionales durante el segundo
período de cumplimiento del Protocolo, que
comienza en el año 2013. Algunos informes
señalan que las concesiones hechas en la conferencia redujeron los cortes de emisiones requeridos por el Protocolo de un 5.2% a entre 0 y 3%
en 2010. La UNFCCC es más cautelosa en sus
afirmaciones. A agosto del año 2001, no había
calculado la manera en que los acuerdos de Bonn
afectarían las reducciones de emisiones de los
países desarrollados según el Protocolo de Kyoto
e indicó que esto no se podría saber con precisión sino hasta el período comprendido entre los
años 2008 y 2012.
Iniciativas de compañías de E&P
Hoy en día, muchas de las compañías de petróleo
y de gas están abordando con seriedad el tema
del calentamiento global, convencidas de que es
importante adoptar un enfoque de prevención.
Otras han tomado una actitud más conservadora:
coinciden en que el cambio climático puede plantear un riesgo real a largo plazo, pero señalan que
aún no hay un discernimiento científico suficiente
como para hacer predicciones razonables y tomar
decisiones acertadas, o para justificar medidas
drásticas. Todas concuerdan en que la industria
necesitará la introducción de una combinación de
cambios en los procesos y tecnologías avanzadas,
para poder cumplir con los tipos de estándares de
emisión propuestos.
BP y Shell han implementado estrategias
sobre la base de que si bien los aspectos científicos del cambio climático aún no están confirmados totalmente, es prudente actuar como si lo
estuvieran. Ambas compañías han fijado ambiciosos objetivos internos para la reducción de
sus propias emisiones. El Protocolo de Kyoto
señala la necesidad de una reducción general de
las emisiones de gases de efecto invernadero de
por lo menos un 5% para el período comprendido
entre 2008 y 2012, comparadas con las de 1990.
BP se ha propuesto reducir sus emisiones de dióxido de carbono en un 10% para el año 2010, respecto de las de 1990. Shell tiene intenciones de
reducir las emisiones en un 10%, para el año
2002, también respecto de las de 1990.
(continúa en la página 56)
18. Parry ML (ad): Assessment of Potential Effects and
Adaptations for Climate Change in Europe. Norwich,
Inglaterra: Instituto Ambiental Jackson, Universidad de
Anglia Oriental, 2000.
19. Jenkins et al, referencia 3: 10.
20. Protocolo de Kyoto, Artículo 31, disponible en el sitio Web:
http://www.unfccc.de/resource/docs/convkp/kpeng.html
53
Mitigación del impacto del dióxido de carbono: sumideros y almacenamiento
54
Sleipner
Occidental
Sleipner
Oriental
NORUEGA
NA
M
AR
CA
MAR DEL NORTE
DI
En el corto a mediano plazo, el mundo seguirá
dependiendo de los combustibles fósiles como
fuentes de energía de bajo costo, razón por la
cual hay un creciente interés en los métodos
para controlar las emisiones de dióxido de carbono; por ejemplo, la creación de sumideros y
formas de almacenamiento de carbono en
reservorios naturales en el subsuelo o en los
océanos.1
Sumideros de carbono—Los sumideros de
carbono son bosques recientemente plantados
en donde los árboles toman CO2 de la atmósfera
a medida que crecen y lo almacenan en sus
ramas, troncos y raíces. Si los combustibles fósiles liberan demasiado CO2 a la atmósfera, los
niveles de descarga se pueden compensar, en
cierta medida, plantando nuevos árboles que
absorben y almacenan CO2.
En 1995, el IPCC estimó que se podrían plantar cerca de 345 millones de hectáreas [852
millones de acres] de nuevos bosques entre
1995 y 2050, los que podrían absorber cerca de
38 gigatoneladas de carbono. Estas acciones
compensarían cerca del 7.5% de las emisiones
de combustibles fósiles. El IPCC añadió que
otras medidas, tales como la disminución de la
deforestación tropical podrían permitir la absorción de otras 20 a 50 gigatoneladas. En conjunto, los nuevos bosques, la agro-forestación, la
regeneración y la disminución de la deforestación podrían neutralizar entre un 12% y un 15%
las emisiones de combustibles fósiles para el
año 2050. Lo atractivo de todo esto es que, si se
implementara globalmente, permitiría ganar
tiempo para la búsqueda de soluciones de largo
plazo que permitan satisfacer las necesidades
energéticas mundiales sin dañar el sistema
climático.
Sin embargo, existen otros factores por considerar, tales como de qué manera cuantificar el
carbono que se absorbe, cómo comprobar las
declaraciones de volúmenes absorbidos y cómo
manejar las “fugas.” Las fugas ocurren cuando
las acciones para aumentar el almacenamiento
de carbono en un lugar promueven en otros
lugares actividades que causan una reducción
del almacenamiento de carbono (fuga negativa)
o un aumento del almacenamiento de carbono
(fuga positiva). La conservación de un bosque
para que almacene carbono, por ejemplo, puede
producir deforestación en otro punto (fuga nega-
REINO
UNIDO
ALEMANIA
> Ubicación del campo Sleipner.
tiva) o estimular la plantación de árboles en
otros lugares para que proporcionen madera
(fuga positiva). El proceso de crear sumideros
de carbono es reversible. En algún momento
futuro, algunos bosques se podrían volver no
sustentables, fomentando un aumento de los
niveles de CO2.
Almacenamiento de carbono—El dióxido de
carbono se produce como un subproducto de
varios procesos industriales, usualmente en
combinación con otros gases. Si el CO2 se puede
separar de los otros gases—en la actualidad, un
proceso costoso—puede almacenarse en lugar
de liberarse a la atmósfera. Se podría almacenar
en los océanos, en los acuíferos salinos profundos, en yacimientos de petróleo y de gas agotados, o en la tierra como sólido. Probablemente,
los océanos tengan la mayor capacidad potencial
de almacenamiento. Si bien desde el punto de
vista de la ingeniería no hay obstáculos reales
que vencer, no se conocen muy bien las implicancias ambientales.
Durante años, se ha inyectado dióxido de carbono en campos petroleros en producción para
mejorar la recuperación de hidrocarburos y,
normalmente, éste permanece en la formación.
Sin embargo, el uso de yacimientos de petróleo
o de gas agotados tiene la ventaja adicional de
que se conoce muy bien la geología del yacimiento, de modo que el almacenamiento se
lleva a cabo en áreas donde formaciones sello
pueden contener el gas.
La primera experiencia de almacenamiento
de CO2 a escala comercial comenzó en 1996 en
el campo de gas natural Sleipner, que pertenecía a la compañía petrolera noruega Statoil.
Oilfield Review
Sleipner T
con un levantamiento de 1999, efectuado después de haberse inyectado cerca de 2 millones
de toneladas de CO2. El aumento de las amplitudes sísmicas en el levantamiento de 1999 mostró
la ubicación donde el gas ha desplazado agua de
la formación Utsira. Se ha programado otro
levantamiento 4D para fines de 2001 (abajo).
El proyecto de almacenamiento de CO2 en el
campo Sleipner ya ha motivado a otras compañías de petróleo y de gas a considerar o planear
iniciativas similares en el Sudeste Asiático,
Australia y Alaska.
1. Cannell M: Outlook on Agriculture 28, no. 3: 171-177.
Monitoreo sísmico de inyección de CO2 en el campo Sleipner
Sección sísmica E-O de referencia
1994
1999
tras la inyección de 2 millones de toneladas
de CO2 desde 1996
no hay cambios sobre este nivel
Tope de la formación Utsira
–250 m
El proyecto se denominó Almacenamiento de
CO2 en el Acuífero Salino (SACS, por sus siglas
en inglés) y lo patrocina el programa de investigación Thermie de la Unión Europea. Un millón
de toneladas—equivalente a un año de producción de CO2—se retira del flujo de gas natural
utilizando un proceso de absorción por solventes
y luego se reinyecta en el yacimiento Utsira, a
900 m [2950 pies] debajo del lecho marino en el
Mar del Norte (página anterior). Según un
informe del Ministerio Noruego de Petróleo y
Energía, la formación Utsira es extensa y posee
un espesor de alrededor de 200 m [660 pies], de
modo que, en teoría, puede albergar 800 mil
millones de toneladas de CO2; esto equivale a las
emisiones de todas las plantas generadoras de
energía y principales instalaciones industriales
del norte de Europa por varios de los próximos
siglos (abajo).
Para monitorear el área de inyección de CO2,
Schlumberger está realizando levantamientos
sísmicos en cuatro dimensiones (4D)—o de lapsos de tiempo—que comparan los estudios sísmicos realizados antes y durante la inyección.
Un levantamiento efectuado en 1994, dos años
antes de que comenzara la inyección, sirvió
como punto de referencia para la comparación
Punto de inyección
500 m
Caída aparente de la
velocidad debajo de
la nube de CO2
> Respuestas sísmicas causadas por la inyección de dióxido de carbono. Un levantamiento sísmico de 1994 (izquierda) sirvió como punto de referencia para analizar un levantamiento de 1999 (derecha) que mostró el patrón de desplazamiento
del agua de formación por el dióxido de carbono después de la inyección de 2
millones de toneladas del gas.
Sleipner A
0
Profundidad, m
500
Pozo de inyección de CO2
1000
CO2
Formación Utsira
1500
Pozos de producción y de inyección
del campo Sleipner Oriental
2000
2500
0
500
1000
1500 m
0
1640
3280
4920 pies
Formación Heimdal
> Pozo de inyección de dióxido de carbono en la formación Utsira. Esta formación tiene un espesor cercano a 200 m [660 pies] y puede contener el equivalente a todas las emisiones de dióxido de carbono de todas las plantas generadoras de energía e instalaciones industriales del norte de Europa por
varios de los próximos siglos.
Invierno de 2001/2002
55
Captar y reutilizar emisiones
Detener la emisión deliberada de
dióxido de carbono y de metano
Mejorar el uso eficiente de la energía
Eliminar el quemado de rutina
Desarrollar tecnologías para separar el
dióxido de carbono de las mezclas de gas
> Disminución de los niveles de emisión. BP ha
llevado a la práctica un intenso y multifacético
programa para reducir las emisiones, que comprende desde un uso más eficiente de la energía
hasta la eliminación del quemado rutinario de gas.
Las compañías escogen reducir las emisiones
de varias maneras distintas. El programa de
reducción de emisiones de BP, por ejemplo,
incluye algunos compromisos ambiciosos:
• Asegurarse de que nada de lo que pueda ser
captado e, idealmente, reutilizado en algún
lugar se libere al medio ambiente. BP se ha
propuesto detener la liberación intencional de
metano y dióxido de carbono donde esto sea
posible. Esto puede implicar rediseñar o reemplazar equipos, e identificar y eliminar las
fugas.
• Mejorar el uso eficiente de la energía. Los ingenieros están revisando todos los equipos generadores de energía para asegurarse de que la
compañía esté haciendo el mejor uso posible
de los combustibles de hidrocarburos y del
calor producido por la generación de energía.
• Eliminar el quemado de rutina. Es mejor quemar gas que liberarlo directamente a la atmósfera, pero aún así es un desperdicio de
hidrocarburos; sin embargo, en ocasiones el
quemado puede ser necesario por razones de
seguridad.
• Desarrollar tecnologías para separar el dióxido
de carbono de las mezclas de gas, y luego reutilizarlo para una mejor recuperación del petróleo, o almacenarlo en yacimientos de petróleo
y de gas que ya no estén en explotación, o en
formaciones salinas (arriba).
Las compañías de petróleo integradas también están tratando de ayudar a los clientes a
reducir las emisiones de gases de efecto invernadero al aumentar la disponibilidad de combustibles con menor contenido de carbono y ofrecer
alternativas de energía renovable, tales como la
energía solar y la eólica.
56
Desarrollo y aplicación de tecnologías
en el campo petrolero
Al trabajar con las compañías de petróleo y de
gas, las principales empresas proveedoras de
servicios se han mantenido a la vanguardia en la
entrega de soluciones relacionadas con problemas de salud, seguridad y de medio ambiente;
desde la reducción de la exposición del personal
a los riesgos en la localización del pozo, hasta la
aplicación de químicos “ecológicos” que proporcionen un rendimiento igual o superior mientras
disminuyen el impacto ambiental, y a la aplicación de métodos para reducir o eliminar las emisiones resultantes de procesos como el quemado
de petróleo y de gas durante las operaciones de
pruebas de pozos.
Soluciones para eliminar el quemado a la
atmósfera—El quemado de petróleo y de gas
natural durante las operaciones de pruebas de
pozos no sólo es costoso debido a la pérdida de
ingresos, sino que también produce grandes cantidades de dióxido de carbono. También se liberan pequeñas cantidades de gases tóxicos, hollín
e hidrocarburos no quemados. La eliminación del
quemado de petróleo y, finalmente, del quemado
de gas no sólo crea un ambiente de trabajo más
seguro, sino que también reduce el constituyente
clave—el dióxido de carbono—que se piensa
está relacionado con el calentamiento global.
Recientemente, un equipo de Schlumberger
en Medio Oriente, trabajando estrechamente con
un importante operador de la región, enfrentó el
problema del quemado de fluidos durante las
pruebas de producción en donde se disponía de
un oleoducto. Considerando la naturaleza del
programa de pruebas, existían varios retos clave
que debían superarse. Típicamente, los pozos
son altamente desviados u horizontales y penetran formaciones carbonatadas masivas. Se utilizan grandes cantidades de ácido para tratar las
Límite de emisiones
tras la comercialización
Emisiones de dióxido de carbono
Programa de BP para reducir las emisiones
_________
Algunas compañías, entre ellas BP y Shell,
han introducido sistemas internos de comercialización de emisiones de gases de efecto invernadero. Lo interesante de la comercialización de
emisiones es que permite que las reducciones se
logren al menor costo; las compañías para las que
las reducciones de emisiones son poco costosas,
pueden reducir sus emisiones y vender derechos
de emisión a firmas que tendrían que pagar más
por disminuirlas. El sistema de comercialización
de emisiones de BP se basa en el concepto de
poner un tope y vender (cap and trade) y fue diseñado originalmente para proporcionar a BP experiencia práctica acerca de la participación en el
mercado de comercialización de emisiones y
aprender acerca de sus complejidades. En su
nivel más simple, cada año se fija un tope para
guiar al grupo al uso más eficiente del capital
para cumplir su objetivo del 10% para el año
2010. Digamos, por ejemplo, que se ha planeado
el aumento de producción de una plataforma
marina, causando con ello emisiones por sobre su
nivel asignado. Si los costos de reducción en el
sitio de la plataforma son mayores que el precio
de mercado del CO2, la compañía puede decidir
comprar permisos de CO2 para esa unidad de
negocios. De manera similar, si una unidad de
industrialización ha modernizado su refinería y
emite menos CO2 que lo permitido, es económicamente deseable para ambas compañías que la
segunda venda sus permisos a la primera (abajo).
El funcionamiento de estos sistemas será
seguido muy de cerca no sólo por otras compañías de petróleo y de gas, sino también por los
gobiernos, ya que los principios que subyacen a
la comercialización de emisiones son básicamente los mismos, ya sea que la transacción
tenga lugar dentro de una sola compañía, entre
compañías dentro de un solo país, entre compañías a nivel internacional o entre países.
–10
40
Compañía A
Unidades
compradas
Unidades
vendidas
A cada compañía
se asignan
inicialmente
50 permisos para
emitir 50 toneladas
+10
Límite de emisiones
antes de la
comercialización
50
Compañía B
> Sistema de comercialización de emisiones. Este proceso busca reducir emisiones al menor costo posible, al permitir la compra y la venta de derechos de
emisión entre varias unidades de negocios dentro de una compañía determinada o entre compañías.
Oilfield Review
Gas
Quemado
Bombas en serie
Fluidos producidos
Petróleo
Separador
Tubería
Emulsión de petróleo y agua
Etapa 1
Tanque de desechos
Quemado
Gas
Fluidos producidos
Neutralizador y rompedor
de emulsiones
Petróleo
y gas
Bombas en serie
Separador
Etapa 2
Petróleo
Emulsión disgregada
Desespumante
(skimmer)
Petróleo
Tubería
Tanque compensador
Agua limpia
Neutralizador y rompedor
de emulsiones
Etapa 3
Fluidos producidos
Petróleo
y gas
Emulsión disgregada
Medidor de flujo
multifásico
Desespumante
(skimmer)
Tanque de desechos
Petróleo
y gas
Bomba multifásica
Tubería
Petróleo
Tanque compensador
Agua limpia
Tanque de desechos
> Programa de tres etapas para eliminar el quemado de hidrocarburos. Un equipo de Schlumberger en Medio Oriente se comprometió primero a reducir y
luego eliminar totalmente el quemado de gas y de petróleo a la atmósfera y, al mismo tiempo, generar mayores ingresos para el operador, aumentando la
producción que ingresa al oleoducto.
zonas, dando origen a largos períodos de limpieza de pozos y a un errático flujo inicial de mezclas de ácido, emulsiones, petróleo y gas.
Tradicionalmente, los pozos se hacían fluir hasta
que se produjera bastante petróleo a una presión
suficiente como para enviarlo directamente al
oleoducto. Esto requería quemar el petróleo
hasta que se alcanzaran las condiciones señaladas. Había que cuidar que el pH del fluido fuera
lo suficientemente alto como para no causar problemas de corrosión.
Se llevó a cabo un programa de tres etapas
para eliminar el quemado y al mismo tiempo
resolver los problemas relacionados con las pruebas de pozos. En la primera etapa, que comenzó
en 1998, el objetivo fue bombear separadamente
petróleo hacia el oleoducto desde el principio de
la prueba, en lugar de quemarlo. Para ello eran
Invierno de 2001/2002
necesarias bombas centrífugas especiales de
empacado doble que funcionaran en serie para
lograr la presión necesaria para inyectar petróleo
al oleoducto. Aún se quemaba el gas natural y se
eliminaba el agua desechada. Las emulsiones
residuales de petróleo y agua siguieron siendo un
problema, ya que un solo separador era insuficiente para romperlas.
En la segunda etapa del proyecto, se diseñó
un sistema neutralizador y rompedor para el tratamiento de la emulsión antes de que el flujo
ingresase al separador principal. El gas y el petróleo remanentes se hacían fluir luego hacia el
separador. Se empleó un sistema desespumante
y de inyección química para reducir el contenido
de petróleo en la corriente de agua de 3000 ppm
a menos de 80 ppm, permitiendo la eliminación
segura de todo el agua residual. El petróleo
producido mediante la ruptura de la emulsión se
bombeó a un tanque compensador y luego hacia
la tubería de producción, recuperando petróleo
adicional que de lo contrario habría sido
desechado.
En la tercera etapa, actualmente en ejecución, la meta consiste en la total eliminación del
quemado mediante el uso de tecnología avanzada de bombeo multifásico, con medidores de
flujo multifásico. Cuando la presión en boca de
pozo es insuficiente para llevar el gas de regreso
a la línea una vez que ha pasado a través del
medidor multifásico, se puede introducir una
bomba multifásica de empuje variable—que
puede manejar una variedad de velocidades de
flujo y presiones—de modo que tanto el gas
como el petróleo se puedan inyectar en el oleoducto (arriba).
57
En el primer año de implementación de las etapas iniciales del proyecto, el operador pudo vender 375,000 barriles [59,600 m3] adicionales de
petróleo que de otro modo habrían sido quemados, generando un aumento de ingresos superior a
los 11 millones de dólares estadounidenses.21
Pruebas de cero emisiones—El próximo reto
es una solución generalizada de pruebas de cero
emisiones para los pozos de exploración y evaluación, donde no se dispone de un oleoducto. En
estos casos, el desafío consiste en mejorar significativamente la tecnología de los quemadores.
El objetivo es la eliminación de todas las emisiones, manteniendo los hidrocarburos producidos
ya sea bajo la superficie o en la línea de lodo, o
en buques especiales de almacenamiento.
Mediante el uso de avanzadas mediciones y
herramientas de fondo de pozo, aún sería posible
obtener muestras y datos de pruebas de alta
calidad.
Hay varios enfoques para el almacenamiento
en el subsuelo. En particular, existen tres opciones
que actualmente están siendo objeto de una
intensa investigación. La primera es la prueba en
cámara cerrada. Aquí, los fluidos de prueba fluyen
desde la formación hacia una parte cerrada de una
herramienta o sección de tubería. Se logra un
corto período de flujo mientras la cámara se llena
y su contenido original se comprime. El flujo se
detiene cuando la cámara alcanza el equilibrio,
permitiendo el análisis del incremento de presión
subsiguiente. Este método, aplicable para pozos
de petróleo y de gas, es simple, y la corta duración
de la prueba limita el tiempo de los equipos de
perforación/terminación, en comparación con una
Tubería de
producción
Válvula de
circulación
Válvula de barrera
Válvula de
superficie
Empacador superior
Válvula de
circulación
Válvula esférica
Ensamblaje
de la bomba
dentro del pozo
Interfaz
gas-líquido
Válvula de
prueba
Fluido
producido y
colchón inicial
de líquido
Empacador inferior
Empacador
Sensor de
presión
> Pruebas de cámara cerrada. Durante la prueba,
los fluidos de la formación ingresan en un espacio cerrado hasta que el contenido se comprime
y alcanza el equilibrio. Este breve período de flujo
es seguido luego de una etapa de incremento de
presión.
58
Filtro de arena y
filtro de grava
Dirección
del flujo
> Producción y reinyección continuas. Una herramienta diseñada especialmente permite que
el fluido producido en una zona sea inyectado de
manera continua en otra zona utilizando una bomba de fondo de pozo, para proporcionar un período
de pruebas prolongado. Es posible obtener muestras, así como datos de flujo y de presión medidos dentro del pozo para su posterior análisis.
prueba tradicional. Pero existen desventajas. Con
sólo un pequeño volumen de flujo, debido a las
limitaciones de capacidad de la sarta de pruebas
o del pozo, sólo se puede evaluar un radio limitado
de la vecindad del pozo. La falta de una limpieza
completa tras las operaciones de disparos puede
afectar potencialmente la calidad de las muestras
obtenidas. Si la formación no es muy consolidada,
se puede producir un daño o colapso en el pozo
debido a las altas velocidades del flujo entrante
(abajo a la izquierda).
Un segundo método es la producción de una
zona y la reinyección en la misma zona; conocido
como prueba armónica. Aquí, el fluido se extrae
de manera alternante de una sección de prueba y
luego se bombea nuevamente dentro del yacimiento a una frecuencia periódica dada. La señal
del yacimiento se determina punto por punto
como una función de la frecuencia, mediante la
variación de la misma durante las pruebas. La
ventaja es que no se necesita una zona separada
para la eliminación del fluido producido, pero la
definición de la respuesta de presión puede
requerir más tiempo que en una prueba convencional y puede no ser rentable. El procesamiento
avanzado de señales puede posibilitar la reducción del tiempo necesario, pero aún así el proceso puede no ser económicamente viable.
El tercer método es producir continuamente de
una zona e inyectar en otra zona el fluido producido. Los fluidos del yacimiento nunca se llevan a
la superficie, sino que son reinyectados utilizando
una bomba de fondo de pozo. La caída de presión
(período de flujo) se logra bombeando desde la
zona de producción hacia la zona de desecho.
El incremento de presión se logra cerrando la zona
de producción y simultáneamente deteniendo la
bomba de fondo de pozo. Si se puede mantener la
inyectividad, este proceso continuo emula una
prueba de pozo a plena escala. Se puede alcanzar
un mayor radio de investigación debido al mayor
volumen extraído, lo cual permitiría detectar compartimentalización e incluso límites del yacimiento. Un flujo más largo mejora la limpieza
antes de la toma de muestras. La presión y el flujo
se miden en el fondo del pozo, permitiendo su
análisis mediante métodos convencionales para
flujo radial. Es posible tomar pequeñas muestras
de calidad para el análisis de la relación presión,
volumen y temperatura (PVT, por sus siglas en
inglés), y muestras más grandes de petróleo
muerto en el fondo del pozo. Los inconvenientes
de esta técnica en comparación con una prueba
de pozo convencional incluyen una sección de
herramienta algo compleja, la incapacidad de
manejar cantidades significativas de gas y la dificultad para ahorrar tiempo. El factor clave es la
Oilfield Review
Unidad de
perforación y
de producción
Módulos de almacenamiento
e instalaciones de procesamiento
Tanque de almacenamiento
o tanque trasbordador
posicionado dinámicamente
Tubo ascendente
rígido de producción
Oleoducto de exportación
BOP o árbol de prueba
submarino
> Concepto del módulo de almacenamiento en áreas marinas. Un buque para el almacenamiento y la
descarga de fluidos durante las operaciones de prueba podría posibilitar la eliminación del quemado
de hidrocarburos, al mismo tiempo que generaría mayores ingresos.
disponibilidad de una zona de inyección adecuada que ofrezca suficiente aislamiento (página
anterior, abajo a la derecha).
En la industria, se han creado dos programas
conjuntos para investigar en detalle cada uno de
los tres métodos, con participación de BP,
Chevron, Norsk Hydro y Schlumberger. El primero, encabezado por Schlumberger, está evaluando el diseño de herramientas de fondo de
pozo y sus especificaciones. El segundo, un programa de tres años llevado a cabo en la Facultad
Imperial de Londres, Inglaterra, está definiendo
los programas de computación y procedimientos
de interpretación que se necesitarían para obtener la máxima cantidad de información confiable
de los datos.
Una vez terminada la selección del método
preferido, el siguiente paso será un experimento
de campo diseñado para probar el concepto. Este
experimento deberá reflejar los requisitos de una
variedad de condiciones de pruebas de pozos. En
la actualidad, la opción de producción y reinyección continuas parece ser la más prometedora.
Se está investigando la posibilidad de contar
con módulos montados en la cubierta de una
embarcación flotante adecuada para almacenar
fluidos producidos durante las pruebas en áreas
marinas. A bordo también habrían instalaciones
de procesamiento de fluidos. Las áreas que se
han fijado como objetivo son los grandes descubrimientos, los campos marginales y las prospecciones en aguas profundas. Se diseñarían
equipos que puedan manejar una amplia gama
de condiciones y duraciones de las pruebas. El
buque recibiría y almacenaría gas y líquidos, y
descargaría el contenido al término de la prueba
de pozo o a intervalos durante la prueba. Este
Invierno de 2001/2002
concepto podría eliminar totalmente la necesidad del quemado de hidrocarburos y generaría
ingresos por la venta de fluidos producidos que
de otra manera se perderían. Los procedimientos
para manejar y almacenar líquidos ya han sido
demostrados con éxito en extensas pruebas de
pozos en campos tales como Marchar, de BP; se
han probado tanto la factibilidad como la viabilidad financiera de este enfoque. El manejo y el
almacenamiento del gas, sin embargo, plantean
desafíos adicionales que probablemente requieran instalaciones de compresión y transferencia
para crear gas natural comprimido. Esto es costoso y puede no ser económicamente viable a los
precios actuales del gas (arriba).
Con un creciente énfasis en la eliminación de
todos los tipos de emisión de gas, particularmente el dióxido de carbono, se espera que estas
áreas de investigación continúen recibiendo una
atención importante y un financiamiento significativo por parte de la industria.
Retos futuros
Muy pronto los gobiernos de todo el mundo recibirán un Informe Sintético del IPCC, que intentará
responder, tan simple y claramente como sea
posible, 10 preguntas científicas de relevancia
para la elaboración de políticas. Quizás la pregunta principal, según lo señala el IPCC, es: “¿De
qué manera el alcance y los plazos de introducción de un rango de acciones para reducir las
emisiones de gases determinan y afectan la incidencia, la magnitud y los efectos del cambio climático, y afectan las economías globales y
regionales, tomando en cuenta las emisiones históricas y actuales?”
Se espera que dentro de cinco años, el IPCC
publique su Cuarto Informe de Evaluación. Para
entonces, los climatólogos podrían haber
resuelto algunas de las incertidumbres que limitan los modelos del clima de hoy en día. Por
ejemplo, podrían ser capaces de proporcionar
una mejor descripción de los muchos sistemas de
retroalimentación relacionados con los fenómenos climáticos, particularmente las nubes.
Un mayor discernimiento podría conducir a reducir la incertidumbre acerca de una conexión causal entre el aumento de las concentraciones de
gases de efecto invernadero y el calentamiento
global. Éste sería un importante avance.
Mientras tanto, las compañías de petróleo y
de gas, trabajando estrechamente con las compañías de servicios, seguirán asumiendo una
actitud proactiva en el desarrollo de tecnologías
y procedimientos operacionales para reducir las
emisiones.
—MB/DEO
21. El equipo que impulsó este proyecto ganó el Premio
Chairman del programa “Performed by Schlumberger”
en el año 2000; el máximo reconocimiento de un programa de la compañía creado para fortalecer la cultura
de la excelencia de Schlumberger. Algunos de los miembros del equipo del cliente fueron Abdullah Faddaq,
Suishi Kikuchi, Mahmoud Hassan, Eyad AI-Assi, Jean
Cabillic, Graham Beadie, Ameer El-Messiri y Simon
Cossy. Entre los miembros del equipo de Schlumberger
se encontraban Jean-Francois Pithon, Abdul Hameed
Mohsen, Mansour Shaheen, Thomas F Wilson, Nashat
Mohammed, Aouni El Sadek, Karim Mohi El Din Malash,
Akram Arawi, Jamal AI Najjar, Basem AI Ashab,
Mohammed Eyad Allouch, Jacob Kurien, Alp Tengirsek,
Mohamed Gamad y Thomas Koshy.
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