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Desarrollan un gel no contaminante para la fracturación geotérmica

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Darrell J. Pehr.-  Las Cruces Sun-News Aprovechar el calor natural de la tierra puede ser más rentable y medioambientalmente inocuo, gracias a los resultados de un proyecto de investigación realizado por el equipo que dirige Carlos A. Fernández -Investigador Principal del proyecto “Stimuli-responsive fracking fluids”  y fundador de esta tecnología en Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)-, en colaboración con el profesor Kenneth C. Carroll,  de la universidad estatal de Nuevo México.

En sus trabajos abordan alternativas tecnologías para las plantas geotérmicas estimuladas que permiten la producción de energía en zonas donde no funcionan los métodos geotérmicos convencionales.

El grupo de Carlos A. Fernández ha desarrollado un nuevo fluido de fracturación que utiliza un polímero amigable con el medio ambiente para abrir pequeñas grietas en la roca madre profunda. Las grietas permiten al agua inyectada a presión penetrar en zonas calientes, hasta ahora inaccesibles, en un proceso denominado estimulación del yacimiento geotérmico. En esos espacios, situados entre 900 y 4.000 metros de profundidad,  las temperaturas oscilan entre los 150ºC y 400ºC , suficientes para convertir el agua en vapor. El vapor puede  ser bombeado  a la superficie y transformarse en fuente de energía renovable para una central geotérmica.

A diferencia de los sistemas geotérmicos convencionales, que se basan en la roca madre porosa, los sistemas geotérmicos estimulados tienen mucho mayor potencial para aprovechar la energía aflorada en las brechas abiertas en la roca madre caliente, impermeable si no se utilizara la estimulación.

Esta potencialidad es notable en los estados del Oeste, incluido Nuevo México.

EGS.DOEEsquema de la generación geotérmica estimulada/DOE

“El Servicio Geológico de los Estados Unidos sostiene que la mayor parte de los estados occidentales albergan yacimientos geotérmicos cercanos a la superficie”, afirma Carroll. “Nuevo México y la mayor parte del oeste contienen grandes yacimientos geotérmicos” caracterizadas por cadenas montañosas estrechas y cuencas planas o valles. Esto significa que las fuentes de calor subterráneas están más cerca de la superficie que en otras áreas, por lo que el desarrollo geotérmico es más accesible.

Usos múltiples

El nuevo fluido resuelve algunas de las preocupaciones generadas por el fracking o fracturación hidráulica, comúnmente utilizadas en la exploración y producción de petróleo y gas. Esas técnicas económicamente costosas requieren fluidos y métodos que generan algunos impactos ambientales.

“Nuestro nuevo líquido puede hacer más viable la producción de energía geotérmica estimulada”, afirma Carroll. “Y, a pesar de que lo hemos diseñado para la generación geotérmica también podría utilizarse para los hidrocarburos no convencionales con menos impacto ambiental”, ya que no sería necesario el uso del agua.

Las conclusiones del grupo han sido publicados por la Royal Society of Chemistry en la revista Química Verde y en Geothermics de  Elsevier en Geotermia, la revista internacional de investigación geotérmica y sus aplicaciones.

En Estados Unidos operan centrales geotérmicas con una producción de hasta 3,4 gigavatios de energía, que constituyen aproximadamente 0.4 % del suministro total de energía del país. Un estudio de 2006 del Massachusetts Institute of Technology estimaba que con la estimulación la producción de energía geotérmica del país podría alcanzar los 100 gigavatios,  suficiente para atender la demanda de 100 millones de hogares estadounidenses.

Ese potencial ha suscitado el interés de la Secretaría de Energía, que ha financiado cinco proyectos de demostración. En el de Nevada,  se ha aumentado la productividad de una planta geotérmica convencional en un 38%. Sin embargo, los retos y la inquietud por el coste y volumen del agua utilizada ha limitado su uso.

Hidrogel

Los procesos de fracturación hidráulica, similares a los utilizados en producción de petróleo y gas, también se han utilizado en los sistemas geotérmicos estimulados, pero tienen el inconveniente de la potencial toxicidad de los productos químicos utilizados y el coste de depuración del agua.

En contraste, el fluido desarrollado por el equipo NMSU / PNNL es una solución de agua con un 1% de polialilamina, una sustancia química compuesta de carbono y nitrógeno, similar a los polímeros utilizados en la medicina. Tras ser bombeado a un pozo hasta el yacimiento geotérmica, se inyecta dióxido de carbono presurizado. En 20 segundos se produce una reacción química que genera un hidrogel que expande  el fluido hasta 2,5 veces su volumen original; abre las grietas existentes en la roca y genera otras nuevas. De esta manera se espera reducir a más de la mitad  la cantidad de agua y el tiempo necesario para abrir un depósito subterráneo, reduciendo así el coste de generación de energía.

Los investigadores están probando el rendimiento del fluido sobre muestras cilíndricas de roca impermeable. Las muestras se colocan dentro de unas celdas tests creadas por los investigadores a alta presión y alta temperatura. Se inyecta pequeñas cantidades del fluido y  dióxido de carbono líquido y a continuación se ajustan la presión y la temperatura hasta coincidir con las condiciones de los yacimientos geotérmicos subterráneos. El equipo de investigadores confía también en que el fluido puede ser  reciclado a bajo coste
Las pruebas han demostrado que el fluido rompe la roca y genera pequeñas fracturas que permiten la circulación del agua. E inducen a creer que esas pruebas realizadas a gran escala producirían fracturas más grandes.

Hace falta profundizar en los estudios para evaluar el comportamiento del fluido, la parte que puede ser reciclada y su habilidad para fracturar grandes rocas. Lo último será realizar un test en un campo controlado.

El equipo planea desarrollar otro fluido similar para hidrocarburos no convencionales, aunque se trataría de una poliamina diferente no tóxica y reciclable que requiera menos consumo de agua.

 

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El cuestionario será debatido en talleres de expertos.

Acceso al cuestionario

Jornada Presentación Ayudas IDAE

IDAE.Ayudas
Jornada celebrada en el Ministerio de Industria para desarrollar las líneas de ayudas a proyectos de ahorro y eficiencia energética.

Presentaciones de:

Rehabilitación integral de edificios y
Pymes y grandes industrias

La geotermia es mucho más barata

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Coste de la geotermia


Estudio comparado del coste de la geotermia

Atlas de la temperatura del suelo

Mapa geotérmico de Europa

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Acluxega: Curso de orientación hacia las Energías Renovables

El clúster de la geotermia gallega (Acluxega) organiza el 29 de setiembre un Curso de Orientación Académica & Energías Renovables en el Aula de la Escuela de Ingeniería de Minas y Energía de la Universidad de Vigo, cofinanciado del Consejo Social de la Universidad de Vigo, interesado en la importancia de la orientación del alumnado al mercado laboral. Es el primero de estas características que se celebra en Galicia. Muy específico y práctico, se centrará en pautas para el empleo de los universitarios y la importancia emergente de las energías renovables. Más información en: http://www.acluxega.com/

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