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esquisto bituminoso

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El esquisto bituminoso es una roca sedimentaria de grano fino rica en materia orgánica que contiene querógeno (una mezcla sólida de compuestos químicos orgánicos ) a partir de la cual se pueden producir hidrocarburos líquidos . Además del querógeno, la composición general de los esquistos bituminosos incluye sustancias inorgánicas y betunes . Según su entorno de deposición, los esquistos bituminosos se clasifican en marinos, lacustres y terrestres. [ 1 ] [ 2 ] Los esquistos bituminosos se diferencian de los esquistos petrolíferos , depósitos de esquisto que contienen petróleo ( petróleo de lutitas ) que a veces se extrae de pozos perforados. Ejemplos de esquistos petrolíferos son la Formación Bakken , el Esquisto Pierre , la Formación Niobrara y la Formación Eagle Ford . [ 3 ] Por consiguiente, el petróleo de esquisto producido a partir de esquisto bituminoso no debe confundirse con el petróleo de lutitas, que también se denomina frecuentemente petróleo de esquisto. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Una estimación de 2016 sobre los depósitos mundiales estableció que los recursos mundiales totales de esquisto bituminoso equivalían a 6,05 billones de barriles (962 mil millones de metros cúbicos) de petróleo . [ 6 ] El esquisto bituminoso ha captado la atención como una fuente potencial abundante de petróleo. [ 7 ] [ 8 ] Sin embargo, los diversos intentos de desarrollar depósitos de esquisto bituminoso han tenido un éxito limitado. Solo Estonia y China cuentan con industrias de esquisto bituminoso bien establecidas, y Brasil, Alemania y Rusia utilizan esquisto bituminoso en cierta medida. [ 9 ] 

El esquisto bituminoso puede quemarse directamente en hornos como combustible de baja calidad para la generación de energía y calefacción urbana , o utilizarse como materia prima en el procesamiento de materiales químicos y de construcción. [ 1 ] Calentar el esquisto bituminoso a una temperatura suficientemente alta provoca que el proceso químico de pirólisis genere vapor . Al enfriar el vapor, el petróleo líquido no convencional , llamado petróleo de esquisto , se separa del gas combustible de esquisto bituminoso . El petróleo de esquisto es un sustituto del petróleo crudo convencional; sin embargo, su extracción es más costosa que la producción de petróleo crudo convencional, tanto económicamente como en términos de su impacto ambiental . [ 10 ] La extracción y el procesamiento de esquisto bituminoso plantean una serie de preocupaciones ambientales, como el uso del suelo , la eliminación de residuos , el uso del agua , la gestión de aguas residuales , las emisiones de gases de efecto invernadero y la contaminación del aire . [ 11 ] [ 12 ]

Geología

Afloramiento de esquisto bituminoso ordovícico ( kukersita ), norte de Estonia.

El esquisto bituminoso, una roca sedimentaria rica en materia orgánica, pertenece al grupo de los combustibles de sapropel . [ 13 ] No tiene una definición geológica definida ni una fórmula química específica, y sus vetas no siempre tienen límites discretos. Los esquistos bituminosos varían considerablemente en su contenido mineral, composición química, edad, tipo de querógeno e historia deposicional, y no todos los esquistos bituminosos se clasificarían necesariamente como esquistos en sentido estricto. [ 14 ] [ 15 ] Según el petrólogo Adrian C. Hutton de la Universidad de Wollongong , los esquistos bituminosos no son una "roca distintiva desde el punto de vista geológico ni geoquímico, sino más bien un término 'económico'". [ 16 ] Su característica definitoria común es la baja solubilidad en disolventes orgánicos de bajo punto de ebullición y la generación de productos orgánicos líquidos por descomposición térmica . [ 17 ] Los geólogos pueden clasificar los esquistos bituminosos en función de su composición como esquistos ricos en carbonato , esquistos silíceos o esquistos de canal . [ 18 ]

El esquisto bituminoso se diferencia de las rocas impregnadas de betún (otros recursos denominados no convencionales , como las arenas bituminosas y las rocas reservorio de petróleo), los carbones húmicos y el esquisto carbonáceo . Si bien las arenas bituminosas se originan a partir de la biodegradación del petróleo, el calor y la presión aún no han transformado el querógeno del esquisto bituminoso en petróleo, lo que significa que su maduración no supera la etapa mesocatagegenética temprana . [ 17 ] [ 19 ] [ 20 ] Los esquistos bituminosos también se diferencian de los esquistos petrolíferos, depósitos de esquisto que contienen petróleo de lutitas que a veces se extrae de pozos perforados. Ejemplos de esquistos petrolíferos son la Formación Bakken , el Esquisto Pierre , la Formación Niobrara y la Formación Eagle Ford . [ 3 ] Por consiguiente, el petróleo de esquisto producido a partir de esquisto bituminoso no debe confundirse con el petróleo de lutitas, que también se denomina frecuentemente petróleo de esquisto. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Microfotografías que muestran un carbón de cannel (arriba) con una matriz 100% orgánica y un esquisto bituminoso rico (abajo) con un contenido mineral relativamente bajo.

La composición general de los esquistos bituminosos constituye una matriz inorgánica, betunes y querógeno. Mientras que la porción de betún de los esquistos bituminosos es soluble en disulfuro de carbono , la porción de querógeno es insoluble en disulfuro de carbono y puede contener hierro , vanadio , níquel , molibdeno y uranio . [ 21 ] [ 22 ] El esquisto bituminoso contiene un porcentaje menor de materia orgánica que el carbón . En los grados comerciales de esquisto bituminoso la proporción de materia orgánica a materia mineral se encuentra aproximadamente entre 0,75:5 y 1,5:5. Al mismo tiempo, la materia orgánica en el esquisto bituminoso tiene una relación atómica de hidrógeno a carbono (H/C) aproximadamente 1,2 a 1,8  veces menor que para el petróleo crudo y alrededor de 1,5 a 3  veces mayor que para los carbones. [ 13 ] [ 23 ] [ 24 ] Los componentes orgánicos del esquisto bituminoso derivan de una variedad de organismos, como restos de algas , esporas , polen , cutículas vegetales y fragmentos corchosos de plantas herbáceas y leñosas, y restos celulares de otras plantas acuáticas y terrestres. [ 23 ] [ 25 ] Algunos depósitos contienen fósiles importantes ; el pozo de Messel en Alemania tiene el estatus de Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO. La materia mineral en el esquisto bituminoso incluye varios silicatos y carbonatos de grano fino . [ 1 ] [ 13 ] La matriz inorgánica puede contener cuarzo , feldespato , arcilla (principalmente illita y clorita ), carbonato ( calcita y dolomita ), pirita y algunos otros minerales. [ 22 ]

Otra clasificación, conocida como diagrama de van Krevelen, asigna tipos de querógeno, dependiendo del contenido de hidrógeno , carbono y oxígeno de la materia orgánica original de los esquistos bituminosos. [ 15 ] La clasificación más utilizada de los esquistos bituminosos, desarrollada entre 1987 y 1991 por Adrian C. Hutton, adapta términos petrográficos de la terminología del carbón. Esta clasificación designa los esquistos bituminosos como terrestres, lacustres (depositados en el fondo de lagos) o marinos (depositados en el fondo de océanos), según el entorno del depósito inicial de biomasa . [ 1 ] [ 2 ] Los esquistos bituminosos conocidos son predominantemente de origen acuático (marino, lacustre). [ 17 ] [ 2 ] El esquema de clasificación de Hutton ha demostrado ser útil para estimar el rendimiento y la composición del petróleo extraído. [ 26 ]

Recurso

Fósiles en esquisto bituminoso del Ordovícico (kukersita), norte de Estonia.

Como rocas madre para la mayoría de los yacimientos de petróleo convencionales , los depósitos de esquisto bituminoso se encuentran en todas las provincias petrolíferas del mundo, aunque la mayoría de ellos son demasiado profundos para ser explotados económicamente. [ 27 ] Como con todos los recursos de petróleo y gas, los analistas distinguen entre recursos de esquisto bituminoso y reservas de esquisto bituminoso. Los "recursos" se refieren a todos los depósitos de esquisto bituminoso, mientras que las "reservas" representan aquellos depósitos de los que los productores pueden extraer esquisto bituminoso económicamente utilizando la tecnología existente. Dado que las tecnologías de extracción se desarrollan continuamente, los planificadores solo pueden estimar la cantidad de querógeno recuperable. [ 10 ] [ 1 ] Aunque los recursos de esquisto bituminoso se encuentran en muchos países, solo 33  países poseen depósitos conocidos de potencial valor económico. [ 28 ] [ 29 ] Los depósitos bien explorados, potencialmente clasificables como reservas, incluyen los depósitos de Green River en el oeste de Estados Unidos , los depósitos del Terciario en Queensland , Australia, depósitos en Suecia y Estonia, el depósito de El-Lajjun en Jordania y depósitos en Francia, Alemania, Brasil, China, el sur de Mongolia y Rusia. Estos depósitos han generado expectativas de producir al menos 40  litros de petróleo de esquisto por tonelada de esquisto bituminoso, utilizando el ensayo de Fischer . [ 1 ] [ 15 ]

Una estimación de 2016 estableció que los recursos mundiales totales de esquisto bituminoso equivalían a una producción de 6,05 billones de barriles (962 mil millones de metros cúbicos) de petróleo de esquisto, y los mayores depósitos de recursos en Estados Unidos representaban más del 80% del total mundial de recursos. [ 6 ] En comparación, al mismo tiempo, las reservas probadas de petróleo del mundo se estimaban en 1,6976 billones de barriles (269,90 mil millones de metros cúbicos) . [ 30 ] Los mayores depósitos del mundo se encuentran en Estados Unidos, en la Formación Green River, que abarca partes de Colorado , Utah y Wyoming ; alrededor del 70% de este recurso se encuentra en tierras propiedad del gobierno federal de Estados Unidos o administradas por este. [ 31 ] Los depósitos en Estados Unidos constituyen más del 80% de los recursos mundiales; otros poseedores importantes de recursos son China, Rusia y Brasil. [ 6 ] Se desconoce la cantidad de esquisto bituminoso económicamente recuperable. [ 27 ]  

Historia

Producción de esquisto bituminoso en millones de toneladas métricas, de 1880 a 2010. Fuente: Pierre Allix, Alan K. Burnham. [ 32 ]

Los humanos han utilizado esquisto bituminoso como combustible desde tiempos prehistóricos, ya que generalmente arde sin ningún procesamiento. [ 33 ] Alrededor del 3000 a. C., el "aceite de roca" se utilizaba en Mesopotamia para la construcción de caminos y la fabricación de adhesivos arquitectónicos. [ 34 ] Los británicos de la Edad del Hierro utilizaban esquistos bituminosos maleables para fabricar cistas para enterramientos, [ 35 ] o simplemente los pulían para crear ornamentos. [ 36 ]

En el siglo X, el médico árabe Masawaih al-Mardini (Mesue el Joven) describió un método de extracción de aceite de "algún tipo de esquisto bituminoso". [ 37 ] La primera patente para extraer aceite de esquisto bituminoso fue la Patente de la Corona Británica 330, otorgada en 1694 a Martin Eele, Thomas Hancock y William Portlock, quienes habían "encontrado una manera de extraer y producir grandes cantidades de brea, alquitrán y aceite a partir de una especie de piedra". [ 34 ] [ 38 ] [ 39 ]

La minería industrial moderna de esquisto bituminoso comenzó en 1837 en Autun , Francia, seguida de la explotación en Escocia, Alemania y varios otros países. [ 40 ] [ 41 ] Las operaciones durante el siglo XIX se centraron en la producción de queroseno , aceite para lámparas y parafina ; estos productos ayudaron a satisfacer la creciente demanda de iluminación que surgió durante la Revolución Industrial , suministrada a partir de esquistos bituminosos escoceses. [ 42 ] También se producían fueloil, aceite y grasa lubricantes y sulfato de amonio . [ 43 ] La producción escocesa alcanzó su punto máximo alrededor de 1913, operando 120 obras de esquisto bituminoso, [ 44 ] produciendo 3.332.000 toneladas de esquisto bituminoso, generando alrededor del 2% de la producción mundial de petróleo. [ 45 ] La industria escocesa del esquisto bituminoso se expandió inmediatamente antes de la Primera Guerra Mundial en parte debido al acceso limitado a los recursos petrolíferos convencionales y la producción en masa de automóviles y camiones, que acompañó un aumento en el consumo de gasolina; pero sobre todo porque el Almirantazgo británico necesitaba una fuente de combustible fiable para su flota ante la inminencia de la guerra en Europa.

minas de esquisto bituminoso de Autun

Aunque las industrias de esquisto bituminoso de Estonia y China continuaron creciendo después de la Segunda Guerra Mundial , la mayoría de los demás países abandonaron sus proyectos debido a los altos costos de procesamiento y la disponibilidad de petróleo más barato. [ 1 ] [ 41 ] [ 46 ] [ 47 ] Tras la crisis del petróleo de 1973 , la producción mundial de esquisto bituminoso alcanzó un máximo de 46  millones de toneladas en 1980 antes de caer a unos 16  millones de toneladas en 2000, debido a la competencia del petróleo convencional barato en la década de 1980. [ 11 ] [ 28 ]

El 2 de mayo de 1982, conocido en algunos círculos como el "Domingo Negro", Exxon canceló su proyecto de petróleo de esquisto Colony, valorado  en 5.000 millones de dólares, cerca de Parachute, Colorado , debido a los bajos precios del petróleo y al aumento de los gastos, despidiendo a más de 2.000 trabajadores y dejando tras de sí una estela de embargos de viviendas y quiebras de pequeñas empresas. [ 48 ] En 1986, el presidente Ronald Reagan promulgó la Ley de Reconciliación Presupuestaria Ómnibus Consolidada de 1985 , que, entre otras cosas, abolió el Programa de Combustibles Líquidos Sintéticos de Estados Unidos . [ 49 ] 

La industria mundial del esquisto bituminoso comenzó a reactivarse a principios del siglo XXI. En 2003, se reinició un programa de desarrollo de esquisto bituminoso en Estados Unidos. Las autoridades introdujeron un programa de arrendamiento comercial que permitía la extracción de esquisto bituminoso y arenas bituminosas en tierras federales en 2005, de conformidad con la Ley de Política Energética de 2005. [ 50 ] [ 51 ]

Industria

Fotografía de la planta experimental de extracción in situ de petróleo de esquisto de Shell Oil en la cuenca de Piceance, al noroeste de Colorado. En el centro de la imagen, se observan varias tuberías de recuperación de petróleo sobre el suelo. Al fondo, se aprecian varias bombas de petróleo.
Instalación experimental de Shell para la extracción in situ de esquisto bituminoso, cuenca de Piceance, Colorado, EE. UU.

A partir de 2008El esquisto bituminoso se utiliza principalmente en Brasil, China, Estonia y, en menor medida, en Alemania y Rusia. Varios países adicionales comenzaron a evaluar sus reservas o construyeron plantas de producción experimentales, mientras que otros eliminaron gradualmente su industria de esquisto bituminoso. [ 9 ] El esquisto bituminoso se utiliza para la producción de petróleo en Estonia, Brasil y China; para la generación de energía en Estonia, China y Alemania; para la producción de cemento en Estonia, Alemania y China; y para su uso en industrias químicas en China, Estonia y Rusia. [ 9 ] [ 47 ] [ 52 ] [ 53 ]

A partir de 2009El 80% del esquisto bituminoso utilizado a nivel mundial se extrae en Estonia , principalmente porque Estonia utiliza varias centrales eléctricas alimentadas con esquisto bituminoso , [ 52 ] [ 54 ] que tienen una capacidad instalada de 2967 megavatios (MW). En comparación, las centrales eléctricas de esquisto bituminoso de China tienen una capacidad instalada de 12 MW, y las de Alemania tienen 9,9 MW. [ 28 ] [ 55 ] Una central eléctrica de esquisto bituminoso de 470 MW en Jordania está en construcción a partir de 2020. [ 56 ] Israel, Rumania y Rusia han operado en el pasado centrales eléctricas alimentadas con esquisto bituminoso, pero las han cerrado o cambiado a otras fuentes de combustible como el gas natural . [ 9 ] [ 28 ] [ 57 ] Otros países, como Egipto, han tenido planes para construir centrales eléctricas alimentadas con esquisto bituminoso, mientras que Canadá y Turquía tenían planes para quemar esquisto bituminoso junto con carbón para la generación de energía. [ 28 ] [ 58 ] El esquisto bituminoso sirve como combustible principal para la generación de energía solo en Estonia, donde el 90,3% de la generación eléctrica del país en 2016 se produjo a partir de esquisto bituminoso. [ 59 ]    

Según el Consejo Mundial de la Energía , en 2008 la producción total de petróleo de esquisto fue de 930 000  toneladas, equivalente a 17 700 barriles por día (2810 m³ / d) , de las cuales China produjo 375 000 toneladas, Estonia 355 000 toneladas y Brasil 200 000 toneladas. [ 60 ] En comparación, la producción de petróleo convencional y líquidos de gas natural en 2008 ascendió a 3950 millones de toneladas o 82,1 millones de barriles por día (13,1 × 10⁶ m³ / d ) . [ 61 ]      

Extracción y procesamiento

Un diagrama de flujo vertical comienza con un yacimiento de esquisto bituminoso y se divide en dos ramas principales. Los procesos convencionales ex situ, mostrados a la derecha, incluyen la extracción, la trituración y la destilación. Se indica la producción de esquisto agotado. Los procesos in situ se muestran en la rama izquierda del diagrama. El yacimiento puede estar fracturado o no; en ambos casos, se destila y se recupera el petróleo. Las dos ramas principales convergen en la parte inferior del diagrama, lo que indica que a la extracción le sigue el refinado, que comprende un tratamiento térmico y químico, así como la hidrogenación, obteniendo combustibles líquidos y subproductos útiles.
Descripción general de la extracción de petróleo de esquisto
Minería de esquisto bituminoso. VKG Ojamaa .

La mayor parte de la explotación de esquisto bituminoso implica la extracción seguida del transporte a otros lugares, tras lo cual el esquisto se quema directamente para generar electricidad o se somete a un procesamiento adicional. Los métodos de extracción más comunes son la minería a cielo abierto y la minería a cielo abierto en franjas . Estos procedimientos eliminan la mayor parte del material suprayacente para exponer los depósitos de esquisto bituminoso y resultan prácticos cuando los depósitos se encuentran cerca de la superficie. La minería subterránea de esquisto bituminoso , que elimina menos material suprayacente, emplea el método de cámaras y pilares . [ 62 ]

La extracción de los componentes útiles del esquisto bituminoso generalmente se realiza en superficie ( procesamiento ex situ ), aunque varias tecnologías más recientes lo llevan a cabo bajo tierra ( procesamiento in situ o en el sitio). [ 63 ] En ambos casos, el proceso químico de pirólisis convierte el querógeno del esquisto bituminoso en petróleo de esquisto ( petróleo crudo sintético ) y gas de esquisto bituminoso. La mayoría de las tecnologías de conversión implican calentar el esquisto en ausencia de oxígeno a una temperatura en la que el querógeno se descompone (piroliza) en gas, petróleo condensable y un residuo sólido. Esto generalmente ocurre entre 450 °C (842 °F ) y 500 °C (932 °F ) . [ 10 ] El proceso de descomposición comienza a temperaturas relativamente bajas ( 300 °C o 572 °F ), pero procede más rápidamente y de forma más completa a temperaturas más altas. [ 64 ]      

El procesamiento in situ implica calentar el esquisto bituminoso bajo tierra. Estas tecnologías pueden extraer potencialmente más petróleo de una determinada área de terreno que los procesos ex situ , ya que pueden acceder al material a mayores profundidades que las minas a cielo abierto. Varias empresas han patentado métodos para la retorta in situ . Sin embargo, la mayoría de estos métodos aún se encuentran en fase experimental. Se podrían utilizar dos procesos in situ : el procesamiento in situ verdadero no implica la extracción del esquisto bituminoso, mientras que el procesamiento in situ modificado implica la extracción de parte del esquisto bituminoso y su traslado a la superficie para la retorta in situ modificada con el fin de crear permeabilidad para el flujo de gas en una chimenea de escombros. Los explosivos fragmentan el depósito de esquisto bituminoso. [ 65 ]

Existen cientos de patentes para tecnologías de retortas de esquisto bituminoso; [ 66 ] sin embargo, solo unas pocas docenas han sido sometidas a pruebas. Para 2006, solo cuatro tecnologías permanecían en uso comercial : Kiviter , Galoter , Fushun y Petrosix . [ 67 ]

Aplicaciones y productos

El esquisto bituminoso se utiliza como combustible para centrales térmicas, quemándolo (como el carbón) para accionar turbinas de vapor ; algunas de estas centrales emplean el calor resultante para la calefacción urbana de hogares y empresas. Además de su uso como combustible, el esquisto bituminoso también puede servir en la producción de fibras de carbono especiales , carbones adsorbentes , negro de humo , fenoles , resinas, pegamentos, agentes curtientes, mástique, betún para carreteras, cemento, ladrillos, bloques de construcción y decorativos, aditivos para suelos, fertilizantes, aislamiento de lana de roca , vidrio y productos farmacéuticos. [ 52 ] Sin embargo, el uso de esquisto bituminoso para la producción de estos artículos sigue siendo pequeño o solo en desarrollo experimental. [ 1 ] [ 68 ] Algunos esquistos bituminosos producen azufre , amoníaco , alúmina , carbonato de sodio , uranio y nahcolita como subproductos de la extracción de petróleo de esquisto. Entre 1946 y 1952, un tipo marino de esquisto de Dictyonema se utilizó para la producción de uranio en Sillamäe , Estonia, y entre 1950 y 1989 Suecia utilizó esquisto de alumbre para los mismos fines. [ 1 ] El gas de esquisto bituminoso ha servido como sustituto del gas natural , pero a partir de 2009, producir gas de esquisto bituminoso como sustituto del gas natural seguía siendo económicamente inviable. [ 69 ] [ 70 ]

El aceite de esquisto derivado del esquisto bituminoso no sustituye directamente al petróleo crudo en todas las aplicaciones. Puede contener concentraciones más altas de olefinas , oxígeno y nitrógeno que el petróleo crudo convencional. [ 49 ] Algunos aceites de esquisto pueden tener un mayor contenido de azufre o arsénico . En comparación con el West Texas Intermediate , el estándar de referencia para el petróleo crudo en el mercado de contratos de futuros , el contenido de azufre del aceite de esquisto de Green River varía desde cerca del 0% hasta el 4,9% (en promedio 0,76%), mientras que el contenido de azufre del West Texas Intermediate tiene un máximo de 0,42%. [ 71 ] El contenido de azufre en el aceite de esquisto de los esquistos bituminosos de Jordania puede llegar a ser tan alto como el 9,5%. [ 72 ] El contenido de arsénico, por ejemplo, se convierte en un problema para el esquisto bituminoso de la formación Green River. Las concentraciones más altas de estos materiales significan que el aceite debe someterse a un considerable refinamiento ( hidrotratamiento ) antes de servir como materia prima para refinerías de petróleo . [ 73 ] Los procesos de retorta en superficie tendían a producir un petróleo de esquisto con una gravedad API menor que los procesos in situ . El petróleo de esquisto es el más adecuado para producir destilados medios como queroseno , combustible para aviones y gasóleo . La demanda mundial de estos destilados medios, en particular de gasóleo, aumentó rápidamente en las décadas de 1990 y 2000. [ 49 ] [ 74 ] Sin embargo, los procesos de refinación adecuados, equivalentes a la hidrocraqueo, pueden transformar el petróleo de esquisto en un hidrocarburo de rango más ligero ( gasolina ). [ 49 ]

Ciencias económicas

Vista panorámica de 360° de una planta Enefit280 en Estonia , que procesa 280 toneladas de esquisto bituminoso por hora ( ver como panorama interactivo de 360° ).

Los diversos intentos de desarrollar depósitos de esquisto bituminoso solo han tenido éxito cuando el costo de producción de petróleo de esquisto en una región determinada es inferior al precio del petróleo crudo o sus sustitutos ( precio de equilibrio ). Según una encuesta de 2005, realizada por la RAND Corporation , el costo de producir un barril de petróleo en un complejo de retortas de superficie en los Estados Unidos (que comprende una mina, una planta de retortas, una planta de mejora , servicios auxiliares y recuperación de esquisto agotado) oscilaría entre US$ 70 y US$ 95 (US$ 440-600/m³ , ajustado a valores de 2005). Esta estimación considera diferentes niveles de calidad del querógeno y eficiencia de extracción. Para que la operación sea rentable, el precio del petróleo crudo tendría que mantenerse por encima de estos niveles. El análisis también consideró la expectativa de que los costos de procesamiento disminuirían después del establecimiento del complejo. La unidad hipotética experimentaría una reducción de costos del 35-70% después de producir sus primeros 500 millones de barriles (79 millones de metros cúbicos) . Suponiendo un aumento en la producción de 25 mil barriles por día (4,0 × 10 ^ 3 m 3 /d) durante cada año después del inicio de la producción comercial, RAND predijo que los costos disminuirían a $35–48 por barril ($220–300/m 3 ) dentro de 12 años. Después de alcanzar el hito de 1 mil millones de barriles (160 millones de metros cúbicos) , sus costos disminuirían aún más a $30–40 por barril ($190–250/m 3 ). [ 52 ] [ 62 ] En 2010, la Agencia Internacional de Energía estimó, basándose en los diversos proyectos piloto, que los costos de inversión y operación serían similares a los de las arenas bituminosas canadienses , lo que significa que sería económico a precios superiores a $60 por barril a los costos actuales. Esta cifra no tiene en cuenta el precio del carbono , que agregará un costo adicional. [ 27 ] Según el escenario de nuevas políticas presentado en su Perspectiva energética mundial 2010 , un precio de $50 por tonelada de CO2 emitido añade un costo adicional de $7,50 por barril de petróleo de esquisto. [ 27 ] En noviembre de 2021, el precio de la tonelada de CO2 superó los $60.   

Una publicación de 1972 en la revista Pétrole Informations ( ISSN 0755-561X ) comparó desfavorablemente la producción de petróleo a partir de esquisto bituminoso con la licuefacción del carbón . El artículo presentó la licuefacción del carbón como menos costosa, generando más petróleo y creando menos impactos ambientales que la extracción de esquisto bituminoso. Citó una relación de conversión de 650 litros (170 galones estadounidenses ; 140 galones imperiales ) de petróleo por tonelada de carbón, frente a 150 litros (40 galones estadounidenses ; 33 galones imperiales ) de petróleo de esquisto por tonelada de esquisto bituminoso. [ 41 ]         

Una medida crítica de la viabilidad del esquisto bituminoso como fuente de energía reside en la relación entre la energía producida por el esquisto y la energía utilizada en su extracción y procesamiento, una relación conocida como " retorno energético de la inversión " (EROI). Un estudio de 1984 estimó que el EROI de los diversos depósitos conocidos de esquisto bituminoso variaba entre 0,7 y 13,3, [ 75 ] aunque los proyectos conocidos de desarrollo de extracción de esquisto bituminoso afirman un EROI entre 3 y 10. Según el World Energy Outlook 2010, el EROI del procesamiento ex situ es típicamente de 4 a 5, mientras que el del procesamiento in situ puede ser incluso tan bajo como 2. Sin embargo, según la IEA, la mayor parte de la energía utilizada puede proporcionarse mediante la combustión del esquisto agotado o del gas de esquisto bituminoso. [ 27 ] Para aumentar la eficiencia en la retorta del esquisto bituminoso, los investigadores han propuesto y probado varios procesos de copirólisis. [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ]

Consideraciones ambientales

La extracción de esquisto bituminoso conlleva numerosos impactos ambientales, más pronunciados en la minería a cielo abierto que en la minería subterránea. [ 79 ] Estos incluyen el drenaje ácido inducido por la exposición repentina y rápida y la posterior oxidación de materiales previamente enterrados; la introducción de metales, incluido el mercurio [ 80 ] , en aguas superficiales y subterráneas; el aumento de la erosión , las emisiones de gases de azufre y la contaminación del aire causada por la producción de partículas durante el procesamiento, el transporte y las actividades de apoyo. [ 11 ] [ 12 ]

La extracción de esquisto bituminoso puede dañar el valor biológico y recreativo de la tierra y el ecosistema en el área minera. La combustión y el procesamiento térmico generan material de desecho. Además, las emisiones atmosféricas del procesamiento y la combustión del esquisto bituminoso incluyen dióxido de carbono , un gas de efecto invernadero . Los ambientalistas se oponen a la producción y el uso de esquisto bituminoso, ya que crea incluso más gases de efecto invernadero que los combustibles fósiles convencionales. [ 81 ] Los procesos experimentales de conversión in situ y las tecnologías de captura y almacenamiento de carbono pueden reducir algunas de estas preocupaciones en el futuro, pero al mismo tiempo pueden causar otros problemas, incluida la contaminación de las aguas subterráneas . [ 82 ] Entre los contaminantes del agua comúnmente asociados con el procesamiento de esquisto bituminoso se encuentran los hidrocarburos heterocíclicos de oxígeno y nitrógeno. Ejemplos comúnmente detectados incluyen derivados de quinolina , piridina y varios homólogos alquílicos de piridina, como picolina y lutidina . [ 83 ]

La escasez de agua es un tema delicado en regiones áridas, como el oeste de Estados Unidos y el desierto del Néguev en Israel , donde existen planes para expandir la extracción de esquisto bituminoso a pesar de la escasez de agua. [ 84 ] Dependiendo de la tecnología, el procesamiento en superficie utiliza entre uno y cinco barriles de agua por barril de petróleo de esquisto producido. [ 62 ] [ 85 ] [ 86 ] [ 87 ] Una declaración de impacto ambiental programática de 2008 emitida por la Oficina de Administración de Tierras de Estados Unidos indicó que las operaciones de minería a cielo abierto y de procesamiento producen de 2 a 10 galones estadounidenses (7,6 a 37,9 L; 1,7 a 8,3 galones imperiales ) de aguas residuales por cada tonelada corta (0,91 t) de esquisto bituminoso procesado. [ 85 ] El procesamiento in situ , según una estimación, utiliza aproximadamente una décima parte de esa cantidad de agua. [ 88 ]    

Activistas ambientales , incluidos miembros de Greenpeace , han organizado fuertes protestas contra la industria del esquisto bituminoso. Como resultado, Queensland Energy Resources suspendió el proyecto propuesto de esquisto bituminoso de Stuart en Australia en 2004. [ 11 ] [ 89 ]

esquisto bituminoso extraterrestre

Algunos cometas contienen cantidades masivas de un material orgánico casi idéntico al esquisto bituminoso de alta calidad, el equivalente a kilómetros cúbicos de dicho material mezclado con otro material; [ 90 ] por ejemplo, se detectaron hidrocarburos correspondientes en un sobrevuelo de sonda a través de la cola del cometa Halley en 1986. [ 91 ]

Véase también

  • Roca de cobertura
  • Centro de Investigación Central – Instalación del Servicio Geológico de los Estados Unidos en Colorado – una instalación del Servicio Geológico de los Estados Unidos dedicada a preservar valiosas muestras de rocas amenazadas de eliminación o destrucción, incluidas las lutitas bituminosas. 
  • Operación minera de esquisto de Creveney
  • Kukersita : esquisto bituminoso marino de color marrón claro de edad ordovícica ; un esquisto bituminoso marino bien analizado que se encuentra en la cuenca del Mar Báltico. 
  • Mina Les Télots
  • Mitigación del pico del petróleo : reducción gradual del uso y la producción de combustibles fósiles. Páginas que muestran breves descripciones de los objetivos de reorientación : análisis de los intentos de retrasar y minimizar el impacto del " pico del petróleo " (el momento de máxima producción mundial de petróleo), incluido el desarrollo de recursos petrolíferos no convencionales. 
  • Reservas de petróleo : concepto industrial de reservas y recursos de petróleo crudo y gas natural. Páginas que muestran breves descripciones de objetivos de redireccionamiento : análisis de los suministros mundiales de petróleo crudo. 
  • Arenas bituminosas : tipo de yacimiento de petróleo no convencional. 
  • Esquisto gastado
  • Tasmanita – Roca sedimentaria – un esquisto bituminoso marino que se encuentra en Tasmania 
  • Torbanita – Tipo de esquisto bituminoso negro de grano fino – un esquisto bituminoso lacustre que se encuentra en Escocia 
  • Consumo mundial de energía : producción y uso global de energía. Páginas que muestran breves descripciones de destinos de redireccionamiento. 

Referencias

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