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Gas natural

Gas natural quemándose en una estufa de gas El gas natural (también llamado gas , gas metano o gas fósil ) es un combustible fósil que se encuentra de forma natural en formacion...

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Imagen en primer plano de un quemador de gas natural en una estufa, que muestra el característico tono azul de la llama de gas natural.
Gas natural quemándose en una estufa de gas

El gas natural (también llamado gas , gas metano o gas fósil ) es un combustible fósil que se encuentra de forma natural en formaciones geológicas. Típicamente, el gas es una mezcla de hidrocarburos gaseosos , principalmente metano (95%), [ 1 ] pequeñas cantidades de alcanos superiores y trazas de dióxido de carbono y nitrógeno , sulfuro de hidrógeno y helio . [ 2 ] El metano es un gas incoloro e inodoro y, después del dióxido de carbono, es el segundo gas de efecto invernadero más importante que contribuye al cambio climático global . [ 3 ] [ 4 ] Debido a que el gas natural es inodoro, se le añade un odorizante comercial , como el metanotiol , que huele a sulfuro de hidrógeno (huevos podridos), para facilitar la detección de fugas de gas. [ 5 ]

El gas natural es un combustible fósil que se forma cuando capas de materia orgánica (principalmente microorganismos marinos) [ 6 ] se descomponen térmicamente en condiciones sin oxígeno, sometidas a calor y presión intensos bajo tierra durante millones de años. [ 7 ] La ​​energía que los organismos en descomposición obtuvieron originalmente del sol a través de la fotosíntesis se almacena como energía química dentro de las moléculas de metano y otros hidrocarburos. [ 8 ] La mayor parte del gas natural se extrae de formaciones geológicas subterráneas , a menudo junto con otros combustibles fósiles como el carbón y el petróleo . [ 9 ] [ 7 ] El gas natural suele ser un subproducto de la producción de petróleo, donde puede liberarse sin quemarse, quemarse en antorchas o recolectarse.

La extracción y el consumo de gas natural es una industria importante. Según un informe de la AIE de 2025, la demanda ha aumentado en los últimos años. [ 10 ] Cuando se quema para obtener calor o electricidad , el gas natural emite menos contaminantes atmosféricos tóxicos, menos dióxido de carbono y casi ninguna materia particulada en comparación con otros combustibles fósiles. [ 11 ] Sin embargo, la industria del gas natural es uno de los mayores impulsores del cambio climático : la liberación de gas y las emisiones fugitivas no intencionadas a lo largo de la cadena de suministro pueden hacer que el gas natural tenga una huella de carbono similar o mayor que la de otros combustibles fósiles en general. [ 12 ] Gran parte de esto se debe al mayor efecto del metano en el forzamiento radiativo . [ 13 ] [ 14 ] A nivel mundial, la nueva infraestructura de gas natural instalada es una de las mayores fuentes de aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero para la producción de energía. [ 15 ] Para cumplir con los objetivos climáticos, el Sexto Informe de Evaluación del IPCC de 2023 concluyó que la nueva infraestructura de gas fósil solo es adecuada bajo condiciones muy específicas con tecnologías de captura de carbono y prevención de gases fugitivos , [ 16 ] de lo contrario corre el riesgo de exceder las emisiones o convertirse en activos varados . [ 17 ]

Quema de gas natural que sale del subsuelo

Antes de que el gas natural pueda quemarse como combustible o utilizarse en procesos de fabricación, casi siempre debe procesarse para eliminar impurezas como el agua. Los subproductos de este procesamiento incluyen etano , propano , butanos , pentanos e hidrocarburos de mayor peso molecular. También deben eliminarse el sulfuro de hidrógeno (que puede convertirse en azufre puro ), el dióxido de carbono , el vapor de agua y, a veces, el helio y el nitrógeno . [ 18 ] Si bien el gas natural se transporta frecuentemente en estado gaseoso en gasoductos , el transporte entre países y el almacenamiento a largo plazo de gas natural no estuvieron ampliamente disponibles hasta la adopción generalizada del gas natural licuado .

El gas natural se mide en metros cúbicos estándar o pies cúbicos estándar . La densidad en comparación con el aire varía de 0,58 (16,8  g/mol, 0,71  kg por metro cúbico estándar) a 0,79 (22,9  g/mol, 0,97  kg por scm), pero generalmente es menor que 0,64 (18,5  g/mol, 0,78  kg por scm). [ 19 ] A modo de comparación, el metano puro (16,0425  g/mol) tiene una densidad 0,5539 veces mayor que la del aire (0,678  kg por metro cúbico estándar).

Nombre

A principios del siglo XIX, el gas natural pasó a denominarse «natural» para distinguirlo del gas combustible dominante de la época, el gas de hulla . [ 20 ] A diferencia del gas de hulla, que se produce calentando carbón, el gas natural se puede extraer del subsuelo en su estado gaseoso natural. Cuando el uso del gas natural superó al del gas de hulla en los países de habla inglesa durante el siglo XX, se empezó a denominar simplemente «gas». [ 21 ] Sin embargo, no debe confundirse con la gasolina , que también se abrevia coloquialmente como «gas», especialmente en Norteamérica.

Sin embargo, para resaltar su papel en la exacerbación de la crisis climática , muchas organizaciones han criticado el uso continuado de la palabra "natural" para referirse al gas. Estos defensores prefieren el término "gas fósil" o "gas metano" para transmitir mejor al público su amenaza climática. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] Un estudio de 2020 sobre las percepciones de los estadounidenses acerca del combustible encontró que, independientemente de las identificaciones políticas, el término "gas metano" condujo a mejores estimaciones de sus daños y riesgos. [ 25 ]

Historia

Una factura de gas de Baltimore , Maryland, de 1834, correspondiente a gas de carbón manufacturado, antes de la introducción del gas metano extraído del subsuelo.

El gas natural puede brotar del subsuelo y provocar incendios prolongados. En la antigua Grecia , las llamas de gas del monte Quimera contribuyeron a la leyenda de la Quimera, la criatura que escupe fuego . En la antigua China , el gas resultante de la extracción de salmueras se utilizó por primera vez alrededor del año 400 a. C. [ 26 ] Los chinos transportaban el gas que se filtraba del subsuelo en rudimentarias tuberías de bambú hasta el distrito de Ziliujing , en Sichuan , donde se utilizaba para hervir agua salada y extraer la sal . [ 27 ] [ 28 ]

El gas natural no se utilizaba de forma generalizada antes del desarrollo de los gasoductos de larga distancia a principios del siglo XX. Antes de eso, la mayor parte del consumo se concentraba cerca del pozo de origen, y el gas predominante para combustible e iluminación durante la revolución industrial era el gas de carbón manufacturado.

La historia del gas natural en Estados Unidos comienza con su uso localizado. En el siglo XVII, misioneros franceses presenciaron cómo los indígenas americanos prendían fuego a las filtraciones de gas natural alrededor del lago Erie , y colonos de ascendencia europea realizaron observaciones dispersas de estas filtraciones a lo largo de la costa este durante el siglo XVIII. [ 29 ] En 1821, William Hart excavó el primer pozo comercial de gas natural en Estados Unidos en Fredonia, Nueva York , lo que llevó en 1858 a la formación de la Fredonia Gas Light Company . [ 30 ] Posteriormente, se realizaron otras empresas similares cerca de pozos en otros estados, hasta que las innovaciones tecnológicas permitieron el crecimiento de importantes gasoductos de larga distancia a partir de la década de 1920. [ 29 ]

Para 2010, se habían utilizado 66.000 km³ (16.000 mi³ ) (o el 8 % ) del total de 850.000 km³ ( 200.000 mi³ ) de reservas recuperables restantes estimadas de gas natural. [ 31 ]    

Fuentes

Gas natural

Plataforma de perforación de gas natural en Texas, EE. UU.

En el siglo XIX, el gas natural se obtenía principalmente como subproducto de la extracción de petróleo . Las pequeñas y ligeras cadenas de carbono de este gas se liberaban de la solución al reducirse la presión de los fluidos extraídos desde el yacimiento hasta la superficie, de forma similar a cuando se abre una botella de refresco y el dióxido de carbono burbujea . Este gas solía considerarse un subproducto, un peligro y un problema de eliminación en los yacimientos petrolíferos activos. Los grandes volúmenes producidos no podían utilizarse hasta que se construyeran las relativamente costosas instalaciones de gasoductos y almacenamiento para distribuirlo a los mercados de consumo.

Hasta principios del siglo XX, la mayor parte del gas natural asociado al petróleo se liberaba o se quemaba en los yacimientos petrolíferos. La liberación de gas a la atmósfera y la quema controlada de los gases de producción aún se practican en la actualidad, pero se están realizando esfuerzos en todo el mundo para eliminarlas y sustituirlas por otras alternativas comercialmente viables y útiles. [ 32 ] [ 33 ]

Además del transporte de gas a través de gasoductos para su uso en la generación de energía, otros usos finales del gas natural incluyen la exportación como gas natural licuado (GNL) o la conversión de gas natural en otros productos líquidos mediante tecnologías de conversión de gas a líquidos (GTL). Las tecnologías GTL pueden convertir gas natural en productos líquidos como gasolina, diésel o combustible para aviones. Se han desarrollado diversas tecnologías GTL, incluidas Fischer-Tropsch (F-T), metanol a gasolina (MTG) y gas de síntesis a gasolina plus (STG+). F-T produce un crudo sintético que puede refinarse aún más para obtener productos terminados, mientras que MTG puede producir gasolina sintética a partir de gas natural. STG+ puede producir gasolina, diésel, combustible para aviones y productos químicos aromáticos directamente a partir de gas natural mediante un proceso de ciclo único. [ 34 ] En 2011, la planta F-T de Royal Dutch Shell , con una capacidad de 140 000 barriles (22 000 m³ ) por día , entró en funcionamiento en Qatar . [ 35 ] 

El gas natural puede ser «asociado» (encontrado en yacimientos petrolíferos ) o «no asociado» (aislado en yacimientos de gas natural ), y también se encuentra en capas de carbón (como metano de carbón ). [ 36 ] A veces contiene una cantidad significativa de etano , propano , butano y pentano , hidrocarburos más pesados ​​que se eliminan para su uso comercial antes de que el metano se venda como combustible para el consumidor o materia prima para plantas químicas. Los no hidrocarburos, como el dióxido de carbono , el nitrógeno , el helio (raramente) y el sulfuro de hidrógeno , también deben eliminarse antes de que el gas natural pueda transportarse. [ 37 ]

El gas natural extraído de pozos petrolíferos se denomina gas de cabeza de pozo (independientemente de si se extrae realmente a través del espacio anular y mediante una salida en la cabeza del pozo) o gas asociado. La industria del gas natural está extrayendo una cantidad cada vez mayor de gas de yacimientos no convencionales y de difícil acceso : gas ácido , gas de lutitas , gas de esquisto y metano de lecho de carbón .

Existe cierta discrepancia sobre qué país posee las mayores reservas probadas de gas. Entre las fuentes que consideran que Rusia tiene, con diferencia, las mayores reservas probadas se encuentran la Agencia Central de Inteligencia de EE. UU. ( 47.600 km³ ) [  38 ] y la Administración de Información Energética (47.800 km³ ) [ 39 ] [ 40 ] , así como la Organización de Países Exportadores de Petróleo (48.700 km³ ) [ 41 ] . Por el contrario, BP atribuye a Rusia solo 32.900 km³ [ 42 ] , lo que la situaría en segundo lugar, ligeramente por detrás de Irán (de 33.100 a 33.800 km³ , según la fuente).    

Reservas probadas de gas natural de los países (2014), según datos del World Factbook.

Se estima que existen alrededor de 900 000 km³  de gas "no convencional", como el gas de esquisto, de los cuales 180 000 km³ podrían ser recuperables. [ 43 ] A su vez, numerosos estudios del MIT , Black & Veatch y el Departamento de Energía de EE. UU. predicen que el gas natural representará una mayor proporción de la generación de electricidad y calor en el futuro. [ 44 ] 

El yacimiento de gas más grande del mundo es el yacimiento de gas y condensado marino South Pars/North Dome , compartido entre Irán y Qatar. Se estima que contiene 51.000 kilómetros cúbicos (12.000 mi³ ) de gas natural y 50.000 millones de barriles (7.900 millones de metros cúbicos) de condensados ​​de gas natural .   

Debido a que el gas natural no es un producto puro, a medida que la presión del yacimiento disminuye al extraer gas no asociado de un campo en condiciones supercríticas (de presión/temperatura), los componentes de mayor peso molecular pueden condensarse parcialmente durante la despresurización isotérmica, un efecto denominado condensación retrógrada . El líquido así formado puede quedar atrapado a medida que se agotan los poros del yacimiento de gas. Un método para solucionar este problema consiste en reinyectar gas seco libre de condensado para mantener la presión subterránea y permitir la reevaporación y extracción de los condensados. Con mayor frecuencia, el líquido se condensa en la superficie, y una de las tareas de la planta de gas es recolectar este condensado. El líquido resultante se denomina líquido de gas natural (LGN) y tiene valor comercial.

gas de esquisto

La ubicación del gas de esquisto en comparación con otros tipos de yacimientos de gas.

El gas de esquisto es gas natural producido a partir de esquisto . Debido a que la permeabilidad de la matriz del esquisto es demasiado baja para permitir que el gas fluya en cantidades económicamente viables, los pozos de gas de esquisto dependen de fracturas para permitir el flujo del gas. Los primeros pozos de gas de esquisto dependían de fracturas naturales a través de las cuales fluía el gas; casi todos los pozos de gas de esquisto actuales requieren fracturas creadas artificialmente mediante fracturación hidráulica . Desde el año 2000, el gas de esquisto se ha convertido en una importante fuente de gas natural en Estados Unidos y Canadá. [ 45 ] Debido al aumento de la producción de gas de esquisto, Estados Unidos fue en 2014 el principal productor de gas natural del mundo. [ 46 ] La producción de gas de esquisto en Estados Unidos se ha descrito como una "revolución del gas de esquisto" y como "uno de los acontecimientos más importantes del siglo XXI". [ 47 ]

Tras el aumento de la producción en Estados Unidos, la exploración de gas de esquisto está comenzando en países como Polonia, China y Sudáfrica. [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] Geólogos chinos han identificado la cuenca de Sichuan como un objetivo prometedor para la perforación de gas de esquisto, debido a la similitud de los esquistos con los que han demostrado ser productivos en Estados Unidos. La producción del pozo Wei-201 es de entre 10 000 y 20 000 m³ por día. [ 51 ] A finales de 2020, la Corporación Nacional de Petróleo de China afirmó una producción diaria de 20 millones de metros cúbicos de gas de su zona de demostración Changning-Weiyuan. [ 52 ]

gas de carbón

El gas de hulla o gas ciudad es un combustible gaseoso inflamable que se obtiene mediante la destilación destructiva del carbón . Contiene diversos gases caloríficos, como hidrógeno , monóxido de carbono , metano y otros hidrocarburos volátiles , junto con pequeñas cantidades de gases no caloríficos como dióxido de carbono y nitrógeno , y se utilizaba de forma similar al gas natural. Se trata de una tecnología histórica que, por lo general, no resulta económicamente competitiva con otras fuentes de gas combustible en la actualidad.

La mayoría de las centrales eléctricas urbanas ubicadas en el este de los Estados Unidos a finales del siglo XIX y principios del XX eran simples hornos de coque que calentaban carbón bituminoso en cámaras herméticas. El gas que se desprendía del carbón se recogía y distribuía a través de redes de tuberías a viviendas y otros edificios, donde se utilizaba para cocinar e iluminar. (La calefacción a gas no se generalizó hasta la segunda mitad del siglo XX). El alquitrán de hulla (o asfalto ) que se acumulaba en el fondo de los hornos se utilizaba a menudo para tejados y otros fines de impermeabilización, y mezclado con arena y grava se utilizaba para pavimentar calles.

gas natural sintético

El gas natural sintético (GNS) es un gas combustible (principalmente metano, CH4) que puede producirse a partir de combustibles fósiles como el lignito, el esquisto bituminoso o biocombustibles, o mediante el uso de electricidad con un sistema de conversión de energía a gas. El proceso de gasificación se utiliza para generar GNS. [ 53 ] Cuando la gasificación se realiza con hidrógeno en lugar de oxígeno/aire, se denomina hidrogasificación. [ 54 ]

gas natural renovable

El gas natural renovable (GNR), también conocido como biometano, es un combustible renovable elaborado a partir de biogás que ha sido mejorado a una calidad similar a la del gas fósil y tiene una concentración de metano del 90 % o superior. [ 55 ]

Gas natural cristalizado – clatratos

Existen enormes cantidades de gas natural (principalmente metano) en forma de clatratos bajo los sedimentos de las plataformas continentales marinas y en tierra firme en regiones árticas con permafrost , como Siberia . Los hidratos requieren una combinación de alta presión y baja temperatura para formarse. [ 56 ]

En 2013, Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) anunció que había recuperado cantidades comercialmente relevantes de gas natural a partir de hidrato de metano. [ 57 ]

Tratamiento

Planta de procesamiento de gas natural en Aderklaa , Baja Austria.

La imagen que se muestra a continuación es un diagrama de bloques esquemático de una planta típica de procesamiento de gas natural. Muestra los distintos procesos unitarios utilizados para convertir el gas natural crudo en gas comercializable que se transporta por gasoductos a los mercados de usuarios finales.

El diagrama de flujo de bloques también muestra cómo el procesamiento del gas natural crudo produce azufre como subproducto, etano como subproducto y líquidos de gas natural (LGN) propano, butanos y gasolina natural (denominados pentanos +). [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]

Diagrama de flujo esquemático de una planta típica de procesamiento de gas natural.

Demanda

Extracción de gas natural por países en metros cúbicos por año alrededor de 2013

A mediados de 2020, la producción de gas natural en EE. UU. había alcanzado su punto máximo en tres ocasiones, superando los niveles actuales los dos picos anteriores. Llegó a 24,1  billones de pies cúbicos anuales en 1973, seguido de un descenso, y alcanzó los 24,5  billones de pies cúbicos en 2001. Tras una breve caída, las extracciones aumentaron casi todos los años desde 2006 (debido al auge del gas de esquisto ), con una producción de 33,4  billones de pies cúbicos en 2017 y de 40,7  billones de pies cúbicos en 2019. Tras el tercer pico en diciembre de 2019, la extracción continuó disminuyendo a partir de marzo debido a la menor demanda provocada por la pandemia de COVID-19 en EE . UU. [ 62 ]

La crisis energética mundial de 2021 fue impulsada por un aumento global de la demanda a medida que el mundo salía de la recesión económica causada por la COVID-19, particularmente debido a la fuerte demanda de energía en Asia. [ 63 ]

Almacenamiento y transporte

Tubería principal de plástico de polietileno colocada en una zanja.
Se desaconseja la construcción cerca de gasoductos de alta presión, y a menudo se colocan señales de advertencia permanentes. [ 64 ]

Debido a su baja densidad, no es fácil almacenar gas natural ni transportarlo por carretera. Los gasoductos transoceánicos son poco prácticos, ya que el gas necesita ser enfriado y comprimido, pues la fricción en la tubería provoca su calentamiento. Muchos gasoductos existentes en EE. UU. están cerca de alcanzar su capacidad máxima, lo que ha llevado a algunos políticos de los estados del norte a hablar de posibles escaseces. El elevado coste comercial implica que los mercados de gas natural están mucho menos integrados a nivel mundial, lo que genera importantes diferencias de precio entre países. En Europa Occidental , la red de gasoductos ya es densa. [ 65 ] Se están planificando o construyendo nuevos gasoductos entre Europa Occidental y Oriente Próximo o el Norte de África . [ 66 ]

Siempre que se compra o se vende gas en puntos de transferencia de custodia, se establecen normas y acuerdos con respecto a la calidad del gas. Estos pueden incluir la concentración máxima permitida de CO.2 ,H2 SyH2 O. Por lo general, el gas de calidad comercial que ha sidotratado para eliminar la contaminaciónse comercializa sobre la base de "gas seco" y se requiere que esté comercialmente libre de olores, materiales y polvo objetables u otra materia sólida o líquida, ceras, gomas y constituyentes formadores de goma, que podrían dañar o afectar negativamente el funcionamiento de los equipos aguas abajo del punto de transferencia de custodia.

Según su origen geográfico, se distinguen el gas H (gas de alto poder calorífico) y el gas L (gas de bajo poder calorífico). [ 67 ] Ambos tipos requieren transporte independiente, lo que da lugar a dos redes de gasoductos separadas, por ejemplo, en algunas zonas de Alemania (con un mayor enfoque y transición hacia el gas H, dado que los yacimientos de gas L en Alemania y los Países Bajos están disminuyendo). [ 68 ]

gas natural licuado

buque metanero
Un buque de gas natural licuado en la terminal de GNL de Świnoujście en Polonia
El buque de pasajeros MS Viking Grace , el primer buque de pasajeros a gran escala del mundo propulsado con gas natural licuado.

El gas natural licuado (GNL) es gas natural (principalmente metano , CH₄ , con una pequeña cantidad de etano , C₂H₆ ) que se ha enfriado hasta convertirlo en líquido para facilitar y garantizar la seguridad de su almacenamiento o transporte sin presión. Ocupa aproximadamente 1/600 del volumen del gas natural en estado gaseoso a temperatura y presión estándar .

El GNL es inodoro , incoloro , no tóxico y no corrosivo . Entre los riesgos se incluyen la inflamabilidad tras su vaporización, la congelación y la asfixia . El proceso de licuefacción implica la eliminación de ciertos componentes, como polvo, dióxido de carbono, helio , agua e hidrocarburos pesados , que podrían causar alteraciones en el proceso aguas abajo. El gas natural se condensa en líquido a una presión cercana a la atmosférica enfriándolo a aproximadamente -162  °C (-260  °F); la presión máxima de transporte se establece en alrededor de 127  kPa (18  psi), que es aproximadamente 1,25 veces la presión atmosférica a nivel del mar. El flujo de gas se separa típicamente en fracciones de petróleo licuado ( butano y propano ) y fracciones más ligeras de etano y metano . Estas fracciones más ligeras de metano y etano constituyen la mayor parte del GNL que se licúa y almacena.

Antes de finales del siglo XX, el gas natural se consideraba en gran medida un subproducto de la producción de petróleo. El desarrollo de los procesos de producción, el almacenamiento criogénico y el transporte permitieron la comercialización del gas natural, creando un mercado global que ahora compite con otros combustibles. El desarrollo del almacenamiento de GNL hizo que el transporte de gas natural fuera mucho más fiable. A diferencia del simple almacenamiento en tanques utilizado para otros combustibles, el gas natural no podía almacenarse durante períodos prolongados debido a la dificultad de evitar fugas. El almacenamiento criogénico a gran escala también permitió crear reservas de almacenamiento fiables a largo plazo para el gas natural. Estas reservas de gas licuado podían desplegarse rápidamente mediante procesos de regasificación y, hoy en día, son el principal medio para que las redes gestionen las necesidades locales de reducción de picos de demanda . [ 69 ]

La producción de GNL es un proceso intensivo en energía concentrado en unos pocos países y, por lo general, requiere puertos especializados para gestionar la exportación de GNL para su uso en otros países. En 2023, Estados Unidos, Australia y Qatar tenían la mayor capacidad de exportación de GNL, y China, Japón y Corea del Sur eran los mayores importadores. [ 70 ] Un informe de la AIE de 2025 reveló que se incorporaría más capacidad en la próxima década. [ 71 ] Esta hiperconcentración de la producción crea cuellos de botella en las cadenas de suministro globales, y la guerra de Irán de 2026 afectó las exportaciones de GNL de Qatar , provocando un efecto dominó en el acceso y el costo del GNL. [ 72 ]

Un proceso típico de GNL

Gas natural comprimido

El GNC se transporta a alta presión, generalmente superior a 200 bares (20 000 kPa; 2900 psi) . Los compresores y equipos de descompresión requieren menos inversión inicial y pueden resultar más económicos en unidades de menor tamaño que las plantas de licuefacción/regasificación. Los camiones cisterna y los transportistas de gas natural pueden llevar el gas directamente a los usuarios finales o a puntos de distribución como gasoductos.  

Resplandeciente

Área de almacenamiento de gas natural de Peoples Gas Manlove Field en el municipio de Newcomb, condado de Champaign, Illinois . En primer plano (izquierda) se observa uno de los numerosos pozos del área de almacenamiento subterráneo, con una planta de GNL, y al fondo (derecha) se ven los tanques de almacenamiento en superficie.

En el pasado, el gas natural recuperado durante la extracción de petróleo no podía venderse de forma rentable y simplemente se quemaba en el yacimiento en un proceso conocido como quema controlada . Actualmente, la quema controlada es ilegal en muchos países. [ 73 ] Además, la mayor demanda en los últimos 20-30 años ha hecho que la producción de gas asociado al petróleo sea económicamente viable. Como opción adicional, el gas se reinyecta a veces en la formación para mejorar la recuperación de petróleo mediante el mantenimiento de la presión, así como mediante la inyección de fluidos miscibles o inmiscibles. La conservación, la reinyección o la quema controlada de gas natural asociado al petróleo dependen principalmente de la proximidad a los mercados (gasoductos) y de las restricciones regulatorias.

El gas natural puede exportarse indirectamente mediante su absorción en otros productos físicos. La expansión de la producción de gas de esquisto en Estados Unidos ha provocado una caída de los precios en comparación con otros países. Esto ha generado un auge en las exportaciones del sector manufacturero de alto consumo energético, de modo que el valor promedio de las exportaciones manufactureras estadounidenses por dólar casi triplicó su contenido energético entre 1996 y 2012. [ 74 ]

En Arabia Saudita se inventó un "sistema maestro de gas" a finales de la década de 1970, eliminando la necesidad de quemar gas. Sin embargo, las observaciones satelitales y de cámaras infrarrojas cercanas muestran que la quema de gas [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] y la liberación de gases [ 79 ] todavía ocurren en algunos países.

Del mismo modo, algunos vertederos que también descargan gases metano se han acondicionado para capturar el metano y generar electricidad.

Domos de sal y almacenamiento subterráneo

El gas natural se almacena a menudo bajo tierra [se necesitan referencias sobre almacenamiento geológico] en yacimientos agotados de pozos anteriores, domos salinos o en tanques como gas natural licuado. El gas se inyecta en momentos de baja demanda y se extrae cuando esta aumenta. El almacenamiento cerca de los usuarios finales ayuda a satisfacer la demanda fluctuante, pero este tipo de almacenamiento no siempre es factible.

gas natural licuado flotante

El gas natural licuado flotante (FLNG) es una tecnología innovadora diseñada para permitir el desarrollo de recursos de gas marinos que, de otro modo, permanecerían sin explotar debido a factores ambientales o económicos que actualmente hacen que su desarrollo mediante una operación de GNL en tierra sea inviable. La tecnología FLNG también ofrece una serie de ventajas ambientales y económicas:

  • Medioambiental  : Dado que todo el procesamiento se realiza en el yacimiento de gas, no se requieren gasoductos largos hasta la costa, unidades de compresión para bombear el gas a tierra, dragado ni construcción de muelles, ni la construcción en tierra de una planta de procesamiento de GNL, lo que reduce significativamente el impacto ambiental. [ 80 ] Evitar la construcción también contribuye a preservar los entornos marinos y costeros. Además, la alteración ambiental se minimizará durante el desmantelamiento, ya que la instalación puede desconectarse y retirarse fácilmente antes de su reacondicionamiento y reubicación en otro lugar.
  • Económico  : Donde el bombeo de gas a tierra puede ser prohibitivamente caro, FLNG hace que el desarrollo sea económicamente viable. Como resultado, abrirá nuevas oportunidades de negocio para que los países desarrollen yacimientos de gas marinos que de otro modo permanecerían aislados, como los que se encuentran frente a las costas de África Oriental. [ 81 ]

Muchas compañías de gas y petróleo están considerando los beneficios económicos y ambientales del gas natural licuado flotante (FLNG). Actualmente hay proyectos en marcha para construir cinco instalaciones de FLNG. Petronas está cerca de completar su FLNG-1 [ 82 ] en Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering y está trabajando en su proyecto FLNG-2 [ 83 ] en Samsung Heavy Industries . Shell Prelude tiene previsto comenzar la producción en 2017. [ 84 ] El proyecto Browse LNG comenzará la FEED en 2019. [ 85 ]

Usos

El gas natural se utiliza principalmente en el hemisferio norte. América del Norte y Europa son los principales consumidores.

Los gases de cabeza de pozo a menudo requieren la eliminación de varias moléculas de hidrocarburos contenidas en el gas. Algunos de estos gases incluyen heptano , pentano , propano y otros hidrocarburos con pesos moleculares superiores al del metano ( CH₄).4 ). Las líneas de transmisión de gas natural se extienden hasta la planta o unidad de procesamiento de gas natural, donde se eliminan los hidrocarburos de mayor peso molecular para producir gas natural con un contenido energético de entre35 y 39 megajulios por metro cúbico (950 a 1050 unidades térmicas británicas por pie cúbico). El gas natural procesado puede utilizarse posteriormente para usos residenciales, comerciales e industriales.

Gas natural en la fase intermedia del proceso

El gas natural que fluye por las líneas de distribución se denomina gas natural de transporte y se utiliza a menudo para alimentar motores que hacen girar compresores. Estos compresores son necesarios en la línea de transmisión para presurizar y represurizar el gas natural de transporte a medida que este circula. Normalmente, los motores de gas natural requieren entre 35 y 39 MJ/m³ ( 950-1050 BTU/ft³ ) de gas natural para funcionar según las especificaciones de la placa de características de rotación. [ 86 ] Se utilizan varios métodos para extraer estos gases de mayor peso molecular para su uso en el motor de gas natural. Algunas de las tecnologías son las siguientes:  

Generación de energía

Una planta de gas natural en Canadá
El gas genera más del 20% de la electricidad mundial.
Porcentaje de producción de electricidad a partir de gas

Una central eléctrica de gas , también conocida como central termoeléctrica, central eléctrica de gas natural o central eléctrica de gas metano, es una central térmica que quema gas natural para generar electricidad . Las centrales eléctricas de gas generan casi una cuarta parte de la electricidad mundial y son fuentes importantes de emisiones de gases de efecto invernadero . [ 87 ]

La mayor parte de la planificación energética se basa en centrales de gas para proporcionar generación de energía gestionable y compensar los déficits variables de energía renovable , donde no se dispone de energía hidroeléctrica ni de interconexiones . A principios de la década de 2020, las baterías se volvieron competitivas con las centrales de gas de respaldo . [ 88 ]

Algunas centrales de gas natural funcionan con combustibles duales, como petróleo, carbón o hidrógeno. La mayoría de los analistas no creen que las turbinas de gas natural se conviertan con éxito a hidrógeno como parte de la transición energética , convirtiéndose en un activo obsoleto . [ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]

Uso doméstico

Cámara de registro para suministro de gas doméstico, Londres, Reino Unido

En EE. UU., más de un tercio de los hogares (>40 millones de hogares) cocinan con gas. [ 4 ] El gas natural suministrado en un entorno residencial puede generar temperaturas superiores a 1100 °C (2000 °F) , lo que lo convierte en un potente combustible doméstico para cocinar y calentar. [ 93 ] Científicos de Stanford estimaron que las estufas de gas emiten entre el 0,8 % y el 1,3 % del gas que utilizan como metano no quemado y que las emisiones totales de estufas en EE. UU. son de 28,1 gigagramos de metano. [ 4 ] En gran parte del mundo desarrollado, se suministra a través de tuberías a los hogares, donde se utiliza para muchos propósitos, incluyendo cocinas y hornos, calefacción / refrigeración , parrillas exteriores y portátiles , y calefacción central . [ 94 ] Los calentadores en hogares y otros edificios pueden incluir calderas, hornos y calentadores de agua . Tanto América del Norte como Europa son grandes consumidores de gas natural.  

Los electrodomésticos, hornos y calderas utilizan baja presión, generalmente con una presión estándar de alrededor de 1,7 kilopascales (0,25 psi) por encima de la presión atmosférica. Las presiones en las líneas de suministro varían, ya sea la presión de utilización estándar (UP) mencionada anteriormente o la presión elevada (EP), que puede oscilar entre 7 y 800 kilopascales (1 y 120 psi) por encima de la presión atmosférica. Los sistemas que utilizan EP cuentan con un regulador en la entrada de servicio para reducir la presión a UP. [ 95 ]  

Los sistemas de tuberías de gas natural dentro de los edificios suelen diseñarse con presiones de 14 a 34 kilopascales (2 a 5 psi) y cuentan con reguladores de presión aguas abajo para reducir la presión según sea necesario. En Estados Unidos, la presión máxima de operación permitida para los sistemas de tuberías de gas natural dentro de un edificio se basa en la norma NFPA 54: Código Nacional de Gas Combustible, [ 96 ] excepto cuando lo apruebe la Autoridad de Seguridad Pública o cuando las compañías de seguros tengan requisitos más estrictos. 

En general, las presiones de los sistemas de gas natural no deben exceder los 5 psi (34 kPa) a menos que se cumplan todas las siguientes condiciones:  

  • La autoridad competente permitirá una presión mayor.
  • La tubería de distribución está soldada. (Nota: 2. Algunas jurisdicciones también pueden exigir que las juntas soldadas se radiografíen para verificar la continuidad).
  • Las tuberías están selladas para protegerlas y colocadas en una zona ventilada que impide la acumulación de gases.
  • La tubería se instala en las zonas utilizadas para procesos industriales, investigación, almacenamiento o salas de equipos mecánicos.

En general, se permite una presión máxima de gas licuado de petróleo de 20 psi (140 kPa) , siempre que el edificio esté construido de acuerdo con la norma NFPA 58: Código de gas licuado de petróleo, Capítulo 7. [ 97 ]  

Una válvula sísmica que opera a una presión de 55 psig (3,7 bar) puede interrumpir el flujo de gas natural hacia la red de distribución de gas natural de toda la planta (que discurre al aire libre, bajo tierra, por encima de los tejados de los edificios o dentro de los soportes superiores de un techo a dos aguas). Las válvulas sísmicas están diseñadas para usarse a una presión máxima de 60 psig. [ 98 ] [ 99 ]

En Australia, el gas natural se transporta desde las plantas de procesamiento de gas hasta las estaciones reguladoras a través de gasoductos de transmisión. El gas se regula a presiones distribuidas y se distribuye a través de una red de gas mediante tuberías principales. Pequeñas ramificaciones de la red, llamadas servicios, conectan viviendas individuales o edificios de viviendas múltiples a la red. Las redes suelen tener presiones que van desde 7 kPa (baja presión) hasta 515 kPa (alta presión). El gas se regula a 1,1 kPa o 2,75 kPa, antes de ser medido y suministrado al consumidor para uso doméstico. [ 100 ] Las tuberías principales de gas natural están hechas de diversos materiales: históricamente hierro fundido, aunque las tuberías más modernas están hechas de acero o polietileno.

En algunos estados de EE. UU., el gas natural puede ser suministrado por mayoristas/proveedores independientes de gas natural utilizando la infraestructura existente de los propietarios de gasoductos a través de programas de libre elección de gas natural .

El GLP ( gas licuado de petróleo ) se utiliza habitualmente como combustible para parrillas portátiles y de exterior . Sin embargo, el gas natural comprimido (GNC) escasea para aplicaciones similares en las zonas rurales de EE. UU ., que no cuentan con el servicio adecuado del sistema de gasoductos y la red de distribución del GLP (gas licuado de petróleo), que es más económico y abundante.

Autobús de gas natural en Salamanca , España

Transporte

Honda Civic GX , un automóvil propulsado por gas natural que se vendió en Norteamérica desde 1998 hasta 2015.

El GNC es una alternativa más limpia y económica a otros combustibles para automóviles como la gasolina . [ 101 ] A finales de 2014, había más de 20  millones de vehículos de gas natural en todo el mundo, liderados por Irán (3,5  millones), China (3,3  millones), Pakistán (2,8  millones), Argentina (2,5  millones), India (1,8  millones) y Brasil (1,8  millones). [ 102 ] La eficiencia energética es generalmente igual a la de los motores de gasolina, pero menor en comparación con los motores diésel modernos. Los vehículos de gasolina convertidos para funcionar con gas natural sufren debido a la baja relación de compresión de sus motores, lo que resulta en una reducción de la potencia entregada al funcionar con gas natural (10-15%). Sin embargo, los motores específicos para GNC utilizan una relación de compresión más alta debido al mayor número de octano de este combustible (120-130). [ 103 ]

Además de su uso en vehículos terrestres, el GNC también puede utilizarse en aeronaves. [ 104 ] El gas natural comprimido se ha utilizado en algunas aeronaves como el Aviat Aircraft Husky 200 CNG [ 105 ] y el Chromarat VX-1 KittyHawk [ 106 ]

El GNL también se utiliza en aeronaves. El fabricante de aeronaves ruso Tupolev, por ejemplo, está desarrollando un programa para producir aeronaves propulsadas por GNL e hidrógeno . [ 107 ] El programa se inició a mediados de la década de 1970 y busca desarrollar variantes de GNL e hidrógeno de los aviones de pasajeros Tu-204 y Tu-334 , así como del avión de carga Tu-330 . Según el precio actual de mercado del combustible para aviones y el GNL, la ventaja en costos de consumo para las aeronaves propulsadas por GNL es de aproximadamente un 18,96 %, junto con una reducción del 53,72 % en las emisiones de monóxido de carbono , hidrocarburos y óxidos de nitrógeno . [ 108 ]

Las ventajas del metano líquido como combustible para motores a reacción radican en que posee una mayor energía específica que las mezclas de queroseno convencionales y en que su baja temperatura ayuda a enfriar el aire que comprime el motor, logrando una mayor eficiencia volumétrica y, en la práctica, sustituyendo un intercooler . Alternativamente, puede utilizarse para reducir la temperatura de los gases de escape.

Fertilizantes

El gas natural es una materia prima importante para la producción de amoníaco , mediante el proceso Haber , para su uso en la producción de fertilizantes . [ 94 ] [ 109 ] El desarrollo de fertilizantes nitrogenados sintéticos ha apoyado significativamente el crecimiento de la población  mundial ; se ha estimado que casi la mitad de las personas en la Tierra se alimentan actualmente como resultado del uso de fertilizantes nitrogenados sintéticos. [ 110 ] [ 111 ]

Hidrógeno

El gas natural puede utilizarse para producir hidrógeno , siendo uno de los métodos más comunes el reformador de hidrógeno . El hidrógeno tiene numerosas aplicaciones: es una materia prima fundamental para la industria química , un agente hidrogenante, un producto esencial para las refinerías de petróleo y la fuente de combustible en los vehículos de hidrógeno .

Alimento para animales y peces

El alimento para animales y peces rico en proteínas se produce alimentando con gas natural a la bacteria Methylococcus capsulatus a escala comercial. [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]

Olefinas (alquenos)

Los componentes del gas natural (alcanos) pueden convertirse en olefinas (alquenos) o en otros compuestos químicos . El etano, mediante deshidrogenación oxidativa, se convierte en etileno, que a su vez puede transformarse en óxido de etileno , etilenglicol , acetaldehído u otras olefinas. El propano, mediante hidrogenación oxidativa, se convierte en propileno o puede oxidarse a ácido acrílico y acrilonitrilo .

Otro

El gas natural también se utiliza en la fabricación de telas , vidrio , acero , plásticos , pintura , aceite sintético y otros productos. [ 115 ]

Combustible para procesos industriales de calefacción y desecación .

Materia prima para la producción de combustible a gran escala mediante el proceso de conversión de gas a líquido (GTL) (por ejemplo, para producir diésel sin azufre ni aromáticos con combustión de bajas emisiones).

Efectos sobre la salud

Cocinar con gas natural contribuye a una mala calidad del aire interior y puede provocar enfermedades respiratorias graves como el asma . [ 116 ] [ 117 ]

Efectos ambientales

Las muertes causadas por el uso de combustibles fósiles como el gas natural (áreas de los rectángulos en el gráfico) superan ampliamente las resultantes de la producción de energía eólica , energía nuclear o energía solar (rectángulos apenas visibles en el gráfico). [ 118 ]

Efecto invernadero y liberación de gas natural

La influencia del calentamiento (llamada forzamiento radiativo ) de los gases de efecto invernadero de larga duración ha aumentado sustancialmente en los últimos 40 años, siendo el dióxido de carbono y el metano los principales impulsores del calentamiento global. [ 119 ]

El gas natural es un contribuyente creciente al cambio climático . [ 120 ] [ 121 ] [ 122 ] Tanto el gas en sí (específicamente el metano) como el dióxido de carbono , que se libera cuando se quema gas natural, son gases de efecto invernadero . [ 123 ] [ 124 ] La actividad humana es responsable de aproximadamente el 60% de todas las emisiones de metano y de la mayor parte del aumento resultante en el metano atmosférico. [ 125 ] [ 126 ] [ 127 ] El gas natural se libera intencionalmente o se sabe que se fuga durante la extracción, almacenamiento, transporte y distribución de combustibles fósiles . A nivel mundial, el metano representa un estimado del 33% del calentamiento antropogénico de gases de efecto invernadero . [ 13 ] La descomposición de los residuos sólidos municipales (una fuente de gas de vertedero ) y las aguas residuales representan un 18% adicional de dichas emisiones. Estas estimaciones incluyen incertidumbres sustanciales [ 128 ] que deberían reducirse en un futuro próximo con mediciones satelitales mejoradas , como las planificadas para MethaneSAT . [ 124 ]

Después de su liberación a la atmósfera, el metano se elimina mediante oxidación gradual a dióxido de carbono y agua por acción de radicales hidroxilo ( OH −) formado en la troposfera o estratosfera, dando como resultado la reacción química global CH4 + 2O2 →CO2 + 2H2 O. [ 129 ] [ 130 ] Si bien la vida útil del metano atmosférico es relativamente corta en comparación con el dióxido de carbono, [ 131 ] con unavida mediade aproximadamente 7 años, es más eficiente para atrapar el calor en la atmósfera, de modo que una cantidad dada de metano tiene 84 veces elpotencial de calentamiento globaldel dióxido de carbono durante un período de 20 años y 28 veces durante un período de 100 años. El gas natural es, por lo tanto, un potente gas de efecto invernadero debido al fuerteforzamiento radiativodel metano a corto plazo y a los efectos continuos del dióxido de carbono a largo plazo. [ 127 ]

Los esfuerzos específicos para reducir el calentamiento rápidamente mediante la reducción de las emisiones antropogénicas de metano son una estrategia de mitigación del cambio climático respaldada por la Iniciativa Global del Metano . [ 13 ]

emisiones de gases de efecto invernadero

Crecimiento y aceleración de las emisiones y la consiguiente concentración atmosférica.
Las emisiones de metano procedentes de combustibles fósiles, prácticas industriales y agrícolas han aumentado desde la revolución industrial. [ 132 ]
La línea de tendencia de los aumentos interanuales demuestra el crecimiento persistente de las emisiones de metano desde la década de 1950. [ 132 ]
Aproximadamente el 60% de las emisiones actuales de metano son causadas por el ser humano, lo que contribuye al aumento del gas metano en la atmósfera. [ 133 ]

Cuando se refina y se quema, el gas natural puede producir entre un 25 y un 30 % menos de dióxido de carbono por julio suministrado que el petróleo, y entre un 40 y un 45 % menos que el carbón. [ 134 ] También puede producir potencialmente menos contaminantes tóxicos que otros combustibles de hidrocarburos. [ 134 ] [ 135 ] Sin embargo, en comparación con otros combustibles fósiles importantes, el gas natural causa más emisiones en términos relativos durante la producción y el transporte del combustible, lo que significa que las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida son aproximadamente un 50 % más altas que las emisiones directas del lugar de consumo. [ 136 ] [ 137 ] Algunos contextos políticos incluyen el gas como un " combustible puente " basado en la suposición errónea de que menores emisiones durante la combustión significan un menor impacto ambiental general. [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]

En términos del efecto de calentamiento global a lo largo de 100 años, la producción y el uso de gas natural representan aproximadamente una quinta parte de las emisiones humanas de gases de efecto invernadero , y esta contribución está creciendo rápidamente. A nivel mundial, el uso de gas natural emitió alrededor de 7.800  millones de toneladas de CO₂.2 en 2020 (incluida la quema de gas), mientras que el uso de carbón y petróleo emitió 14,4 y 12 mil millones de toneladas, respectivamente. [ 142 ] La AIE estima que el sector energético (petróleo, gas natural, carbón y bioenergía) es responsable de aproximadamente el 40% de las emisiones humanas de metano. [ 143 ] Según elSexto Informe de Evaluación del IPCC, el consumo de gas natural creció un 15% entre 2015 y 2019, en comparación con un aumento del 5% en el consumo de petróleo y productos derivados del petróleo. [ 144 ]

La financiación y construcción continuas de nuevos gasoductos indican que las enormes emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de combustibles fósiles podrían quedar garantizadas durante 40 a 50 años. [ 145 ] Solo en el estado estadounidense de Texas , se han estado construyendo cinco nuevos gasoductos de larga distancia, el primero de los cuales entró en servicio en 2019, [ 146 ] y los demás están programados para entrar en funcionamiento entre 2020 y 2022. [ 147 ] : 23

Prohibiciones de instalación

Para reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero, los Países Bajos están subvencionando una transición para dejar de usar gas natural en todos los hogares del país para 2050. En Ámsterdam , no se han permitido nuevas cuentas de gas residenciales desde 2018, y se espera que todos los hogares de la ciudad se conviertan para 2040 para usar el calor excedente de los edificios y operaciones industriales adyacentes. [ 148 ] Algunas ciudades de los Estados Unidos han comenzado a prohibir las conexiones de gas para casas nuevas, con leyes estatales aprobadas y en consideración para exigir la electrificación o prohibir los requisitos locales. [ 149 ] Las nuevas conexiones de electrodomésticos de gas están prohibidas en el estado de Nueva York [ 150 ] y el Territorio de la Capital Australiana . [ 151 ] Además, el estado de Victoria en Australia ha implementado una prohibición de nuevas conexiones de gas natural a partir del 1 de enero de 2024, como parte de su hoja de ruta de sustitución de gas. [ 152 ] Esto se produjo tras una campaña que resultó en la prohibición de la exploración y producción de gas en tierra firme en Victoria en 2014. Esta prohibición se levantó parcialmente en 2021, pero la prohibición constitucional del fracking sigue vigente. [ 153 ]

El gobierno del Reino Unido también está experimentando con tecnologías alternativas de calefacción doméstica para cumplir sus objetivos climáticos. [ 154 ] Para preservar sus negocios, las empresas de gas natural en Estados Unidos han estado presionando para que se aprueben leyes que impidan las ordenanzas locales de electrificación y están promoviendo el gas natural renovable y el hidrógeno como combustible . [ 155 ]

Otros contaminantes

Aunque el gas natural produce cantidades mucho menores de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno (NOx) que otros combustibles fósiles, [ 135 ] el NO x proveniente de la combustión de gas natural en los hogares puede ser un peligro para la salud. [ 156 ]

radionúclidos

La extracción de gas natural también produce isótopos radiactivos de polonio (Po-210), plomo (Pb-210) y radón (Rn-220). El radón es un gas con una actividad inicial de 5 a 200 000 becquerelios por metro cúbico de gas. Se desintegra rápidamente en Pb-210, que puede acumularse como una fina película en los equipos de extracción de gas. [ 157 ]

Preocupaciones de seguridad

Estación de inyección de odorantes para oleoductos

La extracción de gas natural presenta desafíos específicos en materia de salud y seguridad laboral para los trabajadores involucrados. [ 158 ] [ 159 ]

Producción

Algunos campos de gas producen gas ácido que contiene sulfuro de hidrógeno ( H2 S), untóxicocuando se inhala.El tratamiento de gases con aminas, un proceso a escala industrial que eliminagaseososácidos , se utiliza a menudo para eliminar el sulfuro de hidrógeno del gas natural. [ 160 ]

La extracción de gas natural (o petróleo) provoca una disminución de la presión en el yacimiento . Esta disminución de presión, a su vez, puede causar subsidencia , es decir, el hundimiento del terreno. La subsidencia puede afectar a los ecosistemas, los cursos de agua, los sistemas de alcantarillado y suministro de agua, los cimientos, etc. [ 161 ]

Fracturación hidráulica

La extracción de gas natural de formaciones rocosas porosas subterráneas puede realizarse mediante un proceso denominado fracturación hidráulica o "fracking". Desde la primera operación comercial de fracturación hidráulica en 1949, se han fracturado aproximadamente un millón de pozos en Estados Unidos. [ 162 ] La producción de gas natural a partir de pozos fracturados hidráulicamente ha aprovechado los avances tecnológicos de la perforación direccional y horizontal, que mejoraron el acceso al gas natural en formaciones rocosas compactas. [ 163 ] Entre 2000 y 2012 se produjo un fuerte crecimiento en la producción de gas no convencional a partir de pozos fracturados hidráulicamente. [ 164 ]

En la fracturación hidráulica, los operadores de pozos inyectan agua mezclada con diversos productos químicos a través del revestimiento del pozo hacia la roca. El agua a alta presión fractura la roca, liberando gas de la formación rocosa. Se añaden arena y otras partículas al agua como agente de apuntalamiento para mantener abiertas las fracturas en la roca, permitiendo así que el gas fluya hacia el revestimiento y luego a la superficie. Se añaden productos químicos al fluido para reducir la fricción e inhibir la corrosión. Después de la fracturación, se extrae el petróleo o el gas, y entre el 30 % y el 70 % del fluido resultante (la mezcla de agua, productos químicos, arena, etc.) regresa a la superficie. Muchas formaciones gasíferas también contienen agua, que asciende por el pozo hasta la superficie junto con el gas, tanto en pozos fracturados hidráulicamente como en pozos no fracturados. Esta agua producida suele tener un alto contenido de sal y otros minerales disueltos presentes en la formación. [ 165 ]

El volumen de agua utilizado para la fracturación hidráulica de pozos varía según la técnica empleada. En Estados Unidos, el volumen promedio de agua utilizado por fractura hidráulica se ha reportado en casi 7375 galones para pozos verticales de petróleo y gas antes de 1953, casi 197 000 galones para pozos verticales de petróleo y gas entre 2000 y 2010, y casi 3  millones de galones para pozos horizontales de gas entre 2000 y 2010. [ 166 ]

Determinar qué técnica de fracturación hidráulica es apropiada para la productividad del pozo depende en gran medida de las propiedades de la roca reservorio de la que se extraerá el petróleo o el gas. Si la roca se caracteriza por una baja permeabilidad, que se refiere a su capacidad para permitir el paso de sustancias, es decir, gas, entonces la roca puede considerarse una fuente de gas de lutita . [ 167 ] La fracturación hidráulica para el gas de esquisto, que actualmente también se conoce como una fuente de gas no convencional , implica perforar un pozo verticalmente hasta que alcanza una formación de roca de esquisto lateral, en cuyo punto la broca gira para seguir la roca durante cientos o miles de pies horizontalmente. [ 168 ] En contraste, las fuentes convencionales de petróleo y gas se caracterizan por una mayor permeabilidad de la roca, lo que naturalmente permite el flujo de petróleo o gas hacia el pozo con técnicas de fracturación hidráulica menos intensivas que las que ha requerido la producción de gas de lutita. [ 169 ] [ 170 ] Las décadas de desarrollo de la tecnología de perforación para la producción de petróleo y gas convencional y no convencional no solo han mejorado el acceso al gas natural en rocas reservorio de baja permeabilidad, sino que también han planteado importantes impactos adversos en el medio ambiente y la salud pública. [ 171 ] [ 172 ] [ 173 ] [ 174 ]

La EPA de EE. UU. ha reconocido que sustancias químicas tóxicas y cancerígenas, como el benceno y el etilbenceno, se han utilizado como agentes gelificantes en agua y mezclas químicas para la fracturación hidráulica de alto volumen (HVHF). [ 175 ] Tras la fracturación hidráulica en HVHF, el agua, las sustancias químicas y el fluido de fracturación que regresan a la superficie del pozo, denominados reflujo o agua producida, pueden contener materiales radiactivos, metales pesados, sales naturales e hidrocarburos presentes de forma natural en las formaciones rocosas de esquisto. [ 176 ] Las sustancias químicas de fracturación, los materiales radiactivos, los metales pesados ​​y las sales que los operadores extraen del pozo HVHF son tan difíciles de eliminar del agua con la que se mezclan, y contaminarían gravemente el ciclo del agua , que la mayor parte del reflujo se recicla en otras operaciones de fracturación o se inyecta en pozos subterráneos profundos, eliminando así del ciclo hidrológico el agua que HVHF requería. [ 177 ]

Los precios históricamente bajos del gas han retrasado el renacimiento nuclear , así como el desarrollo de la energía solar térmica . [ 178 ]

Olor añadido

En su estado natural, el gas natural es incoloro y casi inodoro . En Estados Unidos, la explosión de la New London School , ocurrida en 1937 en Texas, impulsó la legislación que exigía la adición de un odorizante para ayudar a los consumidores a detectar fugas . Se puede añadir un odorizante con un olor desagradable, como el tiofano o el terc-butiltiol (mercaptano de terc-butilo). Se han dado casos en los que un odorizante no puede ser detectado correctamente por un observador con un sentido del olfato normal, a pesar de ser detectable por instrumentos analíticos. Esto se debe al enmascaramiento de olores, cuando un olor predomina sobre la sensación de otro. Desde 2011, la industria está investigando las causas del enmascaramiento de olores. [ 179 ]

Riesgo de explosión

Vehículo de emergencia de la red de gas respondiendo a un gran incendio en Kiev , Ucrania.

Las explosiones causadas por fugas de gas natural ocurren varias veces al año. Las viviendas, los pequeños negocios y otras estructuras se ven afectadas con mayor frecuencia cuando una fuga interna provoca la acumulación de gas en su interior. Las fugas suelen ser consecuencia de trabajos de excavación, como cuando los contratistas excavan y dañan tuberías, a veces sin percatarse de los daños. Con frecuencia, la explosión es lo suficientemente potente como para dañar significativamente un edificio, pero dejarlo en pie. En estos casos, las personas que se encuentran dentro suelen sufrir lesiones leves o moderadas. En ocasiones, el gas puede acumularse en cantidades lo suficientemente elevadas como para provocar una explosión mortal, destruyendo uno o más edificios. Muchos códigos de construcción prohíben ahora la instalación de tuberías de gas dentro de las paredes o debajo de los pisos para mitigar este riesgo. El gas generalmente se disipa fácilmente al aire libre, pero a veces puede acumularse en cantidades peligrosas si los caudales son lo suficientemente altos . [ 180 ] Sin embargo, considerando las decenas de millones de estructuras que utilizan este combustible, el riesgo individual derivado del uso de gas natural es bajo.

Riesgo de inhalación de monóxido de carbono

Los sistemas de calefacción de gas natural pueden causar intoxicación por monóxido de carbono si no cuentan con ventilación o si esta es deficiente. Las mejoras en el diseño de las calderas de gas natural han reducido considerablemente los riesgos de intoxicación por CO. También existen detectores que alertan sobre la presencia de monóxido de carbono o gases explosivos como el metano y el propano. [ 181 ]

Contenido energético, estadísticas y precios

Estados Unidos y Rusia han sido los principales productores de gas natural. [ 182 ]

Las cantidades de gas natural se miden en metros cúbicos estándar (metro cúbico de gas a una temperatura de 15 °C (59 °F) y una presión de 101,325 kPa (14,6959 psi) ) o pies cúbicos estándar (pie cúbico de gas a una temperatura de 60,0 °F y una presión de 14,73 psi (101,6 kPa) ), 1 metro cúbico estándar = 35,301 pies cúbicos estándar. El calor bruto de combustión del gas natural de calidad comercial es de alrededor de 39 MJ/m³ ( 0,31 kWh/ft³ ) , pero esto puede variar en varios por ciento. Esto es de aproximadamente 50 a 54 MJ/kg dependiendo de la densidad. [ 183 ] [ 184 ] Para comparar, el calor de combustión del metano puro es de 37,7 MJ por metro cúbico estándar, o 55,5 MJ/kg.               

Excepto en la Unión Europea, Estados Unidos y Canadá, el gas natural se vende en unidades minoristas de gigajulios. El GNL (gas natural licuado) y el GLP ( gas licuado de petróleo ) se comercializan en toneladas métricas (1000  kg) o millones de BTU como entregas al contado. Los contratos de distribución de gas natural a largo plazo se firman en metros cúbicos, y los contratos de GNL en toneladas métricas. El GNL y el GLP se transportan en buques especializados , ya que el gas se licúa a temperaturas criogénicas . La especificación de cada cargamento de GNL/GLP suele incluir el contenido energético, pero esta información generalmente no está disponible para el público. La Unión Europea se propuso reducir su dependencia del gas ruso en dos tercios para 2022. [ 185 ]

En agosto de 2015, la compañía gasística italiana ENI anunció el que posiblemente sea el mayor descubrimiento de gas natural de la historia. La empresa energética informó del hallazgo de un yacimiento de gas "supergigante" en el mar Mediterráneo, con una superficie aproximada de 100 km² (40 millas cuadradas ) . Este yacimiento, denominado Zohr , podría contener 8,5 × 10¹¹ metros cúbicos ( 30 billones de pies cúbicos ) de gas natural. ENI afirmó que su energía equivale a unos 5.500 millones de barriles de petróleo equivalente (3,4 × 10¹⁰ GJ ) . El yacimiento Zohr se encuentra en aguas profundas frente a la costa norte de Egipto, y ENI asegura que será el mayor jamás descubierto en el Mediterráneo e incluso en el mundo. [ 186 ]    

Con 15 países que representan el 84% de la extracción mundial, el acceso al gas natural se ha convertido en un tema importante en la política internacional, y los países compiten por el control de los gasoductos. [ 187 ] En la primera década del siglo XXI, Gazprom , la empresa energética estatal rusa, se vio envuelta en disputas con Ucrania y Bielorrusia sobre el precio del gas natural, lo que generó preocupación de que el suministro de gas a algunas partes de Europa pudiera interrumpirse por razones políticas. [ 188 ] Estados Unidos se está preparando para exportar gas natural. [ 189 ]

unión Europea

Los precios del gas para los usuarios finales varían mucho en la UE . [ 190 ] Un mercado energético europeo único, uno de los objetivos clave de la UE, debería nivelar los precios del gas en todos los Estados miembros de la UE. Además, ayudaría a resolver los problemas de suministro y calentamiento global , [ 191 ] así como a fortalecer las relaciones con otros países mediterráneos y fomentar las inversiones en la región. [ 192 ] Durante el preludio de la invasión rusa de Ucrania en 2022 , Estados Unidos solicitó a Qatar que suministrara gas de emergencia a la UE en caso de interrupciones en el suministro. [ 193 ] A partir de 2026, la Unión Europea ha introducido legislación para eliminar gradualmente las importaciones de gas natural de Rusia . [ 194 ]

Estados Unidos

En unidades estadounidenses , un pie cúbico estándar (28 L) de gas natural produce alrededor de 1028 unidades térmicas británicas (1085 kJ) . El poder calorífico real cuando el agua formada no se condensa es el calor neto de combustión y puede ser hasta un 10 % menor. [ 195 ]  

En Estados Unidos, las ventas minoristas suelen expresarse en termias ( th); 1 termia = 100 000  BTU. Las ventas de gas a consumidores domésticos suelen expresarse en unidades de 100 pies cúbicos estándar (scf). Los contadores de gas miden el volumen de gas consumido, que se convierte a termias multiplicando dicho volumen por el contenido energético del gas utilizado durante ese período, el cual varía ligeramente con el tiempo. El consumo anual típico de una vivienda unifamiliar es de 1000 termias o un equivalente de cliente residencial (RCE). Las transacciones mayoristas generalmente se realizan en decatermias (Dth), mil decatermias (MDth) o millones de decatermias (MMDth). Un millón de decatermias equivale a un billón de BTU, aproximadamente mil millones de pies cúbicos de gas natural.

El precio del gas natural varía considerablemente según la ubicación y el tipo de consumidor. El poder calorífico típico del gas natural es de aproximadamente 1000  BTU por pie cúbico, dependiendo de su composición. En Estados Unidos, el gas natural se negocia mediante contratos de futuros en la Bolsa Mercantil de Nueva York ( NYMEX ). Cada contrato equivale a 10 000  millones de BTU o 10 000 millones de BTU (10 551 GJ) . Por lo tanto, si el precio del gas es de 10 $/millón de BTU en la NYMEX, el contrato tiene un valor de 100 000 $.   

Canadá

Canadá utiliza el sistema métrico para el comercio interno de productos petroquímicos . Por consiguiente, el gas natural se vende por gigajulio (GJ), metro cúbico (m³ ) o mil metros cúbicos (E3m³). La infraestructura de distribución y los contadores casi siempre miden el volumen (pie cúbico o metro cúbico). Algunas jurisdicciones, como Saskatchewan, venden gas únicamente por volumen. Otras, como Alberta, lo venden por contenido energético (GJ). En estas zonas, casi todos los contadores para clientes residenciales y pequeños comercios miden el volumen (m³ o ft³ ) , y los estados de cuenta incluyen un multiplicador para convertir el volumen al contenido energético del suministro local de gas.

Un gigajulio (GJ) es una unidad de medida que equivale aproximadamente a 80 litros (0,5 barriles) de petróleo, o a 28 m³ o 1000 pies³ o 1 millón de BTU de gas. El contenido energético del gas en Canadá puede variar entre 37 y 43 MJ/m³ ( 990 y 1150 BTU/pie³ ) dependiendo del suministro y el procesamiento del gas entre el pozo y el cliente.      

Gas natural adsorbido (ANG)

El gas natural puede almacenarse adsorbiéndolo en sólidos porosos llamados adsorbentes. La condición óptima para el almacenamiento de metano es a temperatura ambiente y presión atmosférica. Presiones de hasta 4 MPa (aproximadamente 40 veces la presión atmosférica) permiten una mayor capacidad de almacenamiento. El adsorbente más común utilizado para el almacenamiento de gas natural es el carbón activado (CA), principalmente en tres formas: fibra de carbón activado (FCA), carbón activado en polvo (CAP) y monolito de carbón activado. [ 196 ]

Véase también

Referencias

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