Ventilación de gas

La liberación de gases , más específicamente conocida como venteo de gas natural o venteo de metano , es la liberación intencional y controlada de gases que contienen hidrocarburos alcanos —principalmente metano— a la atmósfera terrestre. Es un método ampliamente utilizado para la eliminación de gases no deseados que se producen durante la extracción de carbón y petróleo crudo . Dichos gases pueden carecer de valor cuando no se pueden reciclar en el proceso de producción, no tienen una vía de exportación a los mercados de consumo o son excedentes para la demanda a corto plazo. En los casos en que los gases tienen valor para el productor, también se pueden liberar cantidades sustanciales de los equipos utilizados para la recolección, el transporte y la distribución de gas.

La liberación de gases contribuye significativamente al cambio climático . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Sin embargo, muchos casos individuales son lo suficientemente pequeños y dispersos como para considerarse "seguros" en lo que respecta a riesgos inmediatos para la salud. Las fugas grandes y concentradas generalmente se mitigan mediante la quema de gases para producir dióxido de carbono, un gas relativamente menos dañino . La liberación y quema de gases que se realizan como prácticas rutinarias son especialmente derrochadoras y podrían eliminarse en muchas operaciones industriales modernas, donde existen otras opciones de bajo costo para utilizar el gas. ^{[ 3 ]}

La liberación de gases no debe confundirse con otros tipos similares de fugas de gas, como las que se producen en:

• alivio de presión de emergencia como método de último recurso para prevenir daños en los equipos y salvaguardar vidas, o
• emisiones fugitivas de gas que son fugas de gas no intencionadas que ocurren en operaciones de carbón, petróleo y gas, como las de pozos abandonados .

La liberación de gases a la atmósfera no debe confundirse con la "filtración de gas" procedente de la tierra o de los océanos, ya sea de origen natural o debida a la actividad humana.

La extracción de petróleo de los pozos , donde la obtención de crudo es el objetivo financiero principal y, a veces, el único, suele ir acompañada de la extracción de cantidades sustanciales del llamado gas asociado (es decir, una forma de gas natural crudo ). Las estadísticas mundiales del año 2012 muestran que la mayor parte (58%) de este gas se reinyectó para su almacenamiento y para ayudar a mantener la presión del pozo, el 27% se envió a los mercados de consumo y el 15% restante se liberó o quemó cerca del emplazamiento del pozo. ^{[ 4 ]}

_{En todo el mundo ,} se quemaron 100 millones de toneladas de gas asociado liberado en antorchas, lo que equivale a aproximadamente el 3-4% de todo el gas producido en pozos de petróleo y gas. ^{[ 4 ]} El gas quemado produjo casi 350 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO₂ de gases de efecto invernadero , lo que representa aproximadamente el 1% de las 33 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO₂ ₎ liberadas por la quema de todos los combustibles fósiles . ^{[ 5 ]} Los sistemas de recuperación de gas de antorcha (FGRS) se están implementando cada vez más como una alternativa económicamente más productiva a la quema en antorcha. ^{[ 6 ] : 50–52}

Idealmente, todo el gas no deseado se reduciría al menos en antorchas de gas, pero esto no se ha logrado en la práctica. Por ejemplo, los volúmenes ventilados de los pozos individuales a veces son demasiado pequeños e intermitentes, y pueden presentar otras dificultades (por ejemplo, altas concentraciones de contaminantes ) que hacen que la quema sea más compleja técnica y económicamente. Además, el gas seguirá efervesciendo del petróleo crudo durante algún tiempo después de que se traslade a los tanques de almacenamiento en el sitio del pozo y se transporte a otro lugar. Este gas también puede dirigirse a una chimenea de antorcha, utilizarse o diseñarse para escapar sin mitigación a través de venteos o reguladores de presión . ^{[ 7 ]}

Las estimaciones de seguimiento global de la Agencia Internacional de Energía (AIE) durante el año 2019 indican que se liberaron 32 millones de toneladas adicionales de metano sin control alguno provenientes de todas las actividades de extracción de petróleo, incluyendo petróleo convencional en tierra , petróleo en alta mar , petróleo no convencional y actividades de refinación y distribución . Si se incluye la cantidad liberada por antorchas de gas incompletas y emisiones fugitivas, el total estimado es de aproximadamente 37 millones de toneladas. ^{[ 8 ]}

Matthew Johnson, del Laboratorio de Investigación de Energía y Emisiones (EER) de la Universidad de Carleton en Ottawa, Ontario, Canadá, afirmó en una entrevista de diciembre de 2023 que, contrariamente a la creencia popular , la liberación de gases, especialmente en instalaciones de petróleo pesado diseñadas para operaciones normales, es la principal fuente de emisiones de metano en la industria del petróleo y el gas. Johnson subraya la urgencia de modernizar rápidamente las instalaciones de petróleo y gas, dado que los costos asociados son razonables, según diversos estudios. El costo estimado de la modernización para toda la industria en Canadá asciende a 3300 millones de dólares entre 2027 y 2040 para la implementación de los requisitos de liberación y quema de gases. ^{[ 9 ]} Johnson señaló que, si bien los combustibles fósiles no se eliminarán de la noche a la mañana, «en lo que respecta a las emisiones de metano, tenemos una solución y podemos implementarla ahora mismo». ^{[ 10 ]} Un informe del Laboratorio de Investigación de Energía y Emisiones de 2023 analiza los desafíos para cumplir con los objetivos de reducción de metano para 2030 en el marco del Compromiso Global sobre el Metano, debido a las incertidumbres en los niveles de emisión de las operaciones de petróleo y gas. La investigación, que se centra en Alberta, Canadá —la provincia canadiense con la mayor industria de petróleo y gas— presenta un inventario de metano para 2021 que supera el inventario federal oficial en 1,5 veces. El estudio subraya que casi dos tercios de las emisiones —provenientes principalmente de tanques no controlados, sistemas neumáticos y antorchas sin encender— resultan de la liberación de gas , lo que indica oportunidades sustanciales para la mitigación. Cabe destacar que las intensidades de metano en Alberta son cuatro veces mayores que las de la vecina Columbia Británica, lo que resalta la necesidad de un monitoreo e informes independientes que garanticen el éxito de las iniciativas de reducción de emisiones. ^{[ 11 ]} La liberación de gas en la industria del petróleo y el gas ha cobrado importancia en Alberta, Canadá, particularmente a la luz de los cambios legislativos propuestos destinados a reducir las emisiones de metano. El ministro federal de Medio Ambiente, Steven Guilbeault, presentó un plan durante la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático de 2023 en Dubái , en el que se esbozaba un sistema nacional de límites máximos y comercio de emisiones para reducir las emisiones sin perjudicar la producción. El marco propuesto tiene como objetivo limitar las emisiones de 2030 a un 35-38% por debajo de los niveles de 2019, en consonancia con el objetivo del gobierno federal de lograr cero emisiones netas de carbono en el sector para 2050. Dado que la industria del petróleo y el gas contribuye al 28% de las emisiones de Canadá, estos cambios propuestos representan un esfuerzo significativo para abordar las preocupaciones ambientales y combatir el cambio climático. ^{[ 9 ]}

Cantidades sustanciales de gas rico en metano quedan atrapadas y adsorbidas en las formaciones de carbón, y se desorben inevitablemente durante la extracción . En algunos casos de minería subterránea, se perfora una formación antes o durante la extracción, permitiendo la salida de los gases de grisú como medida de seguridad. Asimismo, durante la extracción, el metano ingresa al sistema de ventilación en concentraciones de hasta el 1%, y generalmente se expulsa libremente por la abertura de la mina. Este metano del aire de ventilación (MAV) es la principal fuente de metano en todas las minas de carbón, tanto operativas como desmanteladas, del mundo. Además, se sigue desorbiendo una cantidad considerable de metano del carbón almacenado y de las minas abandonadas. ^{[ 12 ]}

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos proyecta que para el año 2020, las emisiones globales de metano provenientes de minas de carbón en todo el mundo superarán los 35 millones de toneladas o 800 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO₂ _, y representarán el 9% de todas las emisiones globales de metano . China contribuye con más del 50% del total, seguida de Estados Unidos (10%) y Rusia (7%), y luego por Australia, Ucrania, Kazajistán e India (3-4% cada uno). Alrededor de 200 minas en una amplia gama de países habían implementado tecnología para el año 2015 para capturar aproximadamente 3 millones de toneladas de metano, ya sea para uso económico o para su reducción en antorchas de gas u oxidadores térmicos . ^{[ 12 ]}

Los afloramientos, vetas o formaciones cercanas a la superficie también se perforan a veces con pozos para extraer y capturar el metano, en cuyo caso se clasifica como una forma de gas no convencional . ^{[ 13 ]} Esta captura de metano de yacimientos de carbón puede reducir el volumen de filtración de gas que ocurriría de forma natural, a la vez que aumenta las emisiones de dióxido de carbono una vez que el combustible se utiliza en otro lugar. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Las estimaciones de seguimiento global de la AIE durante 2019 sugieren que se liberaron aproximadamente 40 millones de toneladas de metano provenientes de todas las actividades relacionadas con la minería del carbón. Esta cantidad total incluye todas las emisiones venteadas, fugitivas y por filtración. ^{[ 7 ] [ 16 ]}

En los yacimientos de gas, la adquisición de gas de petróleo no asociado (es decir, otra forma de gas natural crudo) es el principal objetivo financiero, y se desperdicia muy poco en comparación con el gas producido en yacimientos petrolíferos o minas de carbón. La mayor parte de las emisiones se producen durante el transporte por gasoductos a los centros de comercialización y distribución , refinerías y mercados de consumo. ^{[ 6 ] : 6–8}

El Departamento de Energía de EE. UU. informa que la mayor parte de la liberación de gases en las operaciones de la industria del gas de EE. UU. en el año 2017 ocurrió en estaciones compresoras y en controladores y reguladores operados neumáticamente . ^{[ 6 ] : 7} Existen o se están desarrollando estrategias de mantenimiento mejoradas y tecnologías de equipos avanzados para reducir dicha liberación de gases. ^{[ 17 ]}

Las estimaciones de seguimiento global de la AIE durante el año 2019 indican además que se liberaron aproximadamente 23 millones de toneladas de metano de todos los segmentos de la industria del gas, incluidos el gas convencional terrestre , el gas marino , el gas no convencional y las actividades de refinación y distribución de gas . Si se incluye la cantidad liberada por emisiones fugitivas, el total estimado es de aproximadamente 43 millones de toneladas. ^{[ 8 ]}

Los gases asociados a la extracción de petróleo y carbón a veces se consideraban problemáticos, peligrosos y de bajo valor: un subproducto "gratuito" asociado a la extracción de carbón o hidrocarburos líquidos, más lucrativa económicamente, que debía ser gestionado. El crecimiento de los mercados internacionales de gas, la infraestructura y las cadenas de suministro han contribuido en gran medida a cambiar esta situación. Además, se está convirtiendo en una práctica cada vez más habitual:

• capturar y utilizar el gas asociado para proporcionar energía local y para
• Reinyectar gas recomprimido para el mantenimiento de la presión del yacimiento petrolífero , la recuperación secundaria y la posible despresurización posterior del yacimiento una vez que se haya maximizado la recuperación de líquidos de hidrocarburos y se haya establecido una infraestructura de exportación de gas y el acceso al mercado.

Hoy en día, resulta financieramente viable desarrollar incluso yacimientos de hidrocarburos relativamente pequeños que contengan gas no asociado (es decir, con poco o nada de petróleo) cerca de un mercado o ruta de exportación, así como grandes acumulaciones remotas.

Recientemente, algunos defensores de la industria y responsables políticos promovieron el gas fósil como un « combustible de transición » que podría generar el menor desperdicio y, por lo tanto, el menor daño ambiental y las consiguientes pérdidas económicas durante la transición de las reservas finitas de combustibles fósiles a fuentes más sostenibles. ^{[ 18 ]} Sin embargo, los volúmenes reales de metano liberados de forma acumulativa a lo largo de la cadena de suministro tienen un impacto en el calentamiento climático a corto plazo que ya rivaliza, y podría llegar a superar, el del carbón y el petróleo. ^{[ 19 ]}

La ventilación y otras liberaciones de hidrocarburos gaseosos han aumentado constantemente a lo largo de la era industrial junto con el rápido crecimiento en la producción y el consumo de combustibles fósiles. ^{[ 20 ]} La Agencia Internacional de Energía estima que las emisiones anuales totales de metano de la industria del petróleo y el gas aumentaron de aproximadamente 63 a 82 millones de toneladas entre los años 2000 y 2019; un aumento promedio de aproximadamente 1,4 % por año. ^{[ 7 ] [ 21 ]} A nivel mundial, la AIE estima que la extracción geológica de carbón, petróleo crudo y gas natural es responsable del 20 % de todas las emisiones de metano. ^{[ 16 ]} Otros investigadores han encontrado evidencia de que su contribución puede ser sustancialmente mayor; 30 % o más. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

La concentración atmosférica de metano casi se ha duplicado en el último siglo y ya es 2,5 veces mayor que en cualquier otro momento de los últimos 800 000 años. ^{[ 24 ]} El metano es un potente gas de calentamiento a pesar de su menor abundancia en comparación con el dióxido de carbono atmosférico. El metano atmosférico es responsable de al menos una cuarta parte y hasta un tercio de los cambios en el forzamiento radiativo que impulsan el calentamiento climático a corto plazo . ^{[ 2 ] [ 25 ] [ 26 ]}

Los componentes de gas natural, etano , propano y butano, tienen una vida útil atmosférica mucho más corta (entre aproximadamente 1 semana y 2 meses) en comparación con el metano (1-2 décadas) y el dióxido de carbono (1-2 siglos). Por consiguiente, no se mezclan bien con la atmósfera y presentan concentraciones atmosféricas mucho menores. ^{[ 27 ]} Sin embargo, su oxidación da lugar a la creación de compuestos de carbono de mayor duración que también alteran la atmósfera y el ciclo planetario del carbono a través de diversos mecanismos complejos. ^{[ 28 ]}

• Erupción rutinaria
• Emisiones de metano

• Sistemas de eliminación de gases de combustión y venteo en PetroWiki
• Metano de yacimientos de carbón en PetroWiki