Esquisto bituminoso
Roca sedimentaria de grano fino rica en materia orgánica que contiene kerógeno

Esquisto bituminoso
Roca sedimentaria
Combustión de esquisto bituminoso
Composición
Primario
Secundario

La pizarra bituminosa es una roca sedimentaria de grano fino rica en materia orgánica que contiene kerógeno (una mezcla sólida de compuestos químicos orgánicos ) a partir de la cual se pueden producir hidrocarburos líquidos . Además del kerógeno, la composición general de las pizarras bituminosas constituye sustancia inorgánica y bitúmenes . Según su entorno de deposición, las pizarras bituminosas se clasifican en pizarras bituminosas marinas, lacustres y terrestres. [1] [2] Las pizarras bituminosas se diferencian de las pizarras bituminosas , depósitos de pizarra que contienen petróleo ( petróleo compacto ) que a veces se produce a partir de pozos perforados. Ejemplos de pizarras bituminosas son la Formación Bakken , la Formación Pierre , la Formación Niobrara y la Formación Eagle Ford . [3] En consecuencia, el petróleo de esquisto producido a partir de pizarra bituminosa no debe confundirse con el petróleo compacto, que también se denomina con frecuencia petróleo de esquisto. [3] [4] [5]

Una estimación de los depósitos globales de 2016 estableció los recursos mundiales totales de esquisto bituminoso equivalentes a 6,05 billones de barriles (962 mil millones de metros cúbicos) de petróleo . [6] El esquisto bituminoso ha ganado 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 tienen industrias de esquisto bituminoso bien establecidas, y Brasil, Alemania y Rusia utilizan el esquisto bituminoso en cierta medida. [9]

El esquisto bituminoso se puede quemar directamente en hornos como combustible de baja calidad para la generación de energía y la calefacción urbana o se puede utilizar como materia prima en el procesamiento de productos químicos y materiales de construcción. [1] Calentar el esquisto bituminoso a una temperatura suficientemente alta hace que el proceso químico de pirólisis produzca un vapor . Al enfriar el vapor, el petróleo no convencional líquido , llamado petróleo de esquisto , se separa del gas de esquisto bituminoso combustible . El petróleo de esquisto es un sustituto del petróleo crudo convencional; sin embargo, la extracción de petróleo de esquisto es más costosa que la producción de petróleo crudo convencional tanto financieramente como en términos de su impacto ambiental . [10] La minería y el procesamiento de esquisto bituminoso plantean una serie de preocupaciones ambientales, como el uso de la tierra , la eliminación de desechos , 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 del Ordovícico ( kukersita ), norte de Estonia

La pizarra bituminosa, una roca sedimentaria rica en materia orgánica, pertenece al grupo de los combustibles sapropel . [13] No tiene una definición geológica definida ni una fórmula química específica, y sus vetas no siempre tienen límites discretos. Las pizarras bituminosas varían considerablemente en su contenido mineral, composición química, edad, tipo de kerógeno e historia deposicional, y no todas las pizarras bituminosas se clasificarían necesariamente como pizarras en sentido estricto. [14] [15] Según el petrólogo Adrian C. Hutton de la Universidad de Wollongong , las pizarras bituminosas no son "rocas geológicas ni geoquímicamente distintivas, 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 en la descomposición térmica . [17] Los geólogos pueden clasificar las pizarras bituminosas en función de su composición como pizarras ricas en carbonato , pizarras silíceas o pizarras de canal . [18]

La pizarra bituminosa se diferencia de las rocas impregnadas de betún (otros recursos denominados no convencionales , como las arenas bituminosas y las rocas de yacimientos de petróleo), los carbones húmicos y la pizarra carbonosa . Si bien las arenas bituminosas se originan a partir de la biodegradación del petróleo, el calor y la presión no han transformado (aún) el kerógeno de la pizarra bituminosa en petróleo, lo que significa que su maduración no excede la mesocatogenética temprana . [17] [19] [20] Las pizarras bituminosas también se diferencian de las pizarras petrolíferas, depósitos de pizarra que contienen petróleo compacto que a veces se produce a partir de pozos perforados. Ejemplos de pizarras bituminosas son la Formación Bakken , la Formación Pierre , la Formación Niobrara y la Formación Eagle Ford . [3] En consecuencia, el petróleo de esquisto producido a partir de pizarra bituminosa no debe confundirse con el petróleo compacto, que también se denomina con frecuencia petróleo de esquisto. [3] [4] [5]

Fotomicrografías que muestran un carbón de canal (arriba) con una matriz 100% orgánica y una pizarra bituminosa rica (abajo) con un contenido mineral relativamente bajo.

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

Otra clasificación, conocida como diagrama de van Krevelen, asigna tipos de kerógeno, dependiendo del contenido de hidrógeno , carbono y oxígeno de la materia orgánica original de las lutitas bituminosas. [15] La clasificación más comúnmente utilizada de las lutitas bituminosas, desarrollada entre 1987 y 1991 por Adrian C. Hutton, adapta términos petrográficos de la terminología del carbón. Esta clasificación designa a las lutitas bituminosas como terrestres, lacustres (depositadas en el fondo de lagos) o marinas (depositadas en el fondo de océanos), según el entorno del depósito de biomasa inicial. [1] [2] Las lutitas bituminosas conocidas 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 fuente para la mayoría de los yacimientos de petróleo convencionales , los depósitos de esquisto bituminoso se encuentran en todas las provincias petroleras del mundo, aunque la mayoría de ellos son demasiado profundos para ser explotados económicamente. [27] Al igual que con todos los recursos de petróleo y gas, los analistas distinguen entre recursos de esquisto bituminoso y reservas de esquisto bituminoso. "Recursos" se refieren a todos los depósitos de esquisto bituminoso, mientras que "reservas" representan aquellos depósitos de los cuales 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 kerógeno recuperable. [10] [1] Aunque los recursos de esquisto bituminoso se encuentran en muchos países, solo 33 países poseen depósitos conocidos de valor económico potencial. [28] [29] Los depósitos bien explorados, potencialmente clasificables como reservas, incluyen los depósitos de Green River en el oeste de los Estados Unidos , los depósitos terciarios en Queensland , Australia, depósitos en Suecia y Estonia, el depósito El-Lajjun en Jordania y depósitos en Francia, Alemania, Brasil, China, el sur de Mongolia y Rusia. Estos depósitos han dado lugar a 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 equivalen a un rendimiento de 6,05 billones de barriles (962 mil millones de metros cúbicos) de petróleo de esquisto, y los depósitos de recursos más grandes de los Estados Unidos representan más del 80% del recurso total mundial. [6] A modo de comparación, al mismo tiempo, las reservas de petróleo probadas del mundo se estiman en 1,6976 billones de barriles (269,90 mil millones de metros cúbicos). [30] Los depósitos más grandes del mundo se encuentran en los Estados Unidos en la Formación Green River, que cubre partes de Colorado , Utah y Wyoming ; alrededor del 70% de este recurso se encuentra en tierras propiedad o administradas por el gobierno federal de los Estados Unidos. [31] Los depósitos en los 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 seres humanos han utilizado el esquisto bituminoso como combustible desde tiempos prehistóricos, ya que generalmente se quema sin ningún procesamiento. [33] Alrededor del año 3000 a. C., el "aceite de roca" se utilizaba en Mesopotamia para la construcción de carreteras y la fabricación de adhesivos arquitectónicos. [34] Los británicos de la Edad del Hierro utilizaban esquistos bituminosos manejables para crear cistas para los entierros, [35] o simplemente pulirlos para crear adornos. [36]

En el siglo X, el médico árabe Masawaih al-Mardini (Mesue el Joven) describió un método de extracción de petróleo de "una especie de esquisto bituminoso". [37] La ​​primera patente para extraer petróleo de esquisto bituminoso fue la Patente de la Corona Británica 330 concedida en 1694 a Martin Eele, Thomas Hancock y William Portlock, que habían "encontrado una forma de extraer y fabricar 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 de lámpara y parafina ; estos productos ayudaron a satisfacer la creciente demanda de iluminación que surgió durante la Revolución Industrial , suministrada por esquistos bituminosos escoceses. [42] También se produjeron fueloil, aceite lubricante y grasa, y sulfato de amonio . [43] La producción escocesa alcanzó su punto máximo alrededor de 1913, operando 120 plantas 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 de 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 confiable para su flota mientras se avecinaba una 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] Después de la crisis del petróleo de 1973 , la producción mundial de esquisto bituminoso alcanzó un pico de 46 millones de toneladas en 1980 antes de caer a alrededor de 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 de 5 mil millones de dólares cerca de Parachute, Colorado , debido a los bajos precios del petróleo y el aumento de los gastos, despidiendo a más de 2.000 trabajadores y dejando un rastro de ejecuciones hipotecarias y quiebras de pequeñas empresas. [48] En 1986, el presidente Ronald Reagan firmó la Ley Ómnibus Consolidada de Reconciliación Presupuestaria de 1985 , que entre otras cosas abolió el Programa de Combustibles Líquidos Sintéticos de los Estados Unidos . [49]

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

Industria

Fotografía de la instalación experimental de extracción de petróleo de esquisto in situ de Shell Oil en la cuenca de Piceance, en el noroeste de Colorado. En el centro de la fotografía, se ven varias tuberías de recuperación de petróleo en el suelo. En el fondo se ven varias bombas de petróleo.
Instalación experimental de esquisto bituminoso in situ de Shell , cuenca Piceance, Colorado, EE.UU.

A partir de 2008 [actualizar], el esquisto bituminoso se utiliza principalmente en Brasil, China, Estonia y, en cierta medida, en Alemania y Rusia. Varios países más comenzaron a evaluar sus reservas o habían construido plantas de producción experimentales, mientras que otros habían eliminado 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 2009 [actualizar], el 80% del esquisto bituminoso utilizado a nivel mundial se extrae en Estonia , principalmente porque Estonia utiliza varias plantas de energía alimentadas con esquisto bituminoso , [52] [54] que tiene una capacidad instalada de 2.967  megavatios (MW). En comparación, las plantas de energía de esquisto bituminoso de China tienen una capacidad instalada de 12 MW y las de Alemania tienen 9,9 MW. [28] [55] Una planta de energía de esquisto bituminoso de 470 MW en Jordania está en construcción en 2020. [56] Israel, Rumania y Rusia han operado en el pasado plantas de energía 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 de construir plantas de energía alimentadas con esquisto bituminoso, mientras que Canadá y Turquía tenían planes de 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 Energía , en 2008 la producción total de petróleo de esquisto bituminoso fue de 930.000 toneladas, equivalentes a 17.700 barriles por día (2.810 m 3 /d), de los cuales China produjo 375.000 toneladas, Estonia 355.000 toneladas y Brasil 200.000 toneladas. [60] En comparación, la producción de líquidos convencionales de petróleo y gas natural en 2008 ascendió a 3.950 millones de toneladas u 82,1 millones de barriles por día (13,1 × 10 6  m 3 /d). [61]^

Extracción y procesamiento

Un diagrama de flujo vertical comienza con un depósito de esquisto bituminoso y sigue dos ramas principales. Los procesos ex situ convencionales, que se muestran a la derecha, pasan por la extracción, el triturado y el tratamiento en retorta. Se indica el resultado del esquisto gastado. Los flujos de procesos in situ se muestran en la rama izquierda del diagrama de flujo. El depósito puede estar fracturado o no; en cualquier caso, el depósito se somete a tratamiento en retorta 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 implica un tratamiento térmico y químico y la hidrogenación, lo que produce 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 y el envío a otro lugar, después de lo cual el esquisto se quema directamente para generar electricidad o se somete a un procesamiento posterior. Los métodos más comunes de minería son la minería a cielo abierto y la minería a cielo abierto . Estos procedimientos eliminan la mayor parte del material suprayacente para exponer los depósitos de esquisto bituminoso y se vuelven 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 cámara y pilares . [62]

La extracción de los componentes útiles del esquisto bituminoso suele tener lugar sobre la superficie ( procesamiento ex situ ), aunque varias tecnologías más nuevas lo realizan bajo tierra (procesamiento in situ o en el lugar ). [63] En cualquier caso, el proceso químico de pirólisis convierte el kerógeno del esquisto bituminoso en petróleo de esquisto bituminoso ( petróleo crudo sintético ) y gas de esquisto bituminoso. La mayoría de las tecnologías de conversión implican el calentamiento del esquisto bituminoso en ausencia de oxígeno a una temperatura a la que el kerógeno se descompone (pirólisis) en gas, petróleo condensable y un residuo sólido. Esto suele tener lugar 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 avanza 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 superficie de tierra 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 de retortado in situ . Sin embargo, la mayoría de estos métodos siguen en fase experimental. Se podrían utilizar dos procesos in situ : el verdadero procesamiento in situ no implica la extracción del esquisto bituminoso, mientras que el procesamiento in situ modificado implica la extracción de parte del esquisto bituminoso y su transporte a la superficie para un retortado in situ modificado con el fin de crear permeabilidad para el flujo de gas en una chimenea de escombros. Los explosivos convierten en escombros el depósito de esquisto bituminoso. [65]

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

Aplicaciones y productos

El esquisto bituminoso se utiliza como combustible para plantas de energía térmica, quemándolo (como carbón) para impulsar turbinas de vapor ; algunas de estas plantas utilizan 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 carbono , fenoles , resinas, pegamentos, agentes curtientes, masilla, betún para carreteras, cemento, ladrillos, bloques de construcción y decorativos, aditivos para el suelo, 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] Algunas pizarras bituminosas producen azufre , amoníaco , alúmina , carbonato de sodio , uranio y nacolita como subproductos de la extracción de petróleo de esquisto. Entre 1946 y 1952, un tipo marino de esquisto de Dictyonema sirvió 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 [actualizar], la producción de gas de esquisto bituminoso como sustituto del gas natural seguía siendo económicamente inviable. [69] [70]

El aceite de esquisto derivado de la pizarra bituminosa no sustituye directamente al petróleo crudo en todas las aplicaciones. Puede contener mayores concentraciones 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 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 de cerca del 0% al 4,9% (en promedio 0,76%), donde 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 las pizarras bituminosas de Jordania puede ser tan alto como 9,5%. [72] El contenido de arsénico, por ejemplo, se convierte en un problema para la formación de esquisto bituminoso de Green River. Las mayores concentraciones de estos materiales significan que el petróleo debe someterse a una mejora considerable ( hidrotratamiento ) antes de servir como materia prima de refinería de petróleo . [73] Los procesos de retorta sobre el suelo tendieron a producir un petróleo de esquisto con una gravedad API más baja que los procesos in situ . El petróleo de esquisto sirve mejor para producir destilados medios como queroseno , combustible para aviones y combustible diésel . La demanda mundial de estos destilados medios, en particular de combustibles diésel, aumentó rápidamente en los años 1990 y 2000. [49] [74] Sin embargo, los procesos de refinación adecuados equivalentes al 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 en una hora

Los diversos intentos de desarrollar depósitos de esquisto bituminoso han tenido éxito sólo cuando el costo de producción de petróleo de esquisto en una región dada es inferior al precio del petróleo crudo o sus otros sustitutos ( precio de equilibrio ). Según una encuesta de 2005, realizada por la Corporación RAND , el costo de producir un barril de petróleo en un complejo de retorta de superficie en los Estados Unidos (que comprende una mina, una planta de retorta, una planta de mejoramiento , servicios de apoyo y recuperación de esquisto usado), oscilaría entre 70 y 95 dólares (440-600 dólares/m3 , ajustados a los valores de 2005). Esta estimación considera distintos niveles de calidad del kerógeno y eficiencia de extracción. Para llevar a cabo una operación rentable, el precio del petróleo crudo tendría que mantenerse por encima de estos niveles. El análisis también analizó la expectativa de que los costos de procesamiento caerían después del establecimiento del complejo. La unidad hipotética vería una reducción de costos de 35-70% después de producir sus primeros 500 millones de barriles (79 millones de metros cúbicos). Suponiendo un aumento de 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, con base en los diversos proyectos piloto, que los costos de inversión y operación serían similares a los de las arenas petrolíferas canadienses , es decir, serían económicos 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 introducido en su Perspectiva Energética Mundial 2010 , un precio de 50 dólares por tonelada de CO2 emitido añade un coste adicional de 7,50 dólares por barril de petróleo de esquisto. [27] En noviembre de 2021, el precio de la tonelada de CO2 superó los 60 dólares.^

En 1972, en la revista Pétrole Informations ( ISSN  0755-561X) se comparó desfavorablemente la producción de petróleo de esquisto bituminoso con la licuefacción de carbón . El artículo describía la licuefacción de carbón como menos costosa, generadora de más petróleo y con menos impacto ambiental que la extracción de esquisto bituminoso. Se citaba una tasa 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 bituminoso 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 " rendimiento energético de la inversión " (EROI). Un estudio de 1984 estimó que el EROI de los diversos depósitos de esquisto bituminoso conocidos varía entre 0,7 y 13,3 [75], aunque los proyectos de desarrollo de extracción de esquisto bituminoso conocidos afirman un EROI de entre 3 y 10. Según el World Energy Outlook 2010, el EROI del procesamiento ex situ suele ser 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 se puede obtener quemando el esquisto gastado o el gas de esquisto bituminoso [27] . Para aumentar la eficiencia al retortar el esquisto bituminoso, los investigadores han propuesto y probado varios procesos de copirólisis [76] [77] [78]

Consideraciones medioambientales

La minería de esquisto bituminoso implica numerosos impactos ambientales, más pronunciados en la minería de superficie que en la minería subterránea. [79] Estos incluyen el drenaje ácido inducido por la exposición rápida y repentina y la posterior oxidación de materiales anteriormente enterrados; la introducción de metales, incluido el mercurio [80] en las aguas superficiales y subterráneas; aumento de la erosión , emisiones de gases de azufre; y contaminación del aire causada por la producción de partículas durante el procesamiento, el transporte y las actividades de soporte. [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 de 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. Los ejemplos detectados comúnmente incluyen derivados de quinolina , piridina y varios homólogos alquílicos de piridina, como picolina y lutidina . [83]

Las preocupaciones por el agua son temas delicados en regiones áridas, como el oeste de los EE. UU. 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 retortado sobre el suelo utiliza entre uno y cinco barriles de agua por barril de petróleo de esquisto producido. [62] [85] [86] [87] Una declaración de impacto ambiental programático de 2008 emitida por la Oficina de Administración de Tierras de los EE. UU. declaró que las operaciones de minería a cielo abierto y retortado producen de 2 a 10 galones estadounidenses (7,6 a 37,9 L; 1,7 a 8,3 imp gal) de aguas residuales por 1 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]

Los activistas ambientales , incluidos miembros de Greenpeace , han organizado fuertes protestas contra la industria del esquisto bituminoso. Uno de los resultados fue que Queensland Energy Resources suspendió en 2004 el proyecto de esquisto bituminoso de Stuart en Australia. [11] [89]

Esquisto bituminoso extraterrestre

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

Véase también

  • Centro de Investigación Básica  – Instalación del Servicio Geológico de Estados Unidos en Colorado – una instalación del Servicio Geológico de Estados Unidos dedicada a preservar muestras valiosas de rocas amenazadas de eliminación o destrucción, incluidas las pizarras bituminosas
  • Kukersita  : esquisto bituminoso marino de color marrón claro de la era Ordovícica; un esquisto bituminoso marino bien analizado que se encuentra en la cuenca del mar Báltico.
  • Mitigación del pico del petróleo  – Reducción gradual del uso y la producción de combustibles fósiles Páginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento– discusión 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 petroleros no convencionales
  • Reservas de petróleo  – Concepto industrial de reservas y recursos de petróleo crudo y gas natural Páginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento– Discusión sobre los suministros mundiales de petróleo crudo
  • Arenas petrolíferas  : tipo de yacimiento de petróleo no convencional
  • Tasmanita  – Roca sedimentaria – una pizarra bituminosa marina encontrada en Tasmania
  • Torbanita  : un 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 energíaPáginas que muestran descripciones breves de los objetivos de redireccionamiento
  • Esquisto gastado
  • Mina Les Télots

Referencias

  1. ^ abcdefghi Dyni, John R. (2006). "Geología y recursos de algunos depósitos de esquisto bituminoso del mundo" (PDF) . Informe de investigaciones científicas 2005–5294 . Informe de investigaciones científicas. Departamento del Interior de los Estados Unidos , Servicio Geológico de los Estados Unidos . doi : 10.3133/sir29955294 . Consultado el 9 de julio de 2007 .
  2. ^ abc Hutton, AC (1987). "Clasificación petrográfica de esquistos bituminosos". Revista internacional de geología del carbón . 8 (3). Ámsterdam: Elsevier : 203–231. doi :10.1016/0166-5162(87)90032-2. ISSN  0166-5162.
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Bibliografía

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