HIDRATOS DE METANO COMO FUENTE DE ENERGÍA: PROBLEMÁTICA Y PERSPECTIVAS DE FUTURO

[Jose María Escola]

Los hidratos de metano constituyen una potencial fuente de energía, que cobra cada vez mayor importancia dado el progresivo agotamiento de los recursos energéticos del planeta [1]. Los hidratos de carbono consisten en compuestos de inclusión cristalinos (clatratos) de agua y metano, similares al hielo, en donde las moléculas de agua forman una estructura tridimensional (anfitrión) que aloja en su interior la molécula de gas metano (huésped). Una composición tipo estaría formada por 5,75 moléculas de agua que rodean una molécula de metano. Su formación tiene lugar a bajas temperaturas (< 0ºC) y presiones moderadas o altas. Los yacimientos de hidratos de metano se encuentran en las plataformas continentales de los mares y océanos, y el manto de las zonas árticas [3]. Intervalos típicos de formación de hidratos de metano son profundidades entre 280 – 4000 m, temperaturas entre 273 (280 m) y 296 K (4000 m), y presiones entre 4,14 (280 m) y 41,4 MPa (4000 m) [2-4].

El interés de los hidratos de metano como recurso energético es evidente dada la presencia de metano en su composición. Asimismo, es el combustible fósil más limpio con el medio ambiente por su elevada relación H/C y con una aplicabilidad creciente no sólo como fuel sino también como materia prima química. Por otra parte, el volumen potencial disponible de hidratos de metano es enorme. Se estima que existen unas reservas aproximadas de metano en forma de hidratos de 13.000 Tm3 (T (tera) = 1012) mientras que la capacidad existente en los yacimientos de metano convencionales se estima en 180 Tm3 [5]. Asimismo, el volumen total de hidratos de metano indicado representa aproximadamente el doble del resto de combustibles fósiles en todo el mundo. Su distribución geográfica es igualmente interesante puesto que es un recurso menos concentrado que los yacimientos de petróleo y gas natural actuales. Los yacimientos registrados hasta la fecha se encuentran en el Ártico y en las plataformas marinas de la práctica totalidad de los continentes, con lo que un mayor número de países podrían tener acceso directo a este recurso energético [6].

La obtención de metano a partir de sus hidratos plantea una serie de problemas técnicos. Un primer problema está relacionado con la adecuada detección y cuantificación de los yacimientos. El método más utilizado consiste en la realización de perfiles de reflexión sísmico, concretamente en el procedimiento denominado BSR (Bottom simulating reflector, “reflexión simulada del fondo”), que distingue entre diferentes capas del sustrato geológico en función de su mayor o menor impedancia acústica. Una vez detectado el yacimiento, interesa igualmente determinar la naturaleza de los sedimentos minerales a los que se encuentra asociados, normalmente mediante prospección y extracción de muestras in situ. El yacimiento de hidrato de metano puede estar constituido por una gran bolsa separada o en cambio (y esta es la situación más frecuente), presentarse ocupando los espacios entre los diferentes estratos sedimentarios. La importancia del sedimento no debe infravalorarse puesto que resulta más sencilla la extracción del hidrato de metano si el grano del sedimento es grueso en lugar de fino. En este último caso se requiere más tiempo y el esfuerzo económico es sensiblemente superior. Asimismo, la naturaleza química del sedimento (e.g. hierro, aluminio, etc.) influye en el hábito cristalino del hidrato y en su facilidad de nucleación y cristalización, y por ende, en su potencial descomposición. Una línea de investigación actualmente en desarrollo y de gran interés trata de determinar en laboratorio los intervalos de estabilidad (presión, temperatura, composición, difusión) de los hidratos de metano en diferentes medios porosos y de composición química. De esta manera, se pueden determinar las cinéticas de formación/descomposición y el efecto catalítico de las potenciales impurezas. Estos datos poseen un extraordinario valor con vistas a evaluar el potencial de explotación real del yacimiento.

No obstante, el principal problema económico consiste en la extracción del metano de su hidrato para su separación y aprovechamiento posterior. Las dos opciones son la despresurización o el calentamiento directo. La primera alternativa se considera la más factible desde un punto de vista económico y parece ser la que ya se está aplicando en algún yacimiento en Siberia [7]. La segunda vía requiere calentar el yacimiento, lo cual puede hacerse introduciendo un agente de calefacción (e.g. vapor de agua). Sin embargo, las elevadas profundidades a las que es necesario perforar (> 300 m) hacen inviable la aportación de calor directamente desde la superficie al fondo del yacimiento debido a las pérdidas energéticas producidas durante el transporte. Una solución ingeniosa sobre este problema y que podría hacer viable la alternativa del calentamiento directo es la sugerida por la empresa americana Precision Combustion [1,8]. Esta empresa ha desarrollado una caldera que podría introducirse directamente en el yacimiento, generando el calor necesario para fundir el hidrato liberando el metano. La caldera incorpora una tecnología propia de combustión catalítica basada en un catalizador de platino, que permite realizar una combustión controlada a baja temperatura dentro del yacimiento (por la presencia del catalizador). De acuerdo con sus cálculos, la caldera sólo consumiría un 15% del metano liberado para generar calor, siendo el balance económico un 50% más favorable que la posibilidad de introducir calor directamente desde la superficie. Esta empresa también afirma que esta tecnología permitiría eliminar CO2 del medio ambiente y secuestrarlo dentro del yacimiento de hidrato de metano. Las razones que aportan es la mayor estabilidad del hidrato de CO2 con relación al de metano, existiendo incluso a temperaturas mayores. Asimismo, el calor de formación del hidrato de CO2 (exotérmico) es mayor que el calor de disociación del de metano (endotérmico), siendo factible la posibilidad de “secuestrar” o almacenar el CO2 generado en la combustión e incluso, introducirlo desde la superficie. No obstante, la empresa advierte que la técnica se ha desarrollado a nivel de laboratorio y se encuentra todavía en fase de explotación técnica real. Como se puede apreciar, el volumen existente de hidratos de metano y la previsible escasez de recursos energéticos a medio plazo ha convertido a la investigación sobre técnicas de explotación en un campo con un ya hoy brillante presente.

Referencias

  • [1] Tullo, A. H., C & EN, 83(34) (2005) 16.
  • [2] C. E. Taylor, Topics in Catalysis, 32(3-4) (2005) 179.
  • [3] E. D. Sloan, Clathrate hydrates of natural gas (Marcel Dekker) (1998).
  • [4] P. Servio, M. W. Eaton, D. Mahajan, W. J. Winters, Topics in Catalysis, 32(3-4) (2005) 101.
  • [5] A. Saniere, Panorama 2006, www.ifp.fr.
  • [6] K. V. Kovelvenden, T. Lorenson, U.S. geological survey website, http://www.warus.wr.usgs.gov/globalhydrate
  • [7] Y. F. Makogon, Hydrates of Natural Gas, Penwell Tusla, (Translated by W. J. Cieslewicz), 1981. [8] Precision combustion (PCI), http://www.precision-combustion.com/products.html
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Comentarios

¿Tiene esto que ver en el ártico con las zonas de parmafrost? ¿Suelos helados hasta cientos de metros de profundidad, ricos en matia orgánica?

Y en las plataformas: ¿antiguas marismas y zonas pantanosas posteriormente sepuntadas y enterradas por otros sedimentos?

Me interesaría saber mucho este tema.

Juanjo Ibáñez

Bitácora Universo.

Un Cordial Saludo

Han tratado de hacer ustedes simulaciones para mirar un poco la estabilidad de estos sistemas? lo pregunto porq yo lo estoy haciendo, pero necesito algunas ideas. Gracias

¿Donde puedo encontrar una tabla de formacion de hidratos de los distintos gases que sea presion versus temperatura?

La escacéz con tendencia al agotamiento del gas natural como materia prima para la elaboracion de fertilizantes nitrogenados que son los responsables de aproximada mente el 50% de la producción agricola, no ha provocado que se generen soluciones alternas.

¿ Cual es el tiempo estimado que habrá de transcurrir para poder disponer de gas metano suficiente para abastecer con fertilizantes nitrogenados al campo, a partir de los hidratos?

Porfavor enviarme a mi correo el nombrede todos los elementos que se necesitan para construir un sistema de energia producida a partir del metano. Gracias

A mi los hidratos de metano me inquietan, referente a el efecto invernadero. Si se destabiliza el conjunto del metano. tengo entendido que es 8 veces mas potente que el dioxido de carbono, y que son 10.000 toneladas N. ¿quien me puede contestar?

Hola! Soy una alumna de batxillerato y estoy investigando los hidratos de metano. Mi objetivo es determinar si condicionan el cambio climático, y si a la larga podrían desencadenar un tsunami en la plataforma continental del norte de europa, como relata la novela “el quinto día” de Frank Schätzing.

Te agradecería mucho si pudieras enviarme alguna información interesante, o la referencia de algún libro o pagina web donde pueda encontrarla, en castellano.

Este es mi correo: lara9093@hotmail.com

Gracias!

Lara

Habeis preguntado si los hidratos de metano tienen que ver con el cambio climatico, y la respuesta es afirmativa.

Se sugeria que la capacidad sobre el efecto invernadero es ocho veces superios al co2. Algunos autores la cifran en valores mayores. Otra cuestion es que es menos es una molecula menos estable que el co2, y por tanto menos persistente en el tiempo.

Se preguntaba tambien si tenia que ver con el permafrost de las zonas articas y sub-articas, efectivamente es asi. De hecho hace años que se vienen detectado liberaciones espontaneas de hidratos de metano, en el permafrot del norte de Canada y siberia.

Y como no es dificil deducir es un proceso que va en aumento. Es grado de incidencia en el aumento del calentamiento planetario no se conoce con exactitud. Aunque es probable que haya estudios en marcha sobre ello.

Aqui se plantea un grave problema ambiental porque no es otra cosa que un abundante combustible fosil. Y probablemente se antepongan los beneficios economicos a corto plazo que las consecuencias a medio plazo.

O aun peor, porque podria datrse el caso, que esos plazos que ahora se estan cifrando en decadas, se produjeran en años. Los factores que inciden sobre el calentamiento no paran de incrementarse mientras que los de signo contrario son practicamente inexistentes.

Sin duda se avecinan cambios

la amenaza mas cercana para desestabilizar una placa de hidratos la veo en un bombazo nuclear irani, pais montañoso.

la desestabilizacion de una buena placa produciria un magnifico tsunami.

segun dice el articulo, lo mas costoso es desestabilizar el medio.

otra cosa es la movilizacion de ese carbono hacia la atmosfera via explotacion industrial.

de ahi el interes del concepto de cambiar el metano por CO2 y quedarse con el excedente energetico, sin emisiones.

mui bueno me parece que usted alla creado esa pagina que siga haci santiaga amaya

mui bueno me parece que usted alla creado esa pagina que siga haci santiaga amaya

Este tema me interesa por su relacion con mi país. Recien escuche en un programa radial de una emisora seria, que existen solo dos yaciminetos comprobados en el mundo, uno en Alaska, donde algunas empresas japonessa invetigan y otro en Costa Rica, en la cordillera Cocos, descubierto en el 2002. El de aqui es bastante grande y se informa que su extenc¡on permitira generar gas por 250 años a toda la humanidad, el problema es la gran profundida a que se encuentra entre 3 y 4 KM.

Leyendo otras informaciones en Internet, parece que existen mas yacimientos. En lo referente a mi pais, la fuente es un geologo nacional que estudia el tema,lo escuche de paso mientras realizaba otra funcion, por lo que no puedo precisar mas.

Les agradaceria enviarme informacion al respecto a mi correo.

Muchas gracias y un cordial saludo a distancia.

hola! buen tema. en este momento estoy buscando informacion relacionada con esto, ya antes recibiste un mail de Gustavo Orozco, solicitando info sobre elementos que conforman la caldera. DOnde puedo encontrar dicho informacion? me la puedes enviar? agradesco de antemano.

andrea

Excelente tema , Costa Rica pequeño paìs en el continente , pero gran naciòn en las profundidades del ocèano Pacìfico , somos del tercer mundo pero tenemos una riqueza mucho mayor que muchos paises del primer rmundo!!! IRONICO!!!! , no tenemos aùn los medios para iniciar su explotaciòn y ya hay muchos que estàn haciendo NUMEROS con lo nuestro.

Me gustaria saber si los dos yacimientos comprobados son los de Alaska y la Cordillera de Cocos en el Pacifico de America Central o si hay posibilidad de que eos yacimientos de claratos, esten generalizados en todo el planeta.

ESTA BUENO

QUISIERA SABER SI ESTOS HIDRATOS SON UTILIZADOS EN LA ACTUALIDAD COMO UN CUMBUSTIBLE ACTIVO

OTRA COSA ESTA PAGINA ES SOLO ARGENTINA O NO

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hola mi trabjo d investigacion qu estoy haciendo trata d los hidratos d metano como fuente d energia del futuro e segun e ido investigando aun no hay un tecnica para extraer los hidratos d metano del fonde del mar kisiera saber si exist ya una manera segura d extraerlo y todo lo relacionado con como los popdemos tilizar como fuente d energia del futuro

Estoy haciendo un trabajo sobre este tema, alguien me puede mandar información a mi correo?

Solicito de la manera mas atenta me envien informacion de los equipos requeridos para producir metano con excremento de

las vacas.

Agradezco de antemano

Atte. Ing. Arturo I.M. Cisneros

Agradecería de antemano me puedan proporcionar bibliografía sobre el tema

Hola, estoy investigando para un proyecto sobre los hidratos de metano y me gustaria saber si me puedes brindar la informacion de los procesos que se utilizan para extraerlos asi como sus costos mas o menos, cualquier cosa que me puedas enviar que me ayude te lo agradeceria mucho…:D

Porfas mandalo a mi correo :D

ATENCIÓN!!

¿Qué pretenden hacer con el metano?, ¿Extracción?

La molécula de metano es en sí una verdadera bomba de relojería para nuestra delicada y ya frágil estabilidad atmosférica.

Una sóla molecula, una vez liberada, atrapa 200 veces + calor que una de dióxido de carbono. Además, pueden permanecer en la atmósfera entre 12 y 114 años…

Las consecuencias de esa extracción podría conyevar un riesgo muy alto en cuanto a la aceleración del calentamiento del planeta.

Si el calentamiento de la atmósfera, que ya está prococando el deshielo de cientos de miles de km2 en el ártico a una velocidad de vértigo, comenzase a liberar el basto manto de permafrost que allí existe se provocaría una "retroalimentación positiva", esto significaría sencillamente que el cambio climático se estaría alimentando a sí mismo.

Además, el metano liberado a la atmósfera puede ser letal; Saturno, Urano y Neptuno posee este gas en su atmósfera en cantidades ingentes: Una de las razones por las cuales jamás podrían convertirse en lugares aptos para una vida futura…

Así que, ¿Porqué no dejamos ya de una vez de jugar con fuego y basamos toda nuestra inteligencia y todos nuestros esfuerzos en sufragar la creciente demanda energética con energías limpias, que existen en abundancia por todo el planeta?

En lo referente al metano, personalmente pienso que más que invertir tiempo y dinero en una forma de extracción y uso deberíamos, por el bien de lo que cada uno de nosotros + ama, buscar una forma de neutralizar el metano antes de que nuestras propias emisiones de Co2 despierten a este león durmiendo.

Metano (CH4); Al igual que se conoce la forma de obtención de este hidrocarburo mediante la hidrogenación de carbono y dióxido de carbono o por la acción del agua con carburo de aluminio, ¿no podría existir alguna posibilidad de descomponer o alterar su estructura química, inabilitar la interacción de la molécula cuando se someta a la acción del calor, e impedir que así se libere el carbono a la atmósfera?

Muchas gracias por su tiempo y atención. Espero su respuesta.

1. Metano = GAS NATURAL; extraído hasta la actualidad y sin "demasiados problemas".

2. Metano = 72 CO2 (20 años)

Metano = 25 CO2 (100 años)

Metano = 7.6 CO2 (500 años)

3. 1 panel solar = 80 kg CO2 ¿la llamamos energía limpia o de menor impacto?

4. 20% de energía eléctrica que consumimos viene del león durmiendo. Sí, mejor no despertarle.

5. "Inabilitar" hace daño a la vista.

no pueden poner algo mejor?¿

hola es muy buenO EL ARTICULO, PERO NECESITO MAS INFORMACION SOBRE BALANCE DE MATERIA EN YACIMIENTOS DE HIDRATOS DE GAS.

no han pensado en maquinas roboticas tipo tuneleras que retiren las costras solidas y que estas sean elevadas a una factoria en superficie donde se separe agua y metano?

Porfavor, necesito información acerca de la definicion de las redes cristalinas de los hidratos y algo mas detallado del articulo de AMIDIQ de el uso de las reglas de mezclado tipo wong-sandler en la estimación de la formacion incipiente de hidratos. Saludos. Gracias

Porfavor, necesito información acerca de la definicion de las redes cristalinas de los hidratos y algo mas detallado del articulo de AMIDIQ de el uso de las reglas de mezclado tipo wong-sandler en la estimación de la formacion incipiente de hidratos. Saludos. Gracias

Excelente Articulo… Me gustaria conocer el principio de funcionamiento de esta caldera con catalizador!… que interesante… Gracias….

El titulo del articulo pone de manifiesto la disyuntiva por la imposicion del deseo de hacer dinero y mover el mundo industrializado a toda costa, aun en riesgo de nuestras vidas y nuestros descendientes sin importar muchas veces las reales y verdaderas perspectivas del futuro.

Cabe destacar que nos enfrentamos al problema de calentamiento global al cual deberiamos llamar autodestruccion humana, por el mal manejo del hermoso regalo que es la vida y seguirle el juego al mercantilismo desmedido que nos mete en el circulo vicioso de trabajar-ver television (publicidad)-endeudarnos y Comprar de manera compulsiva (Obsolocencia prevista y obsolecencia percibida); sin hacernos conscientes de que cada una de nuestras acciones de se dejan ver en la casa (el planeta tierra).

Saludos..

me gusto mucho de lo que hablaron por que esta muy interesante

CREO QUE TODOS DE BERIAN BER ESTA PAGINA POR QUE HABLA SOBRE LA ENERGIA Y DICE QUE LA ENERGIA SE USA EN TODAS PARTES DONDE HAY ALGO QUE SE MUEVE

Resulta muy alarmante que se tenga tan poca visión global sobre los cambios que se están produciendo.
Durante millones de años la vida en la Tierra ha estado capturando todo el carbono en forma de combustibles fósiles para mantener un clima estable y así las condiciones apropiadas para que la vida pueda desarrollarse tal y como la conocemos. No solo estamos aumentando las emisiones de forma alarmante, sino que a la vez estamos destruyendo los mecanismos de autoregulación del planeta. Eso solo puede llevar al un colapso generalizado. A la muerte de la vida en el planeta tal y como la conocemos. Y por supuesto a nuestra propia extinción.
Todavía hay gente que piensa que la solución es disponer de mas energía para su aire acondicionado.

que consecuencias tendria la explotacion del hidrato de metano dentro de10 o mas años

Muy buen articulo

Es un tema en desarrollo sin duda alguna asi como facinante, tanto que actualmente lo eh decidido desarrollar como tema de tesis para la carrera de Ingenieria Petrolera con el objetivo de proponer y descubrir las mejores técnicas para su perforacion y explotacion asi que en verdad agradecería mucho un contacto contigo para una posible orientación en el tema por custiones de información.

Agradesiendo muchisimo su tiempo y ayuda esepero su respuesta

Muchisimas gracias y felicidades de nuevo por su articulo

Los felicito es un tema muy interesante.

Soy estudiante de Ing en Gas y este es un tema de mucha discusión en el aula, quisiera saber si puede facilitarme textos, vídeos de como se forman, si los tiene, etc.

De ante mano muchas gracias.

hola soy estudiante de postgrado en geologia del petroleo y me encuentro en la realizacion de mi trabajo de grado y siento la inquietud de formular algun tema referente a los reservorios de hidratos pero tengo que enfocar el tema sobre todo en la parte geologica como por ejemplo los ambiente de sedimentacion, carateristicas de estos yacimientos o geoquimica de estos reservorios , sera que ustedes me puedan ayudara por lo menos con el nombre de algunos libro articulo de revista que hable con mas profundidad del tema ya que es poca la informacion que se tiene al respecto

ESTADOS UNIDOS, fracaso en la perforacion COSTA AFUERA EN EL GOLFO DE MEXICO, actualmente estan pensando en perforar en el ARTICO NORTE para obtener el metano de los los hidratos de metano, en el caso que se de, como sera el desequilibrio en el polo norte.
Inglaterra CON EL AGOTAMIENTO DE LOS YACIMIENTOS DEL MAR DEL NORTE tiene el mismo pensamiento con respecto al polo sur.

CON LA CRISIS MINERO ENERGETICA QUE VAN A TENER LOS PAISES DESARROLLADOES EN LA DECADA DEL 2010-2020, SE DEBE EVITAR POR LA COMUINIDAD MUNDIAL QUE LOS PAISES DESARROLLADOS PERFOREN PARA OBTENER METANO DE LOS HIDRATOS DE METANO.
LAS CONSECUENCIAS SERIAN FUNESTAS PARA EL PLANETA TIERRA, PARA LA GENERACION ACTUAL Y FUTURA DE LOS SERES VIVOS INCLUYENDO AL HOMBRE.

FRANCISCO ESLAY MACEA BARRETO
Gerente de PETROBIOGAS
Ingeniero de Petróleos y Esp. en Ingeniería Ambiental
Experto en Gas Natural, GLP, Contingencias (petróleo, gas natural y GLP), Energía, Estrategias Energéticas, Combustibles, Minería y Servicios Públicos Domiciliarios.Docente Investigador Universitario, Consultor Internacional y Corresponsal Internacional.
petrobiogas@gmail.com

[...] cúbic de hidrat de metà equival a uns cent seixanta metres cúbics de gas metà. De manera que el rendiment és important. massa important com per ignorar-lo.  Sobretot perquè es calcula que allà sota el [...]

[...] Madrid [...]

[...] que las reservas mundiales de este hidrocarburo en el 2011. (Ver más sobre los hidratos de metano AQUI) Lo que se debe tener claro, sobre todo los países OPEP, es que solo es cuestión de tiempo para [...]

Tera es 10 a la 12, eso es 1.000.000.000.000 o lo que es lo mismo, en castellano, un billón (no un ‘billion’). Entonces según tus datos las reservas son de 13.000.000.000.000.000 m3

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