Estas fuentes podrían ayudar a cerrar la creciente brecha entre la producción nacional y el consumo en Estados Unidos, pero presentan mayores desafíos ambientales en su producción.

La Administración de Información Energética estima actualmente que la base de recursos de gas no convencional de Estados Unidos es de 2.203 trillones de pies cúbicos. De ellos, 167 billones de pies cúbicos se consideran reservas probadas, recuperables en las condiciones económicas y operativas actuales.

Gas de esquisto

A diferencia del gas convencional, que reside en yacimientos muy porosos y permeables y que puede explotarse fácilmente mediante pozos verticales estándar, el gas de esquisto permanece atrapado en su roca madre original, el esquisto rico en materia orgánica que se formó a partir de la deposición sedimentaria de lodo, limo, arcilla y materia orgánica en los fondos de los mares poco profundos.

El primer pozo de Estados Unidos perforado específicamente para producir gas natural explotó un yacimiento de gas de esquisto en Fredonia, Nueva York, en 1821 . Sin embargo, debido a la escasa permeabilidad de estas pizarras, la extracción convencional mediante pozos verticales no resultó rentable, ya que se encontraron yacimientos más fáciles de explotar en otros lugares.

Hoy en día, el gas de pizarra es el recurso de gas natural de más rápido crecimiento en Estados Unidos y en todo el mundo como resultado de varios avances recientes. Los avances en la tecnología de perforación horizontal permiten que un solo pozo atraviese mayores volúmenes de un yacimiento de gas de esquisto y, por tanto, produzca más gas.

El desarrollo de la tecnología de fracturación hidráulica (también conocida como hidrofracturación, hydrofracking o simplemente fracking) también ha mejorado el acceso a los yacimientos de gas de esquisto. Este proceso requiere la inyección en el pozo de grandes volúmenes de agua mezclada con arena y productos químicos fluidos a alta presión para fracturar la roca, aumentando la permeabilidad y las tasas de producción. Además de estos avances tecnológicos, los elevados precios del gas natural entre 2001 y 2008 han supuesto un nuevo incentivo para desarrollar los recursos de gas de esquisto. Sin embargo, el aumento resultante del gas de esquisto, combinado con la reciente recesión económica, ha provocado un drástico descenso de los precios del gas desde 2008.

Para extraer el gas de esquisto, un pozo de producción se perfora verticalmente hasta llegar a la formación de esquisto, momento en el que el pozo gira para seguir el esquisto horizontalmente. Se introduce en el pozo un tubo de acero, llamado «casing», para mantenerlo abierto y proteger la integridad del pozo. A continuación, se bombea cemento en el pozo y se hace subir por el exterior de la tubería de acero para sellar el pozo y tratar de evitar que el gas natural, los fluidos de fracturación, los productos químicos y el agua producida se filtren en los suministros de agua subterránea.

Después de completar la perforación y el revestimiento del pozo, se detonan pequeñas cargas explosivas en la parte horizontal del pozo para crear agujeros en la tubería a intervalos en los que se va a producir la fracturación hidráulica. En una operación de fracturación hidráulica, el fluido de fracturación se bombea a una presión cuidadosamente controlada para fracturar la roca hasta varios cientos de metros del pozo. La arena mezclada con el fluido de fracturación actúa para apuntalar estas grietas cuando el fluido se bombea posteriormente. Después de la fracturación, el gas fluye hacia el interior del pozo y hacia la superficie, donde se recoge.

En 2011, algo más del 39% de las reservas de gas natural de Estados Unidos, o 132 billones de pies cúbicos, se encontraban en yacimientos de esquisto, principalmente en Texas, Luisiana, Arkansas y Pensilvania . Estos yacimientos se encuentran en todo Estados Unidos, normalmente donde también hay recursos de gas convencional. Recientemente, el Marcellus Shale en Pensilvania y Virginia Occidental, el Barnett Shale en Texas, el Hanesville shale en Luisiana y Texas, y el Fayetteville shale en Arkansas han experimentado un importante crecimiento en la producción de gas natural.

Gas apretado arenisca

El gas apretado se refiere al gas natural que ha migrado a una roca reservorio con alta porosidad pero baja permeabilidad.

Estos tipos de yacimientos no suelen estar asociados con el petróleo y suelen requerir la perforación horizontal y la fracturación hidráulica para aumentar la producción de los pozos hasta niveles rentables.

Metano en capas de carbón

El gas natural suele ir unido al petróleo, pero también puede encontrarse atrapado en depósitos de carbón.

El metano ha supuesto tradicionalmente un peligro para los mineros del carbón subterráneo, ya que el gas, altamente inflamable, se libera durante las actividades de extracción. Las vetas de carbón, que de otro modo serían inaccesibles, también pueden explotarse para recoger este gas, conocido como metano en capas de carbón, empleando técnicas de perforación de pozos y fracturación hidráulica similares a las utilizadas en la extracción de gas de esquisto. En 2010, algo más del 6% de las reservas de gas natural de EE.UU., o 17,5 billones de pies cúbicos, se encontraban en depósitos de metano en capas de carbón, principalmente en Colorado, Nuevo México y Wyoming.

Los yacimientos de metano en capas de carbón también han despertado interés por su potencial para el secuestro de carbono. La inyección de dióxido de carbono (CO2) en vetas de carbón difíciles de extraer haría que el CO2 desplazara el metano encerrado en el carbón, mejorando la recuperación de los recursos de gas natural y almacenando el CO2 donde no contribuiría al calentamiento global.

Hidratos de metano

Los hidratos de metano, que consisten en moléculas de metano atrapadas en una jaula de moléculas de agua, se presentan como sólidos cristalinos en los sedimentos de las regiones árticas y bajo el fondo del océano profundo. Aunque parecen hielo, los hidratos de metano arden si se encienden.

Los hidratos de metano son la fuente de gas natural no convencional más abundante y también la más difícil de extraer. Aunque hay mucha incertidumbre sobre el tamaño total de los recursos de hidratos de metano, se calcula de forma conservadora que son 4.000 veces la cantidad de gas natural consumido en Estados Unidos en 2010. Sin embargo, los desafíos técnicos de recuperar económicamente el recurso son significativos, y sólo una pequeña fracción del recurso total se encuentra en concentraciones lo suficientemente altas como para ser factible de capturar .

También existe un riesgo significativo de que el aumento de las temperaturas debido al calentamiento global pueda desestabilizar los depósitos de hidratos de metano, liberando el metano -un potente gas de efecto invernadero- a la atmósfera, y agravando aún más el problema .

Gas biogénico

Ciertos tipos de bacterias, conocidas como metanógenos, pueden producir metano, el principal componente del gas natural, en el proceso de descomposición de la materia orgánica en un entorno sin oxígeno.

Este tipo de gas se denomina «biogénico» para diferenciarlo del «termogénico» o gas fósil producido a partir de la materia orgánica enterrada en la corteza terrestre a altas temperaturas y presiones. Las propiedades del metano biogénico son idénticas a las del metano termogénico.

El estiércol del ganado, los residuos alimentarios y las aguas residuales son fuentes potenciales de gas biogénico, o biogás, que suele considerarse una forma de energía renovable.

Un estudio ha estimado que el potencial técnico de EE.UU. procedente sólo del estiércol del ganado podría suministrar el 1% de las necesidades energéticas del país y conducir a una reducción del 4% de las emisiones de gases de efecto invernadero de EE.UU. . Ya hay docenas de granjeros estadounidenses, sobre todo en el Medio Oeste, que han invertido en digestores y generadores anaeróbicos para producir electricidad y calor (y obtener ingresos adicionales en la granja) a partir de los desechos del ganado. La producción de biogás a pequeña escala es una tecnología bien establecida en algunas partes del mundo en desarrollo, especialmente en Asia, donde los agricultores recogen el estiércol de los animales en cubas y capturan el metano que se desprende mientras se descompone.

Los vertederos ofrecen otra fuente de biogás infrautilizada. Cuando los residuos municipales se entierran en un vertedero, las bacterias descomponen la materia orgánica contenida en la basura, como periódicos, cartones y restos de comida, produciendo gases como el dióxido de carbono y el metano. En lugar de permitir que estos gases vayan a la atmósfera, donde contribuyen al calentamiento global, las instalaciones de gas de los vertederos pueden capturarlos, separar el metano y quemarlo para generar electricidad, calor o ambos.

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