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El calentamiento global y la industria de exploración y producción

Melvin CannellCentro de Ecología e Hidrología Edimburgo, Escocia

Jim FilasRosharon, Texas, EUA

John HarriesFacultad Imperial de Ciencia, Tecnología y Medicina, Londres, Inglaterra

Geoff JenkinsCentro Hadley de Predicción e Investigación del Clima Berkshire, Inglaterra

Martin ParryUniversidad de Anglia Oriental, Norwich, Inglaterra

Paul RutterSunbury on Thames, Inglaterra

Lars SonnelandStavanger, Noruega

Jeremy WalkerHouston, Texas

Por su colaboración en la preparación de este artículo, seagradece a David Harrison, Houston, Texas, EUA; DwightPeters, Sugar Land, Texas; y Thomas Wilson, Caracas,Venezuela. En especial, se agradece al Centro Hadley dePredicción e Investigación del Clima, Berkshire, Inglaterra,por proporcionar gráficas que se utilizaron como base paraalgunas de las cifras que aparecen en este artículo.

¿Hasta qué grado las emisiones de gases generadas por el hombre que contribuyen al

efecto invernadero pueden provocar un cambio climático? Esta pregunta ha dado lugar

a un intenso debate en todo el mundo. Los cambios continuos de la temperatura de la

Tierra, pronosticados por muchos científicos, podrían afectar radicalmente la manera

en que vivimos y hacemos negocios. Este artículo examina la evidencia y los argu-

mentos acerca del calentamiento global y describe algunas de las acciones paliativas

que se están implementando en la industria de exploración y producción (E&P).

Los científicos utilizan el lenguaje con cautela. Amenudo pecan por su reticencia a explayarse. Amediados de la década de 1990, en el SegundoInforme de Evaluación del Panel Interguberna-mental sobre el Cambio Climático (IPCC, por sussiglas en inglés), los líderes científicos de todo elmundo asintieron que “la suma de evidenciassugiere una influencia humana discernible sobreel cambio global.” En julio de 2001, para el TercerInforme de Evaluación del IPCC, los expertos con-cluyeron algo más. Considerando la nueva evi-dencia y tomando en cuenta las incertidumbresque persisten, el panel declaró que “es probableque la mayor parte del calentamiento globaldurante los últimos 50 años se deba al aumentoen las concentraciones de gases que contribuyenal efecto invernadero.”1 El IPCC define la palabra“probable” como una probabilidad del 66 al 90%de que la aseveración sea cierta.

Un importante e influyente segmento de lacomunidad científica global cree firmemente quela actividad humana ha contribuido a una eleva-ción de la temperatura promedio de la superficieterrestre y al cambio climático resultante en todoel mundo. Piensan que tal actividad puede estarintensificando el llamado “efecto invernadero.”Otros distinguidos científicos no están deacuerdo, y algunos de ellos desestiman la visióndel IPCC por considerarla simplista.

El efecto invernadero y el efecto invernadero acentuadoEfecto invernadero es el nombre que se da almecanismo aislante por el cual la atmósferamantiene la superficie terrestre a una tempera-tura sustancialmente mayor a la que tendría enausencia de atmósfera. Este efecto se puedeilustrar comparando los efectos de la radiaciónsolar en la superficie terrestre y lunar. Ambas, entérminos generales, se hallan equidistantes delsol, el cual genera la radiación que las calienta, yambas reciben cerca de la misma cantidad deenergía calorífica por metro cuadrado de sussuperficies. Sin embargo, la Tierra posee unatemperatura mucho más elevada (un promedioglobal de 15ºC [59ºF], comparada con la de laluna (-18ºC [-0.4ºF]). La diferencia se debe engran medida a que la luna casi no tiene atmós-fera, mientras que la densa atmósfera de laTierra captura de manera efectiva calor que deotro modo se propagaría al espacio.

Los climatólogos utilizan la analogía física delinvernadero para explicar cómo ocurre el calen-tamiento. La energía del sol, transmitida comoluz visible, pasa a través del cristal de un inver-nadero sin ningún obstáculo, es absorbida en pri-mer lugar por el piso y los elementos que estánen el interior y luego se emite nuevamente comoradiación infrarroja.

1. Climate Change 2001: The Scientific Basis: TheContribution of Working Group I to the Third AssessmentReport of the Intergovernmental Panel on ClimateChange. Nueva York, Nueva York, EUA, CambridgeUniversity Press (2000):10.

Debido a que la radiación infrarroja no puedepasar a través del vidrio tan fácilmente como la luzdel sol, parte de ella se retiene en el interior, y porlo tanto se eleva la temperatura dentro del inver-nadero, generando artificialmente un ambientemás cálido para estimular el crecimiento de lasplantas (derecha).

En el efecto invernadero natural, la atmósferade la Tierra actúa como los paneles de vidrio. Laenergía que proviene del sol como radiación visi-ble de longitud de onda corta pasa a través de laatmósfera, tal como lo hace a través del cristal delinvernadero, y es absorbida por la superficieterrestre, que luego la vuelve a emitir como radia-ción infrarroja de longitud de onda larga. La radia-ción infrarroja es absorbida por los gases que seproducen naturalmente en la atmósfera: vapor deagua, dióxido de carbono [C02], metano, óxidonitroso, ozono y otros, y luego se vuelve a irradiar.Si bien parte de la energía se expande al espacioexterior, la mayor parte se vuelve a irradiar haciala Tierra, calentando su superficie.2

El efecto invernadero acentuado ocurre cuandolas actividades humanas aumentan los niveles deciertos gases que se producen naturalmente. Sivisualizamos la atmósfera como una capa translú-cida que aísla la superficie terrestre, notaremosque el aumento de la concentración de estosgases que producen el efecto invernadero es equi-valente al aumento del espesor de la capa, inten-sificando sus propiedades aislantes (abajo).

46 Oilfield Review

La energía visible que proviene del sol pasa a través del cristal, calentando el suelo

El cristal refleja parte de la radiación infrarroja reemitida, la cual queda atrapada en el interior del invernadero

> La analogía del invernadero. Un invernadero atrapa una parte de la energíasolar que llega a él, aumentando la temperatura interior y creando unambiente artificialmente más cálido.

> Efectos invernadero natural y acentuado. En el efecto invernadero natural (izquierda), los gases atmosféricos naturales contribuyen al calentamiento dela superficie terrestre, al absorber y volver a irradiar parte de la energía infrarroja que proviene de la superficie. En el efecto invernadero acentuado (dere-cha), las mayores concentraciones de gas, causadas por la actividad humana, aumentan las cualidades aislantes de la atmósfera.

Invierno de 2001/2002 47

Las emisiones de gases de efecto invernaderocausadas por el hombre se producen de variasmaneras. Por ejemplo, se libera dióxido de car-bono a la atmósfera cuando se queman desechossólidos, madera y combustibles fósiles; petróleo,gas natural y carbón. El metano es emitido pordesechos orgánicos en descomposición en sitiosde relleno sanitario, durante la producción y eltransporte de combustibles fósiles, a través de laactividad agrícola y por la disociación de loshidratos de los gases. El óxido nitroso se liberadurante la combustión de desechos sólidos ycombustibles fósiles (arriba, a la izquierda).

El dióxido de carbono es el más importante,principalmente debido a que tiene una duraciónefectiva en la atmósfera cercana a 100 años y aque es el más abundante. Cada año, se emitenmás de 20 mil millones de toneladas cuando sequeman combustibles fósiles en aplicacionescomerciales, de transporte y generación de ener-gía. Otros 5.5 mil millones de toneladas se libe-ran durante los cambios de uso de las tierras,como es el caso de la deforestación.3 La concen-tración de CO2 en la atmósfera se ha elevado enmás del 30% desde que se inició la RevoluciónIndustrial.

El análisis del aire atrapado en las capas dehielo antártico indica que el nivel de dióxido decarbono en la atmósfera en los días preindustrialesera de alrededor de 270 partes por millón (ppm).Hoy, las lecturas tomadas en el ObservatorioMauna Loa de Hawai, EUA, indican una concen-tración cercana a 370 ppm.4

Las concentraciones de metano y óxidonitroso, que tienen duraciones efectivas de 10 y150 años, respectivamente, también han más queduplicado las cantidades de metano y han ele-vado las de óxido nitroso en cerca del 15%durante el mismo período. Ambos se encuentrana niveles mucho más bajos que el CO2—elmetano a 1.72 ppm y el óxido nitroso a 0.3 ppm—pero ejercen una influencia significativa debido asu efectividad para atrapar el calor. El metano es21 veces más efectivo en este sentido que el CO2,mientras que, molécula por molécula, el óxidonitroso es 310 veces más efectivo.5

El potencial de un gas para el calentamientoglobal es una medida de su capacidad de provo-car dicho calentamiento durante los próximos 100años. El efecto de calentamiento de una emisiónadicional equivalente a 1 kg [2.2 Ibm] de un gasde efecto invernadero liberado hoy en día—enrelación a 1 kg de CO2—dependerá de su dura-ción efectiva, de la cantidad de radiación infra-rroja adicional que absorberá y de su densidad.En base a esto, los expertos calculan que duranteeste siglo, el CO2 será responsable de casi dostercios del calentamiento pronosticado para elfuturo, mientras que el metano lo será de uncuarto y el óxido nitroso de alrededor de unadécima parte (arriba a la derecha).6

Medición y modelado del cambio climáticoLos científicos del IPCC creen que ya estamosexperimentando un efecto invernadero acen-tuado. Según los resultados de sus investigacio-nes, la temperatura promedio global de lasuperficie terrestre aumentó en cerca de 0.6°C[1.1°F] durante el último siglo. Ellos sostienen queeste aumento es mayor que el que puede expli-carse por las variaciones climáticas naturales. Elpanel considera que sólo hay entre 1 y 10% deprobabilidad de que la variabilidad inherente porsí misma sea la causa de este nivel de calenta-miento. La mayoría de los estudios sugiere que, alo largo de los últimos 50 años, la velocidad y lamagnitud estimadas de calentamiento debido alaumento de las concentraciones de gases deefecto invernadero por sí solo es comparable omayor al calentamiento observado.7

2. Esta descripción es una simplificación. De hecho, cercadel 25% de la radiación solar es reflejada nuevamentehacia el espacio antes de alcanzar la superficie terrestrepor las nubes, moléculas y partículas, y otro 5% es refle-jado por la superficie de la Tierra. Otro 20% es absorbidoantes de alcanzar la Tierra por el vapor de agua, el polvo ylas nubes. El resto—sólo un poco más de la mitad de laradiación solar entrante—es lo que absorbe la superficiedel planeta. La analogía del invernadero, aunque frecuen-temente utilizada, sólo es exacta a medias. Los invernade-ros cumplen su función principalmente al impedir elproceso natural de convección.

3. Jenkins G, Mitchell JFB y Folland CK: “The GreenhouseEffect and Climate Change: A Review,” Sociedad Real(1999): 9-10.

4. Referencia 1: 12.5. “The Greenhouse Effect and Climate Change: A Briefing

from the Hadley Centre,” Berkshire, Inglaterra: CentroHadley de Predicción e Investigación del Clima (Octubrede 1999): 7.

6. Referencia 5: 7.7. Referencia 1: 10.

Metano 24%

Óxido nitroso 10%

Otros 3%

Dióxido de carbono 63%

> Proyección del calentamiento relativo por losdiferentes gases de efecto invernadero duranteeste siglo. De los distintos gases de efecto inver-nadero, se piensa que el dióxido de carbono seráel que causará un calentamiento global adicionalmayor, seguido por el metano y el óxido nitroso.

Dióxido de carbono

Metano

Óxido nitroso

Fluorurocarbonos

Nivel de ozono a nivel del suelo

Aerosoles

Combustión de combustibles fósiles y maderas Cambios en el uso de las tierras

Producción y transporte de combustibles fósiles Desechos en descomposiciónAgriculturaDisociación de los hidratos gaseosos

Combustión de combustibles fósilesCombustión de los desechos

Producción

TransporteEmisiones industriales

Generación de energíaTransporte

100 años

10 años

150 años

100 años

3 meses

2 semanas

Constituyente atmosférico Fuente Duración

> Fuentes de emisión causadas por el hombre y duración de losgases de efecto invernadero. Varios gases y aerosoles se emi-ten día a día en actividades comerciales, industriales y residen-ciales. El dióxido de carbono es el más importante, debido a suabundancia y a su duración efectiva en la atmósfera, que escercana a 100 años.

Para comprender mejor los procesos físicos, quí-micos y biológicos involucrados, los científicosque investigan las variaciones del clima diseñancomplejos modelos matemáticos del sistema cli-mático terrestre. Luego, estos modelos se utili-zan para simular los cambios pasados y predecirlas variaciones futuras. Mientras mejor se ajus-ten las simulaciones a los registros históricos delclima creados de observaciones directas, másconfían los científicos en sus capacidades predic-tivas (abajo).

El gran esfuerzo por diagnosticar y predecir elimpacto del calentamiento global ha dado comoresultado simulaciones cada vez más sofistica-das. Por ejemplo, un modelo tridimensional (3D)de última generación de la atmósfera oceánicadesarrollado en el Centro Hadley de Predicción eInvestigación del Clima, en Berkshire, Inglaterra,parece replicar—con una precisión razonable—la evolución del clima global durante fines delsiglo XIX y el siglo XX. Esta simulación coincidecon registros que muestran claramente que la

temperatura media de la superficie terrestre haaumentado en 0.6°C ± 0.2°C [1.1°F ± 0.4°F]desde 1860, pero que el avance no ha sido cons-tante. La mayor parte del calentamiento ocurrióen dos períodos distintos—de 1910 a 1945, ydesde 1976—con pocos cambios en las tresdécadas transcurridas entre ellos.

Cuando los factores que tienen influencia enel clima de la Tierra varían—concentraciones degases de efecto invernadero, pero también emi-sión de calor del sol, por ejemplo—ejercen una“presión” sobre el clima (véase “Aumentos en lapresión del efecto invernadero,” páginasiguiente). Una presión positiva produce calenta-miento, mientras que una negativa resulta en unenfriamiento. Cuando los investigadores delCentro Hadley y del Laboratorio de RutherfordAppleton, cerca de Oxford, Inglaterra, simularonla evolución del clima del siglo XX, concluyeronque, por sí mismas, las presiones naturales—cambios en las emisiones volcánicas, emisiónsolar y otros fenómenos—no podían explicar elcalentamiento de las décadas recientes. Tambiénconcluyeron que las presiones antropogénicas, ocausadas por el hombre, por sí solas eran insufi-cientes para explicar el calentamiento observadodesde 1910 hasta 1945, pero que fueron necesa-rias para reproducir el calentamiento ocurridodesde 1976. Sin embargo, mediante la combina-ción de las dos simulaciones, los investigadorespudieron reproducir el patrón de cambio de tem-peratura con una precisión razonable. La concor-dancia entre las variaciones de temperaturaobservadas y simuladas tiende a confirmar que elcalentamiento del siglo XX es el resultado de unacombinación de factores naturales y externos(izquierda).8

Además de examinar la temperatura mediaglobal, los investigadores del Centro Hadley tam-bién compararon los patrones geográficos delcambio de temperatura a lo largo de la superficieterrestre. Utilizaron modelos para simular lasvariaciones climáticas causadas por las concen-traciones de gas de efecto invernadero y compa-raron la “huella” resultante de los patrones decambio surgidos de la observación. Existen nota-bles similitudes entre la huella generada por unasimulación de los últimos 100 años de cambiosde temperatura y los patrones efectivamenteobservados durante dicho período (páginasiguiente).

A pesar de los muchos avances, el modeladodel clima sigue siendo una ciencia inexacta. Espreocupante que, hasta el día de hoy, las simula-ciones no pueden representar de manera ade-cuada ciertos mecanismos de retroalimentación,especialmente aquéllos en los que participan lasnubes. Los investigadores como los que trabajan

48 Oilfield Review

Actualización y refinación del modelo

Comparación y validación

Modelo de sistema climático

Simulaciónnumérica

Comportamientopronosticado

Comportamiento observado

> Simulaciones del clima. Los científicos utilizan sofisticados modelos y simulacio-nes numéricas del sistema climático terrestre para confirmar los cambios de tem-peratura históricos y pronosticar los cambios futuros. Los resultados se validanpor comparación con las mediciones de temperatura reales. Estos análisis confor-man una base para actualizar y afinar la confiabilidad de las simulaciones.

1.0ModeloObservaciones

0.5

0.0

–0.5

–1.01850 1900

Anom

alía

s de

tem

pera

tura

en

°C

Anom

alía

s de

tem

pera

tura

en

°C

Sólo factores naturales

1950 2000

1.0ModeloObservaciones

ModeloObservaciones

0.5

0.0

–0.5

–1.01850 1900

Sólo factores humanos

1950 2000

1.0

0.5

0.0

–0.5

–1.01850 1900

Factores humanos y naturales

1950 2000

> Calentamiento global observado y simulado. Ni los efectos naturales ni los causados por el hombrepor sí solos dan cuenta de la evolución del clima de la Tierra durante el siglo XX. Sin embargo, median-te la combinación de ambos, el patrón observado se reproduce con una precisión razonable.

Invierno de 2001/2002

en el Centro Hadley, no pretenden que la concor-dancia entre los cambios de temperatura obser-vados y simulados impliquen un modelo climáticoperfecto, pero si las sofisticadas simulacionesactuales del cambio climático siguen coinci-diendo estrechamente con las observaciones, loscientíficos confiarán en mayor medida en suscapacidades de predicción.

El punto de vista opuestoNo todos los científicos aceptan las conclusionesdel IPCC. Muchos investigadores distinguidosargumentan que el enfoque del panel es dema-siado simplista. Por ejemplo, el Dr. RichardLindzen, profesor titular de la Cátedra Alfred P.Sloan de Metereología del Instituto Tecnológicode Massachussets (MIT, por sus siglas en inglés)de Cambridge, EUA, sugiere que las nubes que seencuentran sobre el trópico actúan como un ter-

mostato y que cualquier calentamiento futurodebido al aumento de la concentración de dió-xido de carbono sería significativamente menor alo que predicen los modelos actuales.

Los científicos han planteado fuertes objecio-nes en el sentido de que incluso los modelossofisticados no describen adecuadamente lacomplejidad de los mecanismos en juego. Ungrupo de investigadores del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica de Cambridge,Massachussets, por ejemplo, plantea que haydemasiados aspectos desconocidos y muchasincertidumbres en el modelado del clima comopara confiar en la precisión de las prediccionesactuales. El grupo argumenta que incluso si lasociedad tuviera un control total sobre cuántoCO2 se lanza a la atmósfera, existen otras varia-bles del sistema climático que no están lo sufi-cientemente definidas como para generar

pronósticos confiables. Los investigadores noniegan que haya una contribución significativacausada por el hombre, sino más bien arguyenque los científicos no saben aún lo suficienteacerca de los sistemas climáticos y deberían sercuidadosos a la hora de asignar una excesivarelevancia a los modelos existentes.9

8. Stott PA, Tett SFB, Jones GS, Allen MR, Mitchell JFB yJenkins GJ: “External Control of 20th Century Temperatureby Natural and Anthropogenic Forcings,” Science 290,no. 5499 (15 de diciembre de 2000): 2133-2137.

9. Soon W, Baliunas S, Idso SB, Kondratyev KY yPostmentier ES: “Modelling Climatic Effects ofAnthropogenic Carbon Dioxide Emissions: Unknowns andUncertainties,” Preimpresión del Centro de Astrofísica.Cambridge, Massachussets, EUA: Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (10 de enero de 2001): apare-cerá como un artículo en Climate Research.

90˚ N

45˚ N

90˚ S

45˚ S

90˚ NSimulados

Observados

45˚ N

90˚ S

45˚ S

90˚ O 0˚ 90˚ E 180˚ E

–0.5 0.5 1 1.5 20–1

90˚ O 0˚ 90˚ E 180˚ E

180˚ O

180˚ O

–0.5 0.5 1 1.5 20–1

> Cambios observados (arriba) y simulados (abajo) de la temperatura superfi-cial del aire. Los modelos numéricos reproducen bastante bien los patronesde temperatura global producidos por las mediciones del cambio de la tem-peratura del aire. Los valores aumentan de positivos a negativos, a medidaque la escala de color pasa de azul a rojo.

Aumentos en la presión delefecto invernadero

A principios del año 2001, los científicos de laFacultad Imperial de Ciencia, Tecnología yMedicina de Londres, Inglaterra, publicaronla primera observación experimental de uncambio del efecto invernadero. Los estudiosprevios habían estado limitados en granmedida a simulaciones teóricas.1 Los cambiosen el efecto invernadero de la Tierra se pue-den detectar a partir de variaciones en elespectro de la radiación de longitud de ondalarga emergente, una medida de la manera enque la Tierra emite calor hacia el espacio que,además, tiene las huellas de los gases respon-sables del efecto invernadero.

Desde octubre de 1996 hasta julio de 1997,un instrumento a bordo del satélite japonésADEOS midió los espectros de radiación delongitud de onda larga que emergían de laTierra. El grupo de la Facultad Imperial com-paró los datos del satélite ADEOS con losdatos obtenidos 27 años atrás con un instru-mento similar a bordo del satélite meteoroló-gico Nimbus 4 de la Administración Nacionalde Aeronáutica Espacial (NASA, por sus sigasen inglés). La comparación de los dos espec-tros infrarrojos a cielo descubierto, propor-cionó evidencia de un aumento significativoen los niveles atmosféricos de metano, dió-xido de carbono, ozono y fluorurocarbonosdesde 1970. Las simulaciones indican queestos aumentos son responsables de losespectros observados.

1. Harries JE, Brindley HE, Sagoo PJ y Bantges RJ:“Increases in Greenhouse Forcing Inferred from theOutgoing Longwave Radiation Spectra of the Earth in1970 and 1997,” Nature 410, no. 6832 (15 de marzo de2001): 355-357.

49

Existen nuevos estudios científicos que estánarrojando más luz sobre el problema. Por ejem-plo, investigaciones previas han llegado a la con-clusión de que el equilibrio climático terrestre seve afectado no sólo por las emisiones de gasesde efecto invernadero causadas por el hombre,tales como las generadas por la combustión decombustibles fósiles, sino también por pequeñaspartículas llamadas aerosoles, como las forma-das a partir del dióxido de sulfuro, que enfrían lasuperficie terrestre al hacer rebotar la luz solarhacia el espacio. Pero hay nuevos hallazgos que

sugieren que las cosas pueden no ser tan sim-ples. Un investigador de la Universidad deStanford, California, EUA, plantea que las emi-siones de negro de humo, u hollín, provenientesdel quemado de biomasas y combustibles fósilesestá interfiriendo con la reflectividad de los aero-soles, oscureciendo su color, de modo tal queabsorben más radiación. Esto reduce el efecto deenfriamiento y podría significar que el negro dehumo es una causa importante del calentamientoglobal, junto con el dióxido de carbono y otrosgases de efecto invernadero.

Las simulaciones atmosféricas por computa-dora usualmente suponen que los aerosoles y laspartículas de hollín están separados, o mezcladosde manera externa. También existe un estado demezcla interna en el cual los aerosoles y el hollínse combinan, pero nadie ha determinado aún conéxito las proporciones relativas de ambos esta-dos. El investigador de Stanford realizó una simu-lación en la que el negro de humo se combinabade manera sustancial con los aerosoles. Susresultados fueron más consistentes con lasobservaciones que las simulaciones que supusie-ron principalmente una mezcla externa. Aunqueesto podría implicar que el negro de humo es unelemento significativo que contribuye al calenta-miento, hay un aspecto positivo en este descubri-miento. A diferencia de la mayor duración deldióxido de carbono, el negro de humo desaparecemucho más rápidamente. Si tales emisiones sedetuvieran, la atmósfera estaría libre de negro dehumo en cuestión de semanas (izquierda).10

Predicción del efecto futuro del calentamiento globalEl IPCC ha descrito el estado actual del discerni-miento científico del sistema climático global y hasugerido cómo puede evolucionar este sistema enel futuro. Como ya se ha indicado, el panel con-firmó que el promedio de temperatura de la super-ficie terrestre aumentó cerca de 0.6°C durante losúltimos 100 años. Los análisis de datos del hemis-ferio norte indican que es probable que elaumento haya sido el mayor de todos los siglosdel último milenio. Debido a la escasez de datos,se sabe menos acerca de los promedios anualesantes del año 1000, así como para las condicionesreinantes en el hemisferio sur antes de 1861.

El informe del IPCC señala que las temperatu-ras han aumentado durante las últimas cuatrodécadas en los 8 km [5 millas] más superficialesde la atmósfera; la cubierta de nieve ha dismi-nuido en un 10% desde finales de la década de1960; el período anual durante el cual los ríos ylagos están cubiertos de hielo es cerca de dossemanas más corto que a comienzos de siglo, ylos niveles promedio del mar aumentaron de 0.1

50 Oilfield Review

10. Jacobson M: “Strong Radiative Heating due to theMixing State of Black Carbon in Atmospheric Aerosol.”Nature 409, no. 6821 (2001):695-697.

11. Referencia 1: 2-4.12. Referencia 1: 12-13.13. Climate Change 2001: Impacts, Adaptation and

Vulnerability. Contribución del Grupo de Trabajo II alTercer Informe de Evaluación del Panel Interguberna-mental sobre el Cambio Climático. Nueva York, NuevaYork, EUA: Cambridge University Press (2001): 5.

a 0.2 m [0.3 a 0.7 pies] durante el siglo XX. Elinforme señala además que, durante el siglopasado, las precipitaciones aumentaron en unporcentaje que varía entre el 0.5 y el 1 % pordécada en la mayor parte de las latitudes mediasy altas de los continentes del hemisferio norte, yentre el 0.2 y el 0.3% por década en las áreas tro-picales (abajo a la izquierda).11

Si bien estos cambios pueden parecer modes-tos, los cambios pronosticados para este sigloson mucho más significativos. Las simulacionesde los niveles atmosféricos futuros de gases deefecto invernadero y aerosoles sugieren que laconcentración de C02 podría aumentar a valoresde entre 540 y 970 ppm. Para todos los escenariosconsiderados por el IPCC, tanto la temperaturapromedio global como el nivel del mar se elevaránpara el año 2100: la temperatura entre 1.4°C y5.8°C [2.5°F a 10.4°F] y el nivel del mar entre 0.09y 0.9 m [0.3 a 2.7 pies]. El aumento esperado dela temperatura es significativamente superior alrango de 1°C a 3.5°C [1.8°F a 6.3°F] estimado porel IPCC hace cinco años. También se pronosticaque aumentarán las precipitaciones. Se esperaque la cubierta de nieve del hemisferio norte dis-minuya aún más y que los glaciares y las capas dehielo sigan retrocediendo.12

Si los cambios de clima suceden como se pre-dice, podrían tener serias consecuencias tanto enlo que respecta a los fenómenos naturales—porejemplo, frecuencia y gravedad de los huraca-nes—como en los sistemas que sustentan alhombre. El Grupo de Trabajo II del IPCC, que eva-luó los efectos, la adaptación y la vulnerabilidad,declaró que si el mundo sigue calentándose,puede haber escasez de agua en áreas densa-mente pobladas, particularmente en las regionessubtropicales; un aumento generalizado delriesgo de inundaciones como resultado de lamayor cantidad de lluvias y el aumento de losniveles de los mares; más enfermedades trans-mitidas por insectos, como la malaria, y por elagua, como el cólera; y una menor cantidad de ali-mentos debido a la caída de las cosechas de gra-nos como resultado del aumento del calor. Inclusoaumentos mínimos de la temperatura puedencausar problemas en zonas tropicales donde algu-nos cultivos ya están cerca de su máximo umbralde tolerancia a la temperatura (página siguiente).13

Radiaciónen el espacio

Radiaciónen el espacio

Radiaciónde la superficie

terrestre

Radiaciónde la superficie

terrestre

EstadoHollín

Constituyentes de hollín y aerosol aglutinados

(mezcla interna)

Constituyentes de hollín y aerosol separados

(mezcla externa)

> Efecto de los aerosoles y del hollín. Las simula-ciones de temperatura que dan cuenta de unaacumulación mezclada de manera interna, oaglutinada, de aerosoles y hollín (derecha) sonmás consistentes con las observaciones que lasacumulaciones separadas, o mezcladas externa-mente (izquierda).

Cambio global promedio de la

temperatura superficial (de 1900 a 2000)

Resultados:

10% de disminución en la capa de nieve (desde fines de la década de 1960)

el período de duración de la capa de hielo es 2 semanas más corto

elevación del nivel del mar de 0.1 a 0.2 maumento de las precipitaciones de 0.5 a 1% por década (hemisferio norte)

+0.6°C

> Observaciones del impacto del efecto inverna-dero. Se ha postulado que el aumento de tempera-tura de 0.6°C observado durante los últimos 100años ha sido la causa de la disminución de la capade nieve y de hielo, de la elevación de los nivelesdel mar y del aumento de las precipitaciones.

Invierno de 2001/2002 51

El aumento del nivel del mar podría amenazarcinco puntos de África que tienen grandes cen-tros de población costera: el Golfo de Guinea,Senegal, Gambia, Egipto y la costa sudeste delcontinente africano. Incluso con un escenariorelativamente conservador de un aumento delnivel del mar de 40 cm [15.8 pulg] para la décadade 2080, agregaría 75 a 200 millones de perso-nas a la cifra de quienes actualmente están enriesgo de verse afectados por inundacionesdebido a tormentas costeras, con decenas demiles de millones de dólares de pérdida de bie-nes en cada país.14

África, América Latina y los países en desa-rrollo de Asia pueden presentar un doble pro-blema, puesto que son los más susceptibles a losefectos adversos del cambio climático y carecende la infraestructura para responder al potencialimpacto social y económico.

El Grupo de Trabajo II del IPCC “cree firme-mente” que:• El aumento de sequías, inundaciones y otros

fenómenos extremos en África se añadirían alos problemas de fuentes de agua, seguridadde las fuentes alimenticias, salud humana einfraestructura, así como limitarían la posibili-dad de alcanzar un mayor desarrollo.

• El aumento del nivel del mar y la intensidad delos ciclones tropicales en las zonas templadasy tropicales de Asia podrían desplazar a de-cenas de millones de personas de las zonascosteras bajas, mientras que la mayor inten-sidad de las lluvias elevaría los riesgos deinundaciones.

• Las inundaciones y sequías serían más fre-cuentes en América Latina, y las inundacionesaumentarían las cargas de sedimentos y degra-darían la calidad del agua.

El Grupo de Trabajo “afirma con medianaseguridad” que:• La reducción en el promedio anual de lluvias,

escurrimientos y humedad del suelo aceleraríala creación de desiertos en África, especial-mente en el sur, en el norte y en el oeste.

• La disminución de la productividad agrícola yde acuicultura debido al exceso de calor y lafalta de agua, el aumento del nivel del mar, lasinundaciones, las sequías y los ciclones tropi-cales disminuirían la estabilidad de las fuentesalimenticias en muchos países de las zonasárida, tropical y templada de Asia.

• En América Latina aumentaría la exposición aenfermedades tales como la malaria, el den-gue y el cólera.15

Sin embargo, no todos los efectos seríannegativos. Entre los efectos positivos futuros sepueden mencionar el aumento de las cosechasen algunas regiones de latitudes medias; unaumento de las fuentes de madera a nivel global;una mayor disponibilidad de agua en algunasregiones, como en zonas del sudeste asiático,que actualmente experimentan escasez de agua;y menores tasas de mortalidad invernales en paí-ses de latitudes medias a altas.16

Otros estudios, tales como el informe“Efectos del cambio climático en los EstadosUnidos” del Programa de Investigación Global delos EUA y el informe del Proyecto ACACIA(Consorcio para la Aplicación de Evaluaciones delImpacto Climático), concuerdan con los pronósti-cos futuros del IPCC y ofrecen una descripciónmás detallada para regiones específicas.

De acuerdo con el estudio de los EUA, supo-niendo que no haya iniciativas de importanciapara reducir el continuo crecimiento de las emi-siones mundiales de gases de efecto invernadero,se puede esperar que las temperaturas en los EUA

aumenten entre 3°C y 5°C [5.4°F a 9°F] durante lospróximos 100 años, en comparación con el rangomundial de 1.4°C a 5.8°C [2.5°F a 10.4°F] sugeridopor el IPCC.17

Suponiendo que no haya iniciativas de impor-tancia, otras predicciones incluyen:• El aumento del nivel del mar puede exponer las

áreas costeras a un mayor riesgo de tormentas,particularmente en el sudeste de los EUA.

• Puede aumentar considerablemente la sensa-ción térmica—la combinación de temperaturay humedad—y la frecuencia de las olas de ca-lor, particularmente en las principales ciudades.

• El continuo deshielo del permafrost y el derre-timiento del hielo marino en Alaska podríadañar aún más los bosques, edificios, caminosy líneas costeras.

Escasez de agua

Menores fuentes de alimentos

Mayor exposición a las enfermedades

Aumento en la frecuencia e intensidad de malas condiciones climáticas

Mayores inundaciones

> Efectos futuros del calentamiento global. Los científicos del IPCC pronostican una serie de conse-cuencias si los cambios climáticos coinciden con las últimas simulaciones, las que incluyen desde laescasez del agua hasta las inundaciones y la escasez de alimentos.

14. Referencia 13: 13-14.15. Referencia 13: 14-15.16. Referencia 13: 6.17. Climate Change Impacts on the United States, The

Potential Consequences of Climate Variability andChange: Foundation Report. Nueva York, Nueva York,EUA: Cambridge University Press (2001): 6-10.

En Europa, es de esperar que los cambios cli-máticos negativos tengan mayor impacto en lazona sur que en la zona norte. Algunos sectores,como la agricultura y la industria forestal, severán más afectados que otros, como la industriamanufacturera y minorista, y las regiones margi-nales y más pobres sufrirán efectos más adver-sos que las más ricas.

El informe ACACIA, que fue la base de lasconclusiones del IPCC acerca del efecto enEuropa, pronostica lo siguiente para EuropaMeridional:• Para el año 2020 se habrá duplicado la fre-

cuencia de veranos más largos y más caluro-sos, quintuplicándose en el sur de España yaumentando la demanda de aire acondicio-nado.

• El volumen de agua disponible disminuirá enun 25%, reduciendo el potencial agrícola. Seráesencial un cuidadoso planeamiento parasatisfacer las futuras necesidades urbanas deagua.

• Aumentarán la desertificación y los incendiosforestales.

• El deterioro de la calidad del aire en las ciuda-des y las excesivas temperaturas en las playaspodría reducir el uso recreacional y los ingre-sos por turismo relacionados con el mismo.

Las predicciones para Europa del Norte son:• Para el año 2020, disminuirá a la mitad la fre-

cuencia de inviernos fríos.• Retrocederá la llanura septentrional y podría

haber una pérdida de hasta el 90% de los gla-ciares alpinos para fines del siglo.

• De manera inversa, los cambios del climaaumentarían la productividad agrícola y fores-tal y la disponibilidad de agua, aunque aumen-taría el riesgo de inundaciones (arriba).18

El debate sociopolítico y su efecto en losprocesos y en la tecnologíaHaciendo un balance, los potenciales peligros yefectos adversos del calentamiento global supe-ran con creces a los posibles beneficios.Actualmente se está buscando desarrollar opcio-nes legislativas y técnicas para mitigar los efec-tos del futuro cambio climático.

Con sus 100 años de duración efectiva, laconcentración de C02 en la atmósfera posee unalenta respuesta a cualquier disminución de lasemisiones. Si no se hace algo para reducir lasemisiones, la concentración podría más queduplicarse durante el próximo siglo. Si las emi-siones bajaran a los niveles de 1990, la concen-tración aún aumentaría, probablemente a más de500 ppm. Aún cuando las emisiones disminuye-

ran a la mitad de ese nivel y se mantuvieran asídurante 100 años, todavía se observaría un lentoaumento en la concentración. Las mejores esti-maciones sugieren que sería necesaria unareducción del 60 al 70% de los niveles de emi-sión de 1990 para estabilizar la concentración deC02 a los valores de 1990.19

En base a esta realidad, han habido intentospolíticos por enfrentar este problema durantecasi una década, que han alcanzado, en el mejorde los casos, modestos resultados. Si bien unanálisis en profundidad de los aspectos políticosdel calentamiento global está fuera del alcancede este artículo técnico, las conferencias cele-bradas hasta la fecha y los protocolos surgidosde ellas, ilustran los desafíos que enfrentarán latecnología y los procesos petroleros de la pró-xima generación, así como los negocios y laindustria en general (página siguiente).

El movimiento político por lograr un consensoglobal comenzó en 1992 en la Conferencia de lasNaciones Unidas sobre Medio Ambiente yDesarrollo, celebrada en Río de Janeiro, Brasil.Esta conferencia tuvo como resultado laEstructura de la Convención de las NacionesUnidas sobre el Cambio Climático (UNFCCC, porsus siglas en inglés), una declaración de inten-ciones acerca del control de las emisiones de gasde efecto invernadero, firmado por la gran mayo-

ría de los líderes mundiales. El Artículo II de laconvención, que entró en vigencia en 1994, seña-laba que los firmantes habían acordado “lograr laestabilización de las concentraciones de gasesque causan el efecto invernadero en la atmósferaa un nivel que evitara la interferencia antropogé-nica que amenazara el sistema climático... dentrode un tiempo suficiente como para permitir quelos ecosistemas se adapten naturalmente alcambio climático. Esto para asegurar que la pro-ducción de alimentos no se vea amenazada ypara posibilitar que el desarrollo económico selleve a cabo de manera sustentable.” Las nacio-nes desarrolladas que participaron de la inicia-tiva además se comprometieron a reducir susemisiones de gases de efecto invernadero en elaño 2000 a los niveles de 1990.

En 1997, se fijó un objetivo más ambicioso enel Protocolo de Kyoto, un acuerdo diseñado paracomprometer a las 38 naciones más ricas delmundo a reducir sus emisiones de gases deefecto invernadero en un promedio de al menosun 5% por debajo de los niveles de 1990, duranteel período comprendido entre los años 2008 y2012.20 El Protocolo de Kyoto depositó la mayorparte de la responsabilidad en los países desa-rrollados, que, como grupo, habían sido respon-sables de la mayor parte de los gases de efectoinvernadero presentes en la atmósfera. Excluyó a

52 Oilfield Review

Aumento del nivel del marMayor sensación térmica

SequíasInundaciones Escasez de alimentosExpansión de los desiertosAumento del nivel del mar

Veranos más calurososEscasez de aguaAumento de los incendios forestalesDeterioro de la calidad del agua

InundacionesAumento de las lluviasCiclones intensosDisminución de las fuentes de alimentos

InundacionesSequíasMenor calidad del agua

Glaciares en retroceso Deshielo del permafrost Derretimiento del hielo marino

> Impacto del calentamiento global por región. Todos los continentes se verán afectados de manerasignificativa si continúa el proceso de calentamiento global. El tipo y la gravedad de los efectos espe-cíficos variarán, así como la capacidad de cada continente o país para utilizar su infraestructura ytecnología para enfrentar el cambio.

Invierno de 2001/2002 53

más de 130 países en desarrollo, si bien muchasnaciones menos desarrolladas estaban contribu-yendo al problema en su carrera por alcanzar almundo desarrollado. Los países de la UniónEuropea (UE) acordaron una reducción del 8% yEstados Unidos prometió una disminución del7%, en base a los niveles de 1990. Para queentrara en vigor, se acordó que el Protocolo debíaser ratificado por 55 países como mínimo, inclui-dos aquellos países desarrollados responsablesde por lo menos el 55% de las emisiones de CO2

de 1990.Los objetivos fijados en Kyoto son más riguro-

sos de lo que podría parecer a primera vista,puesto que muchas economías desarrolladas,hasta hace muy poco, han estado creciendo rápi-damente y emitiendo mayores cantidades degases de efecto invernadero. En 1998, por ejem-plo, el Departamento de Energía de EUA pronos-ticó que las emisiones de los EUA en el año 2010superarían el objetivo de Kyoto en un 43%.

Las conversaciones de noviembre de 2000 enLa Haya para la implementación del Protocolo deKyoto, colapsaron cuando la UE rechazó una soli-citud de que los 310 millones de toneladas deC02 que, se estima, absorben los bosques de losEstados Unidos se descontaran de su compro-miso del 7%. En lugar de ello, la UE sugirió quese asignara a los Estados Unidos una compensa-ción de 7.5 millones.

En julio de 2001, 180 miembros de la UNFCCCalcanzaron un acuerdo amplio sobre un regla-mento operativo para el Protocolo de Kyoto enBonn, Alemania. Estados Unidos rechazó elacuerdo. Si el Protocolo se sigue desarrollando,el próximo paso sería que los gobiernos de lospaíses desarrollados lo ratifiquen, de tal modoque las medidas se pudieran poner en vigencia loantes posible, idealmente durante el año 2002.

Un problema resuelto en el encuentro de Bonnfue cuánto crédito recibirían los países desarro-llados en relación con sus objetivos de Kyoto porel uso de “sumideros” que absorben el carbonode la atmósfera. Se acordó que las actividadesque podían incluirse en esta categoría eran lareforestación y el manejo de bosques, tierras decultivo y tierras de pastoreo. Se fijaron cuotasindividuales por país de modo que, en la práctica,estos recursos compensen sólo una fracción delas reducciones de emisiones que puedan conta-bilizarse hacia los niveles planteados como obje-tivo. De manera similar, existen opciones dealmacenamiento del dióxido de carbono que seplantean como alternativas atractivas a los sumi-deros bajo ciertas condiciones (véase “Mitigacióndel impacto del dióxido de carbono: sumideros y

almacenamiento,” página 54). La conferenciatambién adoptó reglas para el llamadoMecanismo de Desarrollo Limpio (CDM, por sussiglas en inglés) a través del cual los países desa-rrollados pueden invertir en proyectos que benefi-cien el clima y reciban crédito por las emisionesque ello evite.

El Protocolo de Kyoto incluye un mecanismode cumplimiento. Por cada tonelada de gas queun país emite por sobre su objetivo, deberá redu-cir 1.3 toneladas adicionales durante el segundoperíodo de cumplimiento del Protocolo, quecomienza en el año 2013. Algunos informesseñalan que las concesiones hechas en la confe-rencia redujeron los cortes de emisiones requeri-dos por el Protocolo de un 5.2% a entre 0 y 3%en 2010. La UNFCCC es más cautelosa en susafirmaciones. A agosto del año 2001, no habíacalculado la manera en que los acuerdos de Bonnafectarían las reducciones de emisiones de lospaíses desarrollados según el Protocolo de Kyotoe indicó que esto no se podría saber con preci-sión sino hasta el período comprendido entre losaños 2008 y 2012.

Iniciativas de compañías de E&PHoy en día, muchas de las compañías de petróleoy de gas están abordando con seriedad el temadel calentamiento global, convencidas de que esimportante adoptar un enfoque de prevención.Otras han tomado una actitud más conservadora:coinciden en que el cambio climático puede plan-tear un riesgo real a largo plazo, pero señalan queaún no hay un discernimiento científico suficientecomo para hacer predicciones razonables y tomardecisiones acertadas, o para justificar medidas

drásticas. Todas concuerdan en que la industrianecesitará la introducción de una combinación decambios en los procesos y tecnologías avanzadas,para poder cumplir con los tipos de estándares deemisión propuestos.

BP y Shell han implementado estrategiassobre la base de que si bien los aspectos cientí-ficos del cambio climático aún no están confir-mados totalmente, es prudente actuar como si loestuvieran. Ambas compañías han fijado ambi-ciosos objetivos internos para la reducción desus propias emisiones. El Protocolo de Kyotoseñala la necesidad de una reducción general delas emisiones de gases de efecto invernadero depor lo menos un 5% para el período comprendidoentre 2008 y 2012, comparadas con las de 1990.BP se ha propuesto reducir sus emisiones de dió-xido de carbono en un 10% para el año 2010, res-pecto de las de 1990. Shell tiene intenciones dereducir las emisiones en un 10%, para el año2002, también respecto de las de 1990.

Conferencia

_____

Resultado

1992

Río de Janeiro,Brasil

_________

Declaración de intenciones

acerca del control de los gases de

efecto invernadero

1997

Kyoto,Japón

_________

Protocolo acerca de los niveles de reducción para un

período de compromiso

específico

2000

La Haya,Holanda

_________

Colapso de la implementación del plan para el Protocolo

de Kyoto

2001

Bonn,Alemania

_________

Acuerdo amplio acerca de un

reglamento para la implementación del Protocolo de Kyoto

(excepto los Estados Unidos)

> Principales conferencias internacionales acerca del cambio global. En 1992,en un foro de naciones celebrado en Río de Janeiro, Brasil, comenzó un esfuer-zo concertado para abordar las implicancias sociopolíticas del calentamientoglobal. La conferencia más reciente, realizada en julio de 2001 en Bonn, Alema-nia, fue el último intento por alcanzar algún tipo de acuerdo formal acerca de lareducción de las emisiones de gas de efecto invernadero.

18. Parry ML (ad): Assessment of Potential Effects andAdaptations for Climate Change in Europe. Norwich,Inglaterra: Instituto Ambiental Jackson, Universidad deAnglia Oriental, 2000.

19. Jenkins et al, referencia 3: 10.20. Protocolo de Kyoto, Artículo 31, disponible en el sitio Web:

http://www.unfccc.de/resource/docs/convkp/kpeng.html

(continúa en la página 56)

54 Oilfield Review

En el corto a mediano plazo, el mundo seguirádependiendo de los combustibles fósiles comofuentes de energía de bajo costo, razón por lacual hay un creciente interés en los métodospara controlar las emisiones de dióxido de car-bono; por ejemplo, la creación de sumideros yformas de almacenamiento de carbono enreservorios naturales en el subsuelo o en losocéanos.1

Sumideros de carbono—Los sumideros decarbono son bosques recientemente plantadosen donde los árboles toman CO2 de la atmósferaa medida que crecen y lo almacenan en susramas, troncos y raíces. Si los combustibles fósi-les liberan demasiado CO2 a la atmósfera, losniveles de descarga se pueden compensar, encierta medida, plantando nuevos árboles queabsorben y almacenan CO2.

En 1995, el IPCC estimó que se podrían plan-tar cerca de 345 millones de hectáreas [852millones de acres] de nuevos bosques entre1995 y 2050, los que podrían absorber cerca de38 gigatoneladas de carbono. Estas accionescompensarían cerca del 7.5% de las emisionesde combustibles fósiles. El IPCC añadió queotras medidas, tales como la disminución de ladeforestación tropical podrían permitir la ab-sorción de otras 20 a 50 gigatoneladas. En con-junto, los nuevos bosques, la agro-forestación, laregeneración y la disminución de la deforesta-ción podrían neutralizar entre un 12% y un 15%las emisiones de combustibles fósiles para elaño 2050. Lo atractivo de todo esto es que, si seimplementara globalmente, permitiría ganartiempo para la búsqueda de soluciones de largoplazo que permitan satisfacer las necesidadesenergéticas mundiales sin dañar el sistemaclimático.

Sin embargo, existen otros factores por consi-derar, tales como de qué manera cuantificar elcarbono que se absorbe, cómo comprobar lasdeclaraciones de volúmenes absorbidos y cómomanejar las “fugas.” Las fugas ocurren cuandolas acciones para aumentar el almacenamientode carbono en un lugar promueven en otroslugares actividades que causan una reduccióndel almacenamiento de carbono (fuga negativa)o un aumento del almacenamiento de carbono(fuga positiva). La conservación de un bosquepara que almacene carbono, por ejemplo, puedeproducir deforestación en otro punto (fuga nega-

tiva) o estimular la plantación de árboles enotros lugares para que proporcionen madera(fuga positiva). El proceso de crear sumiderosde carbono es reversible. En algún momentofuturo, algunos bosques se podrían volver nosustentables, fomentando un aumento de losniveles de CO2.

Almacenamiento de carbono—El dióxido decarbono se produce como un subproducto devarios procesos industriales, usualmente encombinación con otros gases. Si el CO2 se puedeseparar de los otros gases—en la actualidad, unproceso costoso—puede almacenarse en lugarde liberarse a la atmósfera. Se podría almacenaren los océanos, en los acuíferos salinos profun-dos, en yacimientos de petróleo y de gas agota-dos, o en la tierra como sólido. Probablemente,los océanos tengan la mayor capacidad potencial

de almacenamiento. Si bien desde el punto devista de la ingeniería no hay obstáculos realesque vencer, no se conocen muy bien las impli-cancias ambientales.

Durante años, se ha inyectado dióxido de car-bono en campos petroleros en producción paramejorar la recuperación de hidrocarburos y,normalmente, éste permanece en la formación.Sin embargo, el uso de yacimientos de petróleoo de gas agotados tiene la ventaja adicional deque se conoce muy bien la geología del yaci-miento, de modo que el almacenamiento selleva a cabo en áreas donde formaciones sellopueden contener el gas.

La primera experiencia de almacenamientode CO2 a escala comercial comenzó en 1996 enel campo de gas natural Sleipner, que pertene-cía a la compañía petrolera noruega Statoil.

Mitigación del impacto del dióxido de carbono: sumideros y almacenamiento

SleipnerOccidental

SleipnerOriental

NORUEGA

DINAMARCA

REINOUNIDO

MAR DEL NORTE

ALEMANIA

> Ubicación del campo Sleipner.

Invierno de 2001/2002 55

El proyecto se denominó Almacenamiento deCO2 en el Acuífero Salino (SACS, por sus siglasen inglés) y lo patrocina el programa de investi-gación Thermie de la Unión Europea. Un millónde toneladas—equivalente a un año de produc-ción de CO2—se retira del flujo de gas naturalutilizando un proceso de absorción por solventesy luego se reinyecta en el yacimiento Utsira, a900 m [2950 pies] debajo del lecho marino en elMar del Norte (página anterior). Según uninforme del Ministerio Noruego de Petróleo yEnergía, la formación Utsira es extensa y poseeun espesor de alrededor de 200 m [660 pies], demodo que, en teoría, puede albergar 800 milmillones de toneladas de CO2; esto equivale a lasemisiones de todas las plantas generadoras deenergía y principales instalaciones industrialesdel norte de Europa por varios de los próximossiglos (abajo).

Para monitorear el área de inyección de CO2,Schlumberger está realizando levantamientossísmicos en cuatro dimensiones (4D)—o de lap-sos de tiempo—que comparan los estudios sís-micos realizados antes y durante la inyección.Un levantamiento efectuado en 1994, dos añosantes de que comenzara la inyección, sirviócomo punto de referencia para la comparación

con un levantamiento de 1999, efectuado des-pués de haberse inyectado cerca de 2 millonesde toneladas de CO2. El aumento de las amplitu-des sísmicas en el levantamiento de 1999 mostróla ubicación donde el gas ha desplazado agua dela formación Utsira. Se ha programado otrolevantamiento 4D para fines de 2001 (abajo).

El proyecto de almacenamiento de CO2 en elcampo Sleipner ya ha motivado a otras compa-ñías de petróleo y de gas a considerar o planeariniciativas similares en el Sudeste Asiático,Australia y Alaska.

1. Cannell M: Outlook on Agriculture 28, no. 3: 171-177.

Prof

undi

dad,

m

Sleipner T Sleipner A

Pozo de inyección de CO2

Formación Utsira

Formación Heimdal

CO2

0

500

1000

1500

2000

2500

0

0 1640 3280 4920 pies

500 1000 1500 m

Pozos de producción y de inyección del campo Sleipner Oriental

> Pozo de inyección de dióxido de carbono en la formación Utsira. Esta formación tiene un espesor cercano a 200 m [660 pies] y puede contener el equi-valente a todas las emisiones de dióxido de carbono de todas las plantas generadoras de energía e instalaciones industriales del norte de Europa porvarios de los próximos siglos.

1994 1999

Monitoreo sísmico de inyección de CO2 en el campo Sleipner Sección sísmica E-O de referencia

tras la inyección de 2 millones de toneladas de CO2 desde 1996

no hay cambios sobre este nivel

Caída aparente de la velocidad debajo de

la nube de CO2

–250 m

Punto de inyección

Tope de la formación Utsira

500 m

> Respuestas sísmicas causadas por la inyección de dióxido de carbono. Un levan-tamiento sísmico de 1994 (izquierda) sirvió como punto de referencia para anali-zar un levantamiento de 1999 (derecha) que mostró el patrón de desplazamientodel agua de formación por el dióxido de carbono después de la inyección de 2millones de toneladas del gas.

Las compañías escogen reducir las emisionesde varias maneras distintas. El programa dereducción de emisiones de BP, por ejemplo,incluye algunos compromisos ambiciosos:• Asegurarse de que nada de lo que pueda ser

captado e, idealmente, reutilizado en algúnlugar se libere al medio ambiente. BP se hapropuesto detener la liberación intencional demetano y dióxido de carbono donde esto seaposible. Esto puede implicar rediseñar o reem-plazar equipos, e identificar y eliminar lasfugas.

• Mejorar el uso eficiente de la energía. Los inge-nieros están revisando todos los equipos gene-radores de energía para asegurarse de que lacompañía esté haciendo el mejor uso posiblede los combustibles de hidrocarburos y delcalor producido por la generación de energía.

• Eliminar el quemado de rutina. Es mejor que-mar gas que liberarlo directamente a la atmós-fera, pero aún así es un desperdicio dehidrocarburos; sin embargo, en ocasiones elquemado puede ser necesario por razones deseguridad.

• Desarrollar tecnologías para separar el dióxidode carbono de las mezclas de gas, y luego reu-tilizarlo para una mejor recuperación del petró-leo, o almacenarlo en yacimientos de petróleoy de gas que ya no estén en explotación, o enformaciones salinas (arriba).

Las compañías de petróleo integradas tam-bién están tratando de ayudar a los clientes areducir las emisiones de gases de efecto inverna-dero al aumentar la disponibilidad de combusti-bles con menor contenido de carbono y ofreceralternativas de energía renovable, tales como laenergía solar y la eólica.

Algunas compañías, entre ellas BP y Shell,han introducido sistemas internos de comerciali-zación de emisiones de gases de efecto inverna-dero. Lo interesante de la comercialización deemisiones es que permite que las reducciones selogren al menor costo; las compañías para las quelas reducciones de emisiones son poco costosas,pueden reducir sus emisiones y vender derechosde emisión a firmas que tendrían que pagar máspor disminuirlas. El sistema de comercializaciónde emisiones de BP se basa en el concepto deponer un tope y vender (cap and trade) y fue dise-ñado originalmente para proporcionar a BP expe-riencia práctica acerca de la participación en elmercado de comercialización de emisiones yaprender acerca de sus complejidades. En sunivel más simple, cada año se fija un tope paraguiar al grupo al uso más eficiente del capitalpara cumplir su objetivo del 10% para el año2010. Digamos, por ejemplo, que se ha planeadoel aumento de producción de una plataformamarina, causando con ello emisiones por sobre sunivel asignado. Si los costos de reducción en elsitio de la plataforma son mayores que el preciode mercado del CO2, la compañía puede decidircomprar permisos de CO2 para esa unidad denegocios. De manera similar, si una unidad deindustrialización ha modernizado su refinería yemite menos CO2 que lo permitido, es económi-camente deseable para ambas compañías que lasegunda venda sus permisos a la primera (abajo).

El funcionamiento de estos sistemas seráseguido muy de cerca no sólo por otras compa-ñías de petróleo y de gas, sino también por losgobiernos, ya que los principios que subyacen ala comercialización de emisiones son básica-mente los mismos, ya sea que la transaccióntenga lugar dentro de una sola compañía, entrecompañías dentro de un solo país, entre compa-ñías a nivel internacional o entre países.

Desarrollo y aplicación de tecnologías en el campo petroleroAl trabajar con las compañías de petróleo y degas, las principales empresas proveedoras deservicios se han mantenido a la vanguardia en laentrega de soluciones relacionadas con proble-mas de salud, seguridad y de medio ambiente;desde la reducción de la exposición del personala los riesgos en la localización del pozo, hasta laaplicación de químicos “ecológicos” que propor-cionen un rendimiento igual o superior mientrasdisminuyen el impacto ambiental, y a la aplica-ción de métodos para reducir o eliminar las emi-siones resultantes de procesos como el quemadode petróleo y de gas durante las operaciones depruebas de pozos.

Soluciones para eliminar el quemado a laatmósfera—El quemado de petróleo y de gasnatural durante las operaciones de pruebas depozos no sólo es costoso debido a la pérdida deingresos, sino que también produce grandes can-tidades de dióxido de carbono. También se libe-ran pequeñas cantidades de gases tóxicos, hollíne hidrocarburos no quemados. La eliminación delquemado de petróleo y, finalmente, del quemadode gas no sólo crea un ambiente de trabajo másseguro, sino que también reduce el constituyenteclave—el dióxido de carbono—que se piensaestá relacionado con el calentamiento global.

Recientemente, un equipo de Schlumbergeren Medio Oriente, trabajando estrechamente conun importante operador de la región, enfrentó elproblema del quemado de fluidos durante laspruebas de producción en donde se disponía deun oleoducto. Considerando la naturaleza delprograma de pruebas, existían varios retos claveque debían superarse. Típicamente, los pozosson altamente desviados u horizontales y pene-tran formaciones carbonatadas masivas. Se utili-zan grandes cantidades de ácido para tratar las

56 Oilfield Review

Programa de BP para reducir las emisiones_________

Captar y reutilizar emisiones

Detener la emisión deliberada de dióxido de carbono y de metano

Mejorar el uso eficiente de la energía

Eliminar el quemado de rutina

Desarrollar tecnologías para separar el dióxido de carbono de las mezclas de gas

> Disminución de los niveles de emisión. BP hallevado a la práctica un intenso y multifacéticoprograma para reducir las emisiones, que com-prende desde un uso más eficiente de la energíahasta la eliminación del quemado rutinario de gas.

Compañía A Compañía B

A cada compañía se asignan inicialmente

50 permisos para emitir 50 toneladas

Unidades vendidas

Unidades compradas Límite de emisiones

antes de la comercialización

Límite de emisiones tras la comercialización

Emis

ione

s de

dió

xido

de

carb

ono

–10

40 50

+10

> Sistema de comercialización de emisiones. Este proceso busca reducir emi-siones al menor costo posible, al permitir la compra y la venta de derechos deemisión entre varias unidades de negocios dentro de una compañía determi-nada o entre compañías.

Invierno de 2001/2002 57

zonas, dando origen a largos períodos de lim-pieza de pozos y a un errático flujo inicial de mez-clas de ácido, emulsiones, petróleo y gas.Tradicionalmente, los pozos se hacían fluir hastaque se produjera bastante petróleo a una presiónsuficiente como para enviarlo directamente aloleoducto. Esto requería quemar el petróleohasta que se alcanzaran las condiciones señala-das. Había que cuidar que el pH del fluido fueralo suficientemente alto como para no causar pro-blemas de corrosión.

Se llevó a cabo un programa de tres etapaspara eliminar el quemado y al mismo tiemporesolver los problemas relacionados con las prue-bas de pozos. En la primera etapa, que comenzóen 1998, el objetivo fue bombear separadamentepetróleo hacia el oleoducto desde el principio dela prueba, en lugar de quemarlo. Para ello eran

necesarias bombas centrífugas especiales deempacado doble que funcionaran en serie paralograr la presión necesaria para inyectar petróleoal oleoducto. Aún se quemaba el gas natural y seeliminaba el agua desechada. Las emulsionesresiduales de petróleo y agua siguieron siendo unproblema, ya que un solo separador era insufi-ciente para romperlas.

En la segunda etapa del proyecto, se diseñóun sistema neutralizador y rompedor para el tra-tamiento de la emulsión antes de que el flujoingresase al separador principal. El gas y el pe-tróleo remanentes se hacían fluir luego hacia elseparador. Se empleó un sistema desespumantey de inyección química para reducir el contenidode petróleo en la corriente de agua de 3000 ppma menos de 80 ppm, permitiendo la eliminaciónsegura de todo el agua residual. El petróleo

producido mediante la ruptura de la emulsión sebombeó a un tanque compensador y luego haciala tubería de producción, recuperando petróleoadicional que de lo contrario habría sidodesechado.

En la tercera etapa, actualmente en ejecu-ción, la meta consiste en la total eliminación delquemado mediante el uso de tecnología avan-zada de bombeo multifásico, con medidores deflujo multifásico. Cuando la presión en boca depozo es insuficiente para llevar el gas de regresoa la línea una vez que ha pasado a través delmedidor multifásico, se puede introducir unabomba multifásica de empuje variable—quepuede manejar una variedad de velocidades deflujo y presiones—de modo que tanto el gascomo el petróleo se puedan inyectar en el oleo-ducto (arriba).

> Programa de tres etapas para eliminar el quemado de hidrocarburos. Un equipo de Schlumberger en Medio Oriente se comprometió primero a reducir yluego eliminar totalmente el quemado de gas y de petróleo a la atmósfera y, al mismo tiempo, generar mayores ingresos para el operador, aumentando laproducción que ingresa al oleoducto.

Gas

Petróleo

Emulsión de petróleo y agua

Bombas en serie

Bombas en serie

Fluidos producidosTubería

Quemado

Separador

Tanque de desechos

Gas

Tubería

Quemado

Desespumante(skimmer)

SeparadorFluidos producidos

Etap

a 1

Etap

a 2

Etap

a 3

Petróleo y gas

Petróleo y gas

Petróleo y gas

Neutralizador y rompedor de emulsiones

Emulsión disgregada

Emulsión disgregada

Petróleo

Petróleo

Petróleo

Agua limpia

Agua limpia

Tanque de desechos

Tanque compensador

Tubería

Fluidos producidos

Tanque de desechos

Tanque compensador

Medidor de flujo multifásico Bomba multifásicaNeutralizador y rompedor

de emulsiones

Desespumante(skimmer)

En el primer año de implementación de las eta-pas iniciales del proyecto, el operador pudo ven-der 375,000 barriles [59,600 m3] adicionales depetróleo que de otro modo habrían sido quema-dos, generando un aumento de ingresos superior alos 11 millones de dólares estadounidenses.21

Pruebas de cero emisiones—El próximo retoes una solución generalizada de pruebas de ceroemisiones para los pozos de exploración y eva-luación, donde no se dispone de un oleoducto. Enestos casos, el desafío consiste en mejorar signi-ficativamente la tecnología de los quemadores.El objetivo es la eliminación de todas las emisio-nes, manteniendo los hidrocarburos producidosya sea bajo la superficie o en la línea de lodo, oen buques especiales de almacenamiento.Mediante el uso de avanzadas mediciones yherramientas de fondo de pozo, aún sería posibleobtener muestras y datos de pruebas de altacalidad.

Hay varios enfoques para el almacenamientoen el subsuelo. En particular, existen tres opcionesque actualmente están siendo objeto de unaintensa investigación. La primera es la prueba encámara cerrada. Aquí, los fluidos de prueba fluyendesde la formación hacia una parte cerrada de unaherramienta o sección de tubería. Se logra uncorto período de flujo mientras la cámara se llenay su contenido original se comprime. El flujo sedetiene cuando la cámara alcanza el equilibrio,permitiendo el análisis del incremento de presiónsubsiguiente. Este método, aplicable para pozosde petróleo y de gas, es simple, y la corta duraciónde la prueba limita el tiempo de los equipos deperforación/terminación, en comparación con una

prueba tradicional. Pero existen desventajas. Consólo un pequeño volumen de flujo, debido a laslimitaciones de capacidad de la sarta de pruebaso del pozo, sólo se puede evaluar un radio limitadode la vecindad del pozo. La falta de una limpiezacompleta tras las operaciones de disparos puedeafectar potencialmente la calidad de las muestrasobtenidas. Si la formación no es muy consolidada,se puede producir un daño o colapso en el pozodebido a las altas velocidades del flujo entrante(abajo a la izquierda).

Un segundo método es la producción de unazona y la reinyección en la misma zona; conocidocomo prueba armónica. Aquí, el fluido se extraede manera alternante de una sección de prueba yluego se bombea nuevamente dentro del yaci-miento a una frecuencia periódica dada. La señaldel yacimiento se determina punto por puntocomo una función de la frecuencia, mediante lavariación de la misma durante las pruebas. Laventaja es que no se necesita una zona separadapara la eliminación del fluido producido, pero ladefinición de la respuesta de presión puederequerir más tiempo que en una prueba conven-cional y puede no ser rentable. El procesamientoavanzado de señales puede posibilitar la reduc-ción del tiempo necesario, pero aún así el pro-ceso puede no ser económicamente viable.

El tercer método es producir continuamente deuna zona e inyectar en otra zona el fluido produ-cido. Los fluidos del yacimiento nunca se llevan ala superficie, sino que son reinyectados utilizandouna bomba de fondo de pozo. La caída de presión(período de flujo) se logra bombeando desde lazona de producción hacia la zona de desecho. El incremento de presión se logra cerrando la zonade producción y simultáneamente deteniendo labomba de fondo de pozo. Si se puede mantener lainyectividad, este proceso continuo emula unaprueba de pozo a plena escala. Se puede alcanzarun mayor radio de investigación debido al mayorvolumen extraído, lo cual permitiría detectar com-partimentalización e incluso límites del yaci-miento. Un flujo más largo mejora la limpiezaantes de la toma de muestras. La presión y el flujose miden en el fondo del pozo, permitiendo suanálisis mediante métodos convencionales paraflujo radial. Es posible tomar pequeñas muestrasde calidad para el análisis de la relación presión,volumen y temperatura (PVT, por sus siglas eninglés), y muestras más grandes de petróleomuerto en el fondo del pozo. Los inconvenientesde esta técnica en comparación con una pruebade pozo convencional incluyen una sección deherramienta algo compleja, la incapacidad demanejar cantidades significativas de gas y la difi-cultad para ahorrar tiempo. El factor clave es la

58 Oilfield Review

Sensor de presión

Empacador

Fluido producido y colchón inicialde líquido

Interfaz gas-líquido

Válvula deprueba

Válvula desuperficie

> Pruebas de cámara cerrada. Durante la prueba,los fluidos de la formación ingresan en un espa-cio cerrado hasta que el contenido se comprimey alcanza el equilibrio. Este breve período de flujoes seguido luego de una etapa de incremento depresión.

Tubería de producción

Válvula de circulación

Válvula de barrera

Empacador superior

Válvula de circulación

Válvula esférica

Ensamblajede la bomba

dentro del pozo

Empacador inferior

Filtro de arena yfiltro de grava

Direccióndel flujo

> Producción y reinyección continuas. Una he-rramienta diseñada especialmente permite queel fluido producido en una zona sea inyectado demanera continua en otra zona utilizando una bom-ba de fondo de pozo, para proporcionar un períodode pruebas prolongado. Es posible obtener mues-tras, así como datos de flujo y de presión medi-dos dentro del pozo para su posterior análisis.

Invierno de 2001/2002 59

disponibilidad de una zona de inyección ade-cuada que ofrezca suficiente aislamiento (páginaanterior, abajo a la derecha).

En la industria, se han creado dos programasconjuntos para investigar en detalle cada uno delos tres métodos, con participación de BP,Chevron, Norsk Hydro y Schlumberger. El pri-mero, encabezado por Schlumberger, está eva-luando el diseño de herramientas de fondo depozo y sus especificaciones. El segundo, un pro-grama de tres años llevado a cabo en la FacultadImperial de Londres, Inglaterra, está definiendolos programas de computación y procedimientosde interpretación que se necesitarían para obte-ner la máxima cantidad de información confiablede los datos.

Una vez terminada la selección del métodopreferido, el siguiente paso será un experimentode campo diseñado para probar el concepto. Esteexperimento deberá reflejar los requisitos de unavariedad de condiciones de pruebas de pozos. Enla actualidad, la opción de producción y reinyec-ción continuas parece ser la más prometedora.

Se está investigando la posibilidad de contarcon módulos montados en la cubierta de unaembarcación flotante adecuada para almacenarfluidos producidos durante las pruebas en áreasmarinas. A bordo también habrían instalacionesde procesamiento de fluidos. Las áreas que sehan fijado como objetivo son los grandes descu-brimientos, los campos marginales y las prospec-ciones en aguas profundas. Se diseñaríanequipos que puedan manejar una amplia gamade condiciones y duraciones de las pruebas. Elbuque recibiría y almacenaría gas y líquidos, ydescargaría el contenido al término de la pruebade pozo o a intervalos durante la prueba. Este

concepto podría eliminar totalmente la necesi-dad del quemado de hidrocarburos y generaríaingresos por la venta de fluidos producidos quede otra manera se perderían. Los procedimientospara manejar y almacenar líquidos ya han sidodemostrados con éxito en extensas pruebas depozos en campos tales como Marchar, de BP; sehan probado tanto la factibilidad como la viabili-dad financiera de este enfoque. El manejo y elalmacenamiento del gas, sin embargo, planteandesafíos adicionales que probablemente requie-ran instalaciones de compresión y transferenciapara crear gas natural comprimido. Esto es cos-toso y puede no ser económicamente viable a losprecios actuales del gas (arriba).

Con un creciente énfasis en la eliminación detodos los tipos de emisión de gas, particular-mente el dióxido de carbono, se espera que estasáreas de investigación continúen recibiendo unaatención importante y un financiamiento signifi-cativo por parte de la industria.

Retos futurosMuy pronto los gobiernos de todo el mundo reci-birán un Informe Sintético del IPCC, que intentaráresponder, tan simple y claramente como seaposible, 10 preguntas científicas de relevanciapara la elaboración de políticas. Quizás la pre-gunta principal, según lo señala el IPCC, es: “¿Dequé manera el alcance y los plazos de introduc-ción de un rango de acciones para reducir lasemisiones de gases determinan y afectan la inci-dencia, la magnitud y los efectos del cambio cli-mático, y afectan las economías globales yregionales, tomando en cuenta las emisiones his-tóricas y actuales?”

Se espera que dentro de cinco años, el IPCCpublique su Cuarto Informe de Evaluación. Paraentonces, los climatólogos podrían haberresuelto algunas de las incertidumbres que li-mitan los modelos del clima de hoy en día. Porejemplo, podrían ser capaces de proporcionaruna mejor descripción de los muchos sistemas deretroalimentación relacionados con los fe-nómenos climáticos, particularmente las nubes.Un mayor discernimiento podría conducir a redu-cir la incertidumbre acerca de una conexión cau-sal entre el aumento de las concentraciones degases de efecto invernadero y el calentamientoglobal. Éste sería un importante avance.

Mientras tanto, las compañías de petróleo yde gas, trabajando estrechamente con las com-pañías de servicios, seguirán asumiendo unaactitud proactiva en el desarrollo de tecnologíasy procedimientos operacionales para reducir lasemisiones. —MB/DEO

Módulos de almacenamiento e instalaciones de procesamiento

Unidad de perforación y de producción

Oleoducto de exportación

Tanque de almacenamiento o tanque trasbordador

posicionado dinámicamente

Tubo ascendente rígido de producción

BOP o árbol de prueba submarino

> Concepto del módulo de almacenamiento en áreas marinas. Un buque para el almacenamiento y ladescarga de fluidos durante las operaciones de prueba podría posibilitar la eliminación del quemadode hidrocarburos, al mismo tiempo que generaría mayores ingresos.

21. El equipo que impulsó este proyecto ganó el PremioChairman del programa “Performed by Schlumberger”en el año 2000; el máximo reconocimiento de un pro-grama de la compañía creado para fortalecer la culturade la excelencia de Schlumberger. Algunos de los miem-bros del equipo del cliente fueron Abdullah Faddaq,Suishi Kikuchi, Mahmoud Hassan, Eyad AI-Assi, JeanCabillic, Graham Beadie, Ameer El-Messiri y SimonCossy. Entre los miembros del equipo de Schlumbergerse encontraban Jean-Francois Pithon, Abdul HameedMohsen, Mansour Shaheen, Thomas F Wilson, NashatMohammed, Aouni El Sadek, Karim Mohi El Din Malash,Akram Arawi, Jamal AI Najjar, Basem AI Ashab,Mohammed Eyad Allouch, Jacob Kurien, Alp Tengirsek,Mohamed Gamad y Thomas Koshy.