¿Se convertirán los hidratos de metano en un recurso energético nacional?

El 1 de abril de 2013, la Sede Central de Política Oceánica del gobierno japonés anunció las directrices preliminares que guiarían la estrategia marítima durante los próximo cinco años. Un aspecto que llamó particularmente la atención fueron los hidratos de metano. El nuevo Plan Básico de Política Oceánica pide valorar el alcance de los depósitos de hidrato de metano que rodean a Japón y a la vez desarrollar la tecnología necesaria para obtener una producción de gas comercialmente viable a partir de este recurso energético potencial.(*1)

El interés ha crecido tras la primera extracción con éxito de gas metano en depósitos de hidrato del subsuelo marino, lograda el 12 de marzo en la fosa oceánica de Nankai, en la costa de la prefectura de Aichi. Sin embargo, las perspectivas de los hidratos de metano no están totalmente claras. Los medios de comunicación se refieren a ellos como un recurso nacional innovador, mientras que otros  no les ven utilidad alguna.

A continuación voy a utilizar información que he recopilado personalmente para aclarar el potencial real de los hidratos de metano como recurso energético.

Hidratos de metano frente al gas natural convencional

La visión científicamente aceptada es que las reservas marinas convencionales de gas natural, cuyo constituyente primario es el metano, se forman en entornos con altas presiones y altas temperaturas en el interior de la corteza terrestre a partir del pláncton y otras materias orgánicas marinas. Por su parte, los hidratos de metano se forman o bien en el lecho marino o a relativamente poca profundidad bajo tierra en entornos de bajas temperaturas.

Este gráfico muestra la zona de estabilidad de los hidratos de metano. El metano libre se produce fácilmente por la descomposición de materia orgánica que realizan las bacterias anaeróbicas o por reacciones de alta temperatura y alta presión, y evidentemente por la presencia de agua, incluso dentro de la corteza terrestre. Con las condiciones que se indican en la parte inferior izquierda ensombrecida del gráfico, pueden combinarse para formar hidratos, con moléculas de metano independientes rodeadas por una “jaula” de moléculas de agua.

Zona de estabilidad del hidrato de metano marino

Fuente: Consorcio de Investigación de los Recursos de Hidrato de Metano en Japón

Estas condiciones pueden cumplirse a tan solo 500 metros de profundidad bajo el agua, donde la temperatura a menudo es inferior a los 5˚C. Por lo tanto, se prevé que las reservas marinas de metano de los hidratos puedan ser mucho mayores que las del gas convencional. Sin embargo, en tierra firme los hidratos de metano son mucho menos comunes, y sólo se han descubierto bajo el permafrost en lugares como Canadá y Rusia.

Años de investigación han demostrado que existen importantes depósitos de hidrato de metano en el lecho marino japonés. Es muy probable que también existan en los márgenes marinos de las plataformas continentales de todo el mundo. De hecho, la ubicación del archipiélago japonés a lo largo del borde oriental de la amplia plataforma continental euroasiática genera abundantes entornos profundos en los que es probable que se almacenen grandes cantidades de hidrato de metano.

Sin embargo, aunque los medios de comunicación a menudo citan la cantidad de hidrato de metano existente en las aguas que rodean a Japón como equivalente al consumo de cien años de gas natural, esta cantidad se basa en datos antiguos de un estudio de 1996, y probablemente es poco fiable. En la actualidad, el alcance de los depósitos confirmados es mucho más limitado. Las estimaciones oficiales de las pruebas realizadas en la fosa oceñanica de Nankai, por citar un ejemplo, sitúan las reservas en esa zona en once veces la cantidad de gas natural líquido importado en 2011.

La producción se enfrenta a retos técnicos

Aunque es probable que los océanos alberguen grandes cantidades de hidrato de metano, la extracción de sólo el metano para su uso como recurso energético resulta extremadamente complicada, y eso ralentiza notablemente el desarrollo. Una vez extraído y aislado, el metano puede ser procesado y utilizado exactamente de la misma forma que el gas convencional, al igual que el gas de esquisto, que últimamente ha obtenido un considerable éxito económico.

Estructura del hidrato de metano, con el metano (en verde) rodeado de agua (en rojo). (Imagen cortesía del Consorcio de Investigación de Recursos de Hidrato de Metano de Japón)

El principal motivo de la dificultad que entraña el desarrollo de hidratos de metano como recurso energético es la falta de medios eficaces para poder extraer las moléculas de metano independientes de sus jaulas de agua. Como puede verse en el gráfico, el calor o la descompresión desestabiliza y disocia los hidratos, pero a menos que pueda conseguirse en un área muy amplia, el rédito de metano libre será relativamente pequeño.

De 2001 a 2008, la primera fase de las pruebas japonesas de producción de metano se realizó sobre hidratos situados bajo el permafrost terrestre en Canadá, por lo que se evitaron las complicaciones del trabajo en aguas profundas. En los experimentos iniciales se probó la extracción hidrotermal, pero las reacciones químicas que ocurren durante la separación consumieron todo el calor necesario para controlar la disociación, y eso hizo que se detuviera la producción de gas metano tras lograrse la conversión de una zona muy limitada. Tras posteriores estudios, la siguiente ronda de intentos iniciada en 2007 abandonó el calentamiento y consiguió producir gas metano durante seis días seguidos a través de la descompresión. Al finalizar el experimento, los técnicos allí presentes tenían la certeza de que la producción podría haber continuado durante más tiempo. El éxito del segundo experimento sobre tierra firme hizo destacar las técnicas de descompresión como la ruta más viable para la comercialización de los hidratos de metano.

El segundo motivo de dificultad de la producción es que los hidratos de metano del subsuelo marino suelen estar emparedados entre capas de sedimento blando. En la descompresión, estas grandes cantidades de sedimiento pueden afectar a las operaciones al derramarse en el pozo, o la capa de hidrato de metano puede quedar recompactada por la presión del sedimento que la cubre. Así pues, durante la segunda fase de las pruebas de 2009 se desarrollaron distintas tecnologías para superar estos problemas. Finalmente, en marzo de 2013, las innovaciones surtieron efecto, y por primera vez los investigadores consiguieron producir gas metano a partir de hidratos marinos, eliminando así un importante obstáculo para su comercialización.

Fase de desarrollo actual

Ishii Yoshinori, profesor emérito de la Universidad de Tokio y antiguo director del Instituto Nacional de Estudios Medioambientales, se ha manifestado en contra de esta serie de programas de desarrollo. A principios de los años noventa del siglo pasado, Japón empezó a investigar y desarrollar seriamente los hidratos de metano, e Ishii fue el presidente de un comité de investigación clave. Esta circunstancia ha dado un peso significativo a sus últimas críticas. Hace dos décadas se creía que el calentamiento geotérmico producía metano libre por debajo de las capas de hidrato, y que este gas podía ser extraído con facilidad. Pero Ishii llegó a la conclusión de que la existencia de este gas era improbable, lo que hacía prohibitivo el coste de la extracción, y que, en esencia, los hidratos de metano no eran un recurso viable.

Hasta hace poco eran muchos los investigadores que también creían que la extracción del gas metano no era factible económicamente. Sin embargo, el ritmo de la innovación tecnológica ha superado las expectativas. Es más, la producción de reservas que previamente tenían un coste prohibitivo, como el gas y el petróleo de esquisto, las arenas petrolíferas, y el gas y el petróleo de las profundidades marinas, han colocado a los hidratos de metano en una mejor posición. Asimismo, debido a que el precio del crudo se ha multiplicado por dieciséis entre 1999 y 2008, queda descartado definitivamente el dicho de que era el recurso con la mejor calidad-precio, y eso abre ciertamente el potencial de los hidratos de metano, aunque los costes de producción continúen siendo relativamente altos.

No obstante, sigue habiendo obstáculos técnicos importantes. Por ejemplo, aunque en las recientes pruebas marinas se logró producir gas metano del hidrato, la presencia inesperada de un gran volumen de sedimentos obligó a poner fin a las operaciones antes de tiempo, y la separación de metano sólo quedó confirmada en un radio de veinte metros alrededor del tubo de perforación. Aunque se logre superar estos problemas técnicos, la producción comercial sólo será posible si el precio de mercado es competitivo en relación al gas de esquisto y a otros depósitos competidores.

Para 2015 está prevista la finalización de una nueva ronda de pruebas marinas, seguidas por una fase de evaluación final de 2016 a 2018. El Plan Básico de Política Oceánica presentado al principio de este artículo aboga por la consecución de la tecnología necesaria para la comercialización durante el año fiscal 2018, seguida por el estudio de la situación internacional y el desarrollo de la tecnología que permita la comercialización privada entre 2023 y 2027.

Sin embargo, esto ha sido a menudo malinterpretado en las noticias como “la producción comercial está prevista para 2018”, lo que da la impresión de que esta nueva fuente energética estará disponible dentro de tan solo cinco años. Estos titulares sensacionalistas puede que hayan conseguido atraer la atención, pero en este caso parece que los periodistas no han comprendido los retos de desarrollo que ello comporta.

Todavía en el “nivel 1”

La solidez de los productos en general, incluídos los métodos de producción de energía, puede clasificarse según los siguientes niveles:

Nivel 0: Valor de producción nulo
Nivel 1: Producción científicamente posible (producción de prueba)
Nivel 2: Producción técnicamente posible (producción preliminar)
Nivel 3: Producción económicamente viable (produccion comercial)
Nivel 4: Innovación del sector 

La producción del hidrato de metano se encuentra actualmente en el nivel 1. Ishii seguramente diría que los hidratos estarán siempre en el nivel 0, pero la producción de pruebas marinas se encamina ya hacia el nivel 2. En comparación, los automóviles híbridos pasaron bastante tiempo más de lo previsto en el nivel 0 antes de que el empuje de Toyota y Honda los elevase al nivel 3. Pero, por ahora, su pequeña cota de mercado no les ha permitido conseguir el nivel 4.

A riesgo de sonar pesimistas, debemos afirmar que la idea de resolver todos los problemas energéticos de Japón con los hidratos de metano está descartada. Antes de que la comercialización sea posible es necesario en primer lugar disponer de la tecnología que permita una producción sostenida. Como mucho, el gas natural podría llegar a representar alrededor de un 20% del consumo energético en Japón, la mitad que el del petróleo. Debido a cuestiones referentes a una utilizacion estable, no es probable que el gas natural comprimido vaya a sustituir al petróleo como combustible de automoción en un futuro próximo.

Aunque existan vastos depósitos de hidrato de metano recuperable en aguas japonesas, sólo podrían abastecer a una parte de las necesidades energéticas nacionales. Por ese motivo, es importante observar los avances energéticos futuros con serenidad.

(Escrito originalmente en japonés el 8 de abril. Foto superior: quema de una muestra de metano formada artificialmente para demostrar su potencial energético. Foto cortesía del Consorcio de Investigación de Recursos de Hidrato de Metano en Japón)