El gas natural es una fuente de energía mucho más "sucia" de lo que pensábamos

En pleno verano en Groenlandia en un trabajo de campo en el 2015, Benjamin Hmiel y su equipo perforaron las entrañas congeladas de la enorme capa de hielo, arrastrando periódicamente un trozo de hielo cristalino del tamaño de un motor de una moto. El hielo contenía parte de la respuesta a una pregunta que había inquietado a los científicos durante años: ¿Cuánto del metano en la atmósfera, una de las fuentes más potentes del calentamiento global, proviene de la industria del petróleo y del gas?

Anteriormente, se pensaba que las fuentes geológicas, como las filtraciones volcánicas y el barro gaseoso, escupían alrededor del 10 por ciento del metano que terminaba en la atmósfera cada año. Pero una nueva investigación, publicada esta semana en Nature, sugiere que las fuentes geológicas naturales constituyen una fracción mucho más pequeña del metano en la atmósfera actual. En cambio, según los investigadores, es muy probable que el metano sea atribuible a la industria. Sumado a esto, los resultados indican que hemos subestimado los impactos del metano de la extracción de combustibles fósiles hasta en un 40 por ciento.

Estas son malas noticias para el cambio climático y buenas al mismo tiempo, dice Hmiel, autor principal del estudio e investigador de la Universidad de Rochester. Malas, porque significa que la producción de petróleo y de gas ha tenido un impacto mayor y más desordenado en el presupuesto de gases de efecto invernadero de lo que los científicos sabían. Pero Hmiel encuentra el resultado alentador por casi la misma razón: mientras más emisiones de metano se puedan identificar en la actividad humana como la extracción del petróleo y del gas, significa que existe un mayor control de los encargados y de las empresas para formular políticas para solucionar el problema.

“Si pensamos en el metano total en la atmósfera como rebanadas de un pastel, una rebanada es de rumiantes, esta otra es de humedales. El punto es que solíamos pensar que el metano geológico era demasiado grande”, dice Hmiel. "Entonces, lo que estamos diciendo es que la porción de pastel de combustible fósil es más grande de lo que pensamos, y podemos tener una mayor influencia en el tamaño de la porción, porque es algo que podemos controlar".

El metano, el combustible "puente", pero ¿un puente hacia dónde?

Un potente gas de efecto invernadero, el núcleo de carbono del metano y los brazos de hidrógeno están dispuestos en una configuración que lo hace excepcional para absorber calor. En una escala de tiempo de 20 años, una molécula de metano es aproximadamente 90 veces más efectiva para atrapar el calor en la atmósfera que una molécula de dióxido de carbono, el gas de efecto invernadero que ejerce el mayor control sobre el calentamiento futuro de la Tierra a largo plazo.

Las concentraciones atmosféricas de metano han aumentado al menos un 150 por ciento desde la Revolución Industrial. Debido a su potencia, cuanto más haya en el aire, más difícil será evitar que las temperaturas del planeta se disparen respecto de los objetivos climáticos globales.

El metano también es el protagonista de un misterio científico de décadas de duración en todo el planeta: ¿De dónde, exactamente, proviene todo el metano extra que calienta la atmósfera hoy en día? ¿De los eructos de vaca o de los arrozales? ¿Fugas de la producción de petróleo y gas? ¿Por medio de los volcanes de lodo gaseoso o se filtra a lo largo de las costuras cambiantes de la Tierra?

En las últimas décadas, a medida que las llamadas para reducir las emisiones de dióxido de carbono han aumentado y las tecnologías de recolección de gas natural como el fracking se han vuelto más baratas, muchas centrales eléctricas de carbón en los Estados Unidos y en el extranjero se han retirado. En los EE. UU más de 500 centrales eléctricas de carbón han cerrado desde el año 2010 . En muchos casos, son reemplazados por plantas de gas natural (que se compone principalmente de gas metano), que ahora producen casi el 40 por ciento de las necesidades energéticas de los Estados Unidos.

El metano se quema de manera más eficiente que el carbón, lo que lo convierte en una mejor opción, en cuanto al costo del carbono y la contaminación del aire, comparado con el carbón. También permanece en la atmósfera por mucho menos tiempo que el CO2, un promedio de nueve años, en comparación con los cientos de CO ₂.

Debido a sus características, el gas natural ha sido promocionado como un "combustible puente" para ayudar suavizar la transición a un futuro energético neutral en carbono. Las plantas de gas natural satisfacen las necesidades de energía hoy en día mientras se desarrollan tecnologías renovables o sin carbono.

"La pregunta es: ¿Es esto un combustible puente, o va a estar ahí por mucho tiempo? dice Sheila Olmstead, economista ambiental de la Universidad de Texas en Austin. "El mercado nos dice que probablemente seguirá existiendo durante mucho tiempo".

Sin embargo, el costo climático del gas natural se ha basado en un supuesto básico: Hay menos emisiones totales de carbono del gas natural que de otras fuentes. Pero en los últimos años una flotilla de estudios científicos ha cuestionado esa suposición, principalmente al observar cuánto gas se pierde durante el proceso de producción.

Si hay muy pocas fugas o pérdidas en el camino, menos de un pequeño porcentaje de la cantidad total del gas recuperado, la matemática se iguala o sale adelante. Pero si esa "tasa de fugas" supera más del 1 por ciento del gas total recuperado, el presupuesto se vuelve borroso, dice Robert Howarth, científico climático en Cornell.

Un estudio reciente descubrió que la "tasa de fuga" de gas ampliamente utilizada en el proceso de producción de gas natural de los EE. UU. podría superar el 2 por ciento. Otros, observando a los "súper emisores" específicos en las principales regiones de perforación de los Estados Unidos, han encontrado aún más fugas.

"En los últimos años de investigación, diría que todo el argumento a favor del metano como combustible puente realmente ha desaparecido", dice Howarth. “Pero si volvemos y decimos que realmente necesitamos gas natural por un tiempo, ese cálculo depende del punto de equilibrio del metano. Y no estamos seguros de estar cerca de eso".

Es crítico eliminar las emisiones de CO2, resalta Jessika Trancik, experta en energía en el MIT, porque eso es lo que mantendrá al planeta cerrado para el calentamiento a largo plazo. Pero para los objetivos climáticos, el mundo está luchando por alcanzarlo en este momento, evitando que las temperaturas del aire aumenten los objetivos de temperatura de 2 grados Celsius del Acuerdo de París del 2015. Esto, también es fundamental para evitar que el metano adicional se filtre en la atmósfera.

"Es imposible alcanzar esos objetivos climáticos con metano en la mezcla", dice Lena Höglund Isaksson, experta en gases de efecto invernadero del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados de Austria.

El hielo tiene respuestas

Es notablemente difícil determinar cuánto del metano en la atmósfera proviene de fuentes humanas, como la perforación o la quema de petróleo y gas, cuánto proviene de otras fuentes influenciadas por el ser humano como la agricultura, y cuánto proviene de fuentes naturales como las filtraciones volcánicas.

De dónde proviene determina lo que los seres humanos pueden hacer al respecto. Si se trata del petróleo y del gas, podemos arreglar los sistemas para producir menos. Si se trata de volcanes, podríamos ser menos capaces de manejar las emisiones.

"Es como una historia de detectives", dice Höglund Isaksson.

En el pasado, los científicos hicieron estimaciones de la cantidad de metano natural que proviene de las fuentes geológicas al escalar un volcán particular de filtración y medir muy cuidadosamente sus emisiones. Luego, los científicos ampliarían esas observaciones para hacer una estimación de todo el planeta. Usando esa estrategia, la mayoría de las estimaciones calculan que la contribución anual de metano de origen geológico natural es de aproximadamente 50 teragramos por año, alrededor del 10 por ciento de la cantidad total anual emitida de metano. Estimaciones recientes sitúan la contribución anual total del metano de la adquisición y la quema de combustibles fósiles en poco menos de 200 teragramos.

El equipo de Hmiel sospechaba que las fuentes geológicas podrían ser incluso más pequeñas, y tenían un lugar para probar esa sospecha: la amplia y plana capa de hielo de Groenlandia. El hielo allí, enterrado a más de 100 metros debajo de la superficie, databa de antes de que comenzara la Revolución Industrial en el siglo XIX, por lo que tenía metano preindustrial atrapado dentro de pequeñas burbujas de aire en su red congelada.

Desenterraron más de 907 kilogramos de hielo. Luego aspiraron el aire que contenía metano de las burbujas atrapadas en el hielo.

El metano de fuentes geológicas naturales tiene una composición química ligeramente diferente a la del metano de otras fuentes, como los humedales. El metano aspirado del hielo de 250 años contenía trazas de solo una pequeña cantidad de metano geológico. Y debido a que las muestras fueron anteriores al comienzo de la Revolución Industrial y del aumento concurrente del metano del carbón y del petróleo, no hubo rastros de metano de los combustibles fósiles.

En contraste, las muestras de después de que comenzó la Revolución Industrial mostraron una huella digital reveladora de combustibles fósiles.

Pero el descubrimiento clave fue la poca cantidad de metano de las fuentes geológicas que había en el hielo: el equivalente de no más de 5 teragramos de metano liberados a la atmósfera por año, en esos días que dependen de los combustibles fósiles. Es poco probable que la geología haya cambiado en tan poco tiempo, por lo que esa estimación es, según Hmiel, una buena suposición de lo que la geología está contribuyendo hoy también.

De manera crucial, esa contribución es 10 veces menor que otras estimaciones, incluidas las utilizadas por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. y por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático, utilizadas para realizar evaluaciones científicas y decisiones políticas.

En general, los científicos han sabido exactamente cuánto metano hay en la atmósfera. Ese número no ha cambiado: Todavía hay aproximadamente 570 teragramas de metano en la atmósfera cada año. Pero si hay mucho menos de las fuentes geológicas naturales, alguna otra fuente debe compensar la diferencia. El equipo también podría demostrar que la fuente más probable se trata de las operaciones de petróleo y gas.

Si las operaciones de petróleo y gas han tenido una huella mucho mayor en las emisiones de metano de lo que se conocía anteriormente, pensó Hmiel, que eso también significa que pueden limpiar esas emisiones, tanto reduciendo la cantidad de gas utilizado como limpiando las fugas, quemaduras y otros gases desperdiciados del proceso.

"Las empresas de servicios de energía que actualmente eligen concentrarse en la energía eólica o solar o en el gas; si eligen el gas, es crucial comprender que esa planta existirá durante décadas", dice Olmstead.

“Tienen un verdadero poder de permanencia mucho más allá de la fecha de vencimiento de la placa de identificación. Sabiendo eso, ¿eso cambia las decisiones que tomamos hoy? ¿tendremos efectos sobre las emisiones de metano dentro de 10, 20, 30, 40 años en el futuro?