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El calentamiento global y la industria de exploracin y produccin

Melvin CannellCentro de Ecologa e Hidrologa Edimburgo, Escocia

Jim FilasRosharon, Texas, EUA

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

Geoff JenkinsCentro Hadley de Prediccin e Investigacin del Clima Berkshire, Inglaterra

Martin ParryUniversidad de Anglia Oriental, Norwich, Inglaterra

Paul RutterSunbury on Thames, Inglaterra

Lars SonnelandStavanger, Noruega

Jeremy WalkerHouston, Texas

Por su colaboracin en la preparacin de este artculo, seagradece a David Harrison, Houston, Texas, EUA; DwightPeters, Sugar Land, Texas; y Thomas Wilson, Caracas,Venezuela. En especial, se agradece al Centro Hadley dePrediccin e Investigacin del Clima, Berkshire, Inglaterra,por proporcionar grficas que se utilizaron como base paraalgunas de las cifras que aparecen en este artculo.

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

efecto invernadero pueden provocar un cambio climtico? 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 cientficos, podran afectar radicalmente la manera

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

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

que se estn implementando en la industria de exploracin y produccin (E&P).

Los cientficos utilizan el lenguaje con cautela. Amenudo pecan por su reticencia a explayarse. Amediados de la dcada de 1990, en el SegundoInforme de Evaluacin del Panel Interguberna-mental sobre el Cambio Climtico (IPCC, por sussiglas en ingls), los lderes cientficos de todo elmundo asintieron que la suma de evidenciassugiere una influencia humana discernible sobreel cambio global. En julio de 2001, para el TercerInforme de Evaluacin del IPCC, los expertos con-cluyeron algo ms. Considerando la nueva evi-dencia y tomando en cuenta las incertidumbresque persisten, el panel declar que es probableque la mayor parte del calentamiento globaldurante los ltimos 50 aos se deba al aumentoen las concentraciones de gases que contribuyenal efecto invernadero.1 El IPCC define la palabraprobable como una probabilidad del 66 al 90%de que la aseveracin sea cierta.

Un importante e influyente segmento de lacomunidad cientfica global cree firmemente quela actividad humana ha contribuido a una eleva-cin de la temperatura promedio de la superficieterrestre y al cambio climtico resultante en todoel mundo. Piensan que tal actividad puede estarintensificando el llamado efecto invernadero.Otros distinguidos cientficos no estn deacuerdo, y algunos de ellos desestiman la visindel 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 atmsferamantiene la superficie terrestre a una tempera-tura sustancialmente mayor a la que tendra enausencia de atmsfera. Este efecto se puedeilustrar comparando los efectos de la radiacinsolar en la superficie terrestre y lunar. Ambas, entrminos generales, se hallan equidistantes delsol, el cual genera la radiacin que las calienta, yambas reciben cerca de la misma cantidad deenerga calorfica por metro cuadrado de sussuperficies. Sin embargo, la Tierra posee unatemperatura mucho ms elevada (un promedioglobal de 15C [59F], comparada con la de laluna (-18C [-0.4F]). La diferencia se debe engran medida a que la luna casi no tiene atms-fera, mientras que la densa atmsfera de laTierra captura de manera efectiva calor que deotro modo se propagara al espacio.

Los climatlogos utilizan la analoga fsica delinvernadero para explicar cmo ocurre el calen-tamiento. La energa del sol, transmitida comoluz visible, pasa a travs del cristal de un inver-nadero sin ningn obstculo, es absorbida en pri-mer lugar por el piso y los elementos que estnen el interior y luego se emite nuevamente comoradiacin 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 radiacin infrarroja no puedepasar a travs del vidrio tan fcilmente 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 ambientems clido para estimular el crecimiento de lasplantas (derecha).

En el efecto invernadero natural, la atmsferade la Tierra acta como los paneles de vidrio. Laenerga que proviene del sol como radiacin visi-ble de longitud de onda corta pasa a travs de laatmsfera, tal como lo hace a travs del cristal delinvernadero, y es absorbida por la superficieterrestre, que luego la vuelve a emitir como radia-cin infrarroja de longitud de onda larga. La radia-cin infrarroja es absorbida por los gases que seproducen naturalmente en la atmsfera: vapor deagua, dixido de carbono [C02], metano, xidonitroso, ozono y otros, y luego se vuelve a irradiar.Si bien parte de la energa 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 atmsfera como una capa transl-cida que asla la superficie terrestre, notaremosque el aumento de la concentracin 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 energa visible que proviene del sol pasa a travs del cristal, calentando el suelo

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

> La analoga del invernadero. Un invernadero atrapa una parte de la energasolar que llega a l, aumentando la temperatura interior y creando unambiente artificialmente ms clido.

> Efectos invernadero natural y acentuado. En el efecto invernadero natural (izquierda), los gases atmosfricos naturales contribuyen al calentamiento dela superficie terrestre, al absorber y volver a irradiar parte de la energa 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 atmsfera.

Invierno de 2001/2002 47

Las emisiones de gases de efecto invernaderocausadas por el hombre se producen de variasmaneras. Por ejemplo, se libera dixido de car-bono a la atmsfera cuando se queman desechosslidos, madera y combustibles fsiles; petrleo,gas natural y carbn. El metano es emitido pordesechos orgnicos en descomposicin en sitiosde relleno sanitario, durante la produccin y eltransporte de combustibles fsiles, a travs de laactividad agrcola y por la disociacin de loshidratos de los gases. El xido nitroso se liberadurante la combustin de desechos slidos ycombustibles fsiles (arriba, a la izquierda).

El dixido de carbono es el ms importante,principalmente debido a que tiene una duracinefectiva en la atmsfera cercana a 100 aos y aque es el ms abundante. Cada ao, se emitenms de 20 mil millones de toneladas cuando sequeman combustibles fsiles en aplicacionescomerciales, de transporte y generacin de ener-ga. Otros 5.5 mil millones de toneladas se libe-ran durante los cambios de uso de las tierras,como es el caso de la deforestacin.3 La concen-tracin de CO2 en la atmsfera se ha elevado enms del 30% desde que se inici la RevolucinIndustrial.

El anlisis del aire atrapado en las capas dehielo antrtico indica que el nivel de dixido decarbono en la atmsfera en los das preindustrialesera de alrededor de 270 partes por milln (ppm).Hoy, las lecturas tomadas en el ObservatorioMauna Loa de Hawai, EUA, indican una concen-tracin cercana a 370 ppm.4

Las concentraciones de metano y xidonitroso, que tienen duraciones efectivas de 10 y150 aos, respectivamente, tambin han ms queduplicado las cantidades de metano y han ele-vado las de xido nitroso en cerca del 15%durante el mismo perodo. Ambos se encuentrana niveles mucho ms bajos que el CO2elmetano a 1.72 ppm y el xido nitroso a 0.3 ppmpero ejercen una influencia significativa debido asu efectividad para atrapar el calor. El metano es21 veces ms efectivo en este sentido que el CO2,mientras que, molcula por molcula, el xidonitroso es 310 veces ms efectivo.5

El potencial de un gas para el calentamientoglobal es una medida de su capacidad de provo-car dicho calentamiento durante los prximos 100aos. El efecto de calentamiento de una emisinadicional equivalente a 1 kg [2.2 Ibm] de un gasde efecto invernadero liberado hoy en daenrelacin a 1 kg de CO2depender de su dura-cin efectiva, de la cantidad de radiacin infra-rroja adicional que absorber y de su densidad.En base a esto, los expertos calculan que duranteeste siglo, el CO2 ser responsable de casi dostercios del calentamiento pronosticado para elfuturo, mientras que el metano lo ser de uncuarto y el xido nitroso de alrededor de unadcima parte (arriba a la derecha).6

Medicin y modelado del cambio climticoLos cientficos del IPCC creen que ya estamosexperimentando un efecto invernadero acen-tuado. Segn los resultados de sus investigacio-nes, la temperatura promedio global de lasuperficie terrestre aument en cerca de 0.6C[1.1F] durante el ltimo siglo. Ellos sostienen queeste aumento es mayor que el que puede expli-carse por las variaciones climticas naturales. Elpanel considera que slo hay entre 1 y 10% deprobabilidad de que la variabilidad inherente pors misma sea la causa de este nivel de calenta-miento. La mayora de los estudios sugiere que, alo largo de los ltimos 50 aos, la velocidad y lamagnitud estimadas de calentamiento debido alaumento de las concentraciones de gases deefecto invernadero por s solo es comparable omayor al calentamiento observado.7

2. Esta descripcin es una simplificacin. De hecho, cercadel 25% de la radiacin solar es reflejada nuevamentehacia el espacio antes de alcanzar la superficie terrestrepor las nubes, molculas y partculas, 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 restoslo un poco ms de la mitad de laradiacin solar entrantees lo que absorbe la superficiedel planeta. La analoga del invernadero, aunque frecuen-temente utilizada, slo es exacta a medias. Los invernade-ros cumplen su funcin principalmente al impedir elproceso natural de conveccin.

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 Prediccin e Investigacin del Clima (Octubrede 1999): 7.

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

Metano 24%

xido nitroso 10%

Otros 3%

Dixido de carbono 63%

> Proyeccin del calentamiento relativo por losdiferentes gases de efecto invernadero duranteeste siglo. De los distintos gases de efecto inver-nadero, se piensa que el dixido de carbono serel que causar un calentamiento global adicionalmayor, seguido por el metano y el xido nitroso.

Dixido de carbono

Metano

xido nitroso

Fluorurocarbonos

Nivel de ozono a nivel del suelo

Aerosoles

Combustin de combustibles fsiles y maderas Cambios en el uso de las tierras

Produccin y transporte de combustibles fsiles Desechos en descomposicinAgriculturaDisociacin de los hidratos gaseosos

Combustin de combustibles fsilesCombustin de los desechos

Produccin

TransporteEmisiones industriales

Generacin de energaTransporte

100 aos

10 aos

150 aos

100 aos

3 meses

2 semanas

Constituyente atmosfrico Fuente Duracin

> Fuentes de emisin causadas por el hombre y duracin de losgases de efecto invernadero. Varios gases y aerosoles se emi-ten da a da en actividades comerciales, industriales y residen-ciales. El dixido de carbono es el ms importante, debido a suabundancia y a su duracin efectiva en la atmsfera, que escercana a 100 aos.

Para comprender mejor los procesos fsicos, qu-micos y biolgicos involucrados, los cientficosque investigan las variaciones del clima diseancomplejos modelos matemticos del sistema cli-mtico 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 histricos delclima creados de observaciones directas, msconfan los cientficos en sus capacidades predic-tivas (abajo).

El gran esfuerzo por diagnosticar y predecir elimpacto del calentamiento global ha dado comoresultado simulaciones cada vez ms sofistica-das. Por ejemplo, un modelo tridimensional (3D)de ltima generacin de la atmsfera ocenicadesarrollado en el Centro Hadley de Prediccin eInvestigacin del Clima, en Berkshire, Inglaterra,parece replicarcon una precisin razonablela evolucin del clima global durante fines delsiglo XIX y el siglo XX. Esta simulacin coincidecon registros que muestran claramente que la

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

Cuando los factores que tienen influencia enel clima de la Tierra varanconcentraciones degases de efecto invernadero, pero tambin emi-sin de calor del sol, por ejemploejercen unapresin sobre el clima (vase Aumentos en lapresin del efecto invernadero, pginasiguiente). Una presin 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 evolucin del clima del siglo XX, concluyeronque, por s mismas, las presiones naturalescambios en las emisiones volcnicas, emisinsolar y otros fenmenosno podan explicar elcalentamiento de las dcadas recientes. Tambinconcluyeron que las presiones antropognicas, ocausadas por el hombre, por s 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-cin de las dos simulaciones, los investigadorespudieron reproducir el patrn de cambio de tem-peratura con una precisin razonable. La concor-dancia entre las variaciones de temperaturaobservadas y simuladas tiende a confirmar que elcalentamiento del siglo XX es el resultado de unacombinacin de factores naturales y externos(izquierda).8

Adems de examinar la temperatura mediaglobal, los investigadores del Centro Hadley tam-bin compararon los patrones geogrficos delcambio de temperatura a lo largo de la superficieterrestre. Utilizaron modelos para simular lasvariaciones climticas causadas por las concen-traciones de gas de efecto invernadero y compa-raron la huella resultante de los patrones decambio surgidos de la observacin. Existen nota-bles similitudes entre la huella generada por unasimulacin de los ltimos 100 aos de cambiosde temperatura y los patrones efectivamenteobservados durante dicho perodo (pginasiguiente).

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

48 Oilfield Review

Actualizacin y refinacin del modelo

Comparacin y validacin

Modelo de sistema climtico

Simulacinnumrica

Comportamientopronosticado

Comportamiento observado

> Simulaciones del clima. Los cientficos utilizan sofisticados modelos y simulacio-nes numricas del sistema climtico terrestre para confirmar los cambios de tem-peratura histricos y pronosticar los cambios futuros. Los resultados se validanpor comparacin con las mediciones de temperatura reales. Estos anlisis 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

ala

s de

tem

pera

tura

en C

Anom

ala

s de

tem

pera

tura

en C

Slo factores naturales

1950 2000

1.0ModeloObservaciones

ModeloObservaciones

0.5

0.0

0.5

1.01850 1900

Slo 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 s solos dan cuenta de la evolucin del clima de la Tierra durante el siglo XX. Sin embargo, median-te la combinacin de ambos, el patrn observado se reproduce con una precisin 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 climticoperfecto, pero si las sofisticadas simulacionesactuales del cambio climtico siguen coinci-diendo estrechamente con las observaciones, loscientficos confiarn en mayor medida en suscapacidades de prediccin.

El punto de vista opuestoNo todos los cientficos 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 Ctedra Alfred P.Sloan de Metereologa del Instituto Tecnolgicode Massachussets (MIT, por sus siglas en ingls)de Cambridge, EUA, sugiere que las nubes que seencuentran sobre el trpico actan como un ter-

mostato y que cualquier calentamiento futurodebido al aumento de la concentracin de di-xido de carbono sera significativamente menor alo que predicen los modelos actuales.

Los cientficos 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 Astrofsica de Cambridge,Massachussets, por ejemplo, plantea que haydemasiados aspectos desconocidos y muchasincertidumbres en el modelado del clima comopara confiar en la precisin de las prediccionesactuales. El grupo argumenta que incluso si lasociedad tuviera un control total sobre cuntoCO2 se lanza a la atmsfera, existen otras varia-bles del sistema climtico que no estn lo sufi-cientemente definidas como para generar

pronsticos confiables. Los investigadores noniegan que haya una contribucin significativacausada por el hombre, sino ms bien arguyenque los cientficos no saben an lo suficienteacerca de los sistemas climticos y deberan 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, Preimpresin del Centro de Astrofsica.Cambridge, Massachussets, EUA: Centro Harvard-Smithsonian de Astrofsica (10 de enero de 2001): apare-cer como un artculo 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 1.5 201

90 O 0 90 E 180 E

180 O

180 O

0.5 0.5 1 1.5 201

> Cambios observados (arriba) y simulados (abajo) de la temperatura superfi-cial del aire. Los modelos numricos 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 presin delefecto invernadero

A principios del ao 2001, los cientficos de laFacultad Imperial de Ciencia, Tecnologa yMedicina de Londres, Inglaterra, publicaronla primera observacin experimental de uncambio del efecto invernadero. Los estudiosprevios haban estado limitados en granmedida a simulaciones tericas.1 Los cambiosen el efecto invernadero de la Tierra se pue-den detectar a partir de variaciones en elespectro de la radiacin de longitud de ondalarga emergente, una medida de la manera enque la Tierra emite calor hacia el espacio que,adems, tiene las huellas de los gases respon-sables del efecto invernadero.

Desde octubre de 1996 hasta julio de 1997,un instrumento a bordo del satlite japonsADEOS midi los espectros de radiacin delongitud de onda larga que emergan de laTierra. El grupo de la Facultad Imperial com-par los datos del satlite ADEOS con losdatos obtenidos 27 aos atrs con un instru-mento similar a bordo del satlite meteorol-gico Nimbus 4 de la Administracin Nacionalde Aeronutica Espacial (NASA, por sus sigasen ingls). La comparacin de los dos espec-tros infrarrojos a cielo descubierto, propor-cion evidencia de un aumento significativoen los niveles atmosfricos de metano, di-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 cientficos que estnarrojando ms luz sobre el problema. Por ejem-plo, investigaciones previas han llegado a la con-clusin de que el equilibrio climtico terrestre seve afectado no slo por las emisiones de gasesde efecto invernadero causadas por el hombre,tales como las generadas por la combustin decombustibles fsiles, sino tambin por pequeaspartculas llamadas aerosoles, como las forma-das a partir del dixido de sulfuro, que enfran 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 holln, provenientesdel quemado de biomasas y combustibles fsilesest interfiriendo con la reflectividad de los aero-soles, oscureciendo su color, de modo tal queabsorben ms radiacin. Esto reduce el efecto deenfriamiento y podra significar que el negro dehumo es una causa importante del calentamientoglobal, junto con el dixido de carbono y otrosgases de efecto invernadero.

Las simulaciones atmosfricas por computa-dora usualmente suponen que los aerosoles y laspartculas de holln estn separados, o mezcladosde manera externa. Tambin existe un estado demezcla interna en el cual los aerosoles y el hollnse combinan, pero nadie ha determinado an conxito las proporciones relativas de ambos esta-dos. El investigador de Stanford realiz una simu-lacin en la que el negro de humo se combinabade manera sustancial con los aerosoles. Susresultados fueron ms consistentes con lasobservaciones que las simulaciones que supusie-ron principalmente una mezcla externa. Aunqueesto podra 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 duracin deldixido de carbono, el negro de humo desaparecemucho ms rpidamente. Si tales emisiones sedetuvieran, la atmsfera estara libre de negro dehumo en cuestin de semanas (izquierda).10

Prediccin del efecto futuro del calentamiento globalEl IPCC ha descrito el estado actual del discerni-miento cientfico del sistema climtico global y hasugerido cmo puede evolucionar este sistema enel futuro. Como ya se ha indicado, el panel con-firm que el promedio de temperatura de la super-ficie terrestre aument cerca de 0.6C durante losltimos 100 aos. Los anlisis de datos del hemis-ferio norte indican que es probable que elaumento haya sido el mayor de todos los siglosdel ltimo milenio. Debido a la escasez de datos,se sabe menos acerca de los promedios anualesantes del ao 1000, as como para las condicionesreinantes en el hemisferio sur antes de 1861.

El informe del IPCC seala que las temperatu-ras han aumentado durante las ltimas cuatrodcadas en los 8 km [5 millas] ms superficialesde la atmsfera; la cubierta de nieve ha dismi-nuido en un 10% desde finales de la dcada de1960; el perodo anual durante el cual los ros ylagos estn cubiertos de hielo es cerca de dossemanas ms corto que a comienzos de siglo, ylos niveles promedio del mar aumentaron de 0.1

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

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

Si bien estos cambios pueden parecer modes-tos, los cambios pronosticados para este sigloson mucho ms significativos. Las simulacionesde los niveles atmosfricos futuros de gases deefecto invernadero y aerosoles sugieren que laconcentracin de C02 podra 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 elevarnpara el ao 2100: la temperatura entre 1.4C y5.8C [2.5F a 10.4F] 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 1C a 3.5C [1.8F a 6.3F] estimado porel IPCC hace cinco aos. Tambin se pronosticaque aumentarn las precipitaciones. Se esperaque la cubierta de nieve del hemisferio norte dis-minuya an ms y que los glaciares y las capas dehielo sigan retrocediendo.12

Si los cambios de clima suceden como se pre-dice, podran tener serias consecuencias tanto enlo que respecta a los fenmenos naturalesporejemplo, frecuencia y gravedad de los huraca-nescomo en los sistemas que sustentan alhombre. El Grupo de Trabajo II del IPCC, que eva-lu los efectos, la adaptacin y la vulnerabilidad,declar que si el mundo sigue calentndose,puede haber escasez de agua en reas 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; ms enfermedades trans-mitidas por insectos, como la malaria, y por elagua, como el clera; y una menor cantidad de ali-mentos debido a la cada de las cosechas de gra-nos como resultado del aumento del calor. Inclusoaumentos mnimos de la temperatura puedencausar problemas en zonas tropicales donde algu-nos cultivos ya estn cerca de su mximo umbralde tolerancia a la temperatura (pgina siguiente).13

Radiacinen el espacio

Radiacinen el espacio

Radiacinde la superficie

terrestre

Radiacinde la superficie

terrestre

EstadoHolln

Constituyentes de holln y aerosol aglutinados

(mezcla interna)

Constituyentes de holln y aerosol separados

(mezcla externa)

> Efecto de los aerosoles y del holln. Las simula-ciones de temperatura que dan cuenta de unaacumulacin mezclada de manera interna, oaglutinada, de aerosoles y holln (derecha) sonms 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 disminucin en la capa de nieve (desde fines de la dcada de 1960)

el perodo de duracin de la capa de hielo es 2 semanas ms corto

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

+0.6C

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

Invierno de 2001/2002 51

El aumento del nivel del mar podra amenazarcinco puntos de frica que tienen grandes cen-tros de poblacin 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 dcadade 2080, agregara 75 a 200 millones de perso-nas a la cifra de quienes actualmente estn enriesgo de verse afectados por inundacionesdebido a tormentas costeras, con decenas demiles de millones de dlares de prdida de bie-nes en cada pas.14

frica, Amrica Latina y los pases en desa-rrollo de Asia pueden presentar un doble pro-blema, puesto que son los ms susceptibles a losefectos adversos del cambio climtico y carecende la infraestructura para responder al potencialimpacto social y econmico.

El Grupo de Trabajo II del IPCC cree firme-mente que: El aumento de sequas, inundaciones y otros

fenmenos extremos en frica se aadiran alos problemas de fuentes de agua, seguridadde las fuentes alimenticias, salud humana einfraestructura, as como limitaran 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 podran desplazar a de-cenas de millones de personas de las zonascosteras bajas, mientras que la mayor inten-sidad de las lluvias elevara los riesgos deinundaciones.

Las inundaciones y sequas seran ms fre-cuentes en Amrica Latina, y las inundacionesaumentaran las cargas de sedimentos y degra-daran la calidad del agua.

El Grupo de Trabajo afirma con medianaseguridad que: La reduccin en el promedio anual de lluvias,

escurrimientos y humedad del suelo acelerarala creacin de desiertos en frica, especial-mente en el sur, en el norte y en el oeste.

La disminucin de la productividad agrcola yde acuicultura debido al exceso de calor y lafalta de agua, el aumento del nivel del mar, lasinundaciones, las sequas y los ciclones tropi-cales disminuiran la estabilidad de las fuentesalimenticias en muchos pases de las zonasrida, tropical y templada de Asia.

En Amrica Latina aumentara la exposicin aenfermedades tales como la malaria, el den-gue y el clera.15

Sin embargo, no todos los efectos serannegativos. 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 asitico,que actualmente experimentan escasez de agua;y menores tasas de mortalidad invernales en pa-ses de latitudes medias a altas.16

Otros estudios, tales como el informeEfectos del cambio climtico en los EstadosUnidos del Programa de Investigacin Global delos EUA y el informe del Proyecto ACACIA(Consorcio para la Aplicacin de Evaluaciones delImpacto Climtico), concuerdan con los pronsti-cos futuros del IPCC y ofrecen una descripcinms detallada para regiones especficas.

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 3C y 5C [5.4F a 9F] durante losprximos 100 aos, en comparacin con el rangomundial de 1.4C a 5.8C [2.5F a 10.4F] sugeridopor el IPCC.17

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

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

Puede aumentar considerablemente la sensa-cin trmicala combinacin de temperaturay humedady 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 podradaar an ms los bosques, edificios, caminosy lneas costeras.

Escasez de agua

Menores fuentes de alimentos

Mayor exposicin a las enfermedades

Aumento en la frecuencia e intensidad de malas condiciones climticas

Mayores inundaciones

> Efectos futuros del calentamiento global. Los cientficos del IPCC pronostican una serie de conse-cuencias si los cambios climticos coinciden con las ltimas 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-mticos negativos tengan mayor impacto en lazona sur que en la zona norte. Algunos sectores,como la agricultura y la industria forestal, severn ms afectados que otros, como la industriamanufacturera y minorista, y las regiones margi-nales y ms pobres sufrirn efectos ms adver-sos que las ms ricas.

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

cuencia de veranos ms largos y ms caluro-sos, quintuplicndose en el sur de Espaa yaumentando la demanda de aire acondicio-nado.

El volumen de agua disponible disminuir enun 25%, reduciendo el potencial agrcola. Seresencial un cuidadoso planeamiento parasatisfacer las futuras necesidades urbanas deagua.

Aumentarn la desertificacin y los incendiosforestales.

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

Las predicciones para Europa del Norte son: Para el ao 2020, disminuir a la mitad la fre-

cuencia de inviernos fros. Retroceder la llanura septentrional y podra

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

De manera inversa, los cambios del climaaumentaran la productividad agrcola y fores-tal y la disponibilidad de agua, aunque aumen-tara el riesgo de inundaciones (arriba).18

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

Con sus 100 aos de duracin efectiva, laconcentracin de C02 en la atmsfera posee unalenta respuesta a cualquier disminucin de lasemisiones. Si no se hace algo para reducir lasemisiones, la concentracin podra ms queduplicarse durante el prximo siglo. Si las emi-siones bajaran a los niveles de 1990, la concen-tracin an aumentara, probablemente a ms de500 ppm. An cuando las emisiones disminuye-

ran a la mitad de ese nivel y se mantuvieran asdurante 100 aos, todava se observara un lentoaumento en la concentracin. Las mejores esti-maciones sugieren que sera necesaria unareduccin del 60 al 70% de los niveles de emi-sin de 1990 para estabilizar la concentracin deC02 a los valores de 1990.19

En base a esta realidad, han habido intentospolticos por enfrentar este problema durantecasi una dcada, que han alcanzado, en el mejorde los casos, modestos resultados. Si bien unanlisis en profundidad de los aspectos polticosdel calentamiento global est fuera del alcancede este artculo tcnico, las conferencias cele-bradas hasta la fecha y los protocolos surgidosde ellas, ilustran los desafos que enfrentarn latecnologa y los procesos petroleros de la pr-xima generacin, as como los negocios y laindustria en general (pgina siguiente).

El movimiento poltico por lograr un consensoglobal comenz en 1992 en la Conferencia de lasNaciones Unidas sobre Medio Ambiente yDesarrollo, celebrada en Ro de Janeiro, Brasil.Esta conferencia tuvo como resultado laEstructura de la Convencin de las NacionesUnidas sobre el Cambio Climtico (UNFCCC, porsus siglas en ingls), una declaracin de inten-ciones acerca del control de las emisiones de gasde efecto invernadero, firmado por la gran mayo-

ra de los lderes mundiales. El Artculo II de laconvencin, que entr en vigencia en 1994, sea-laba que los firmantes haban acordado lograr laestabilizacin de las concentraciones de gasesque causan el efecto invernadero en la atmsferaa un nivel que evitara la interferencia antropog-nica que amenazara el sistema climtico... dentrode un tiempo suficiente como para permitir quelos ecosistemas se adapten naturalmente alcambio climtico. Esto para asegurar que la pro-duccin de alimentos no se vea amenazada ypara posibilitar que el desarrollo econmico selleve a cabo de manera sustentable. Las nacio-nes desarrolladas que participaron de la inicia-tiva adems se comprometieron a reducir susemisiones de gases de efecto invernadero en elao 2000 a los niveles de 1990.

En 1997, se fij un objetivo ms ambicioso enel Protocolo de Kyoto, un acuerdo diseado paracomprometer a las 38 naciones ms 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 perodo comprendido entre los aos 2008 y2012.20 El Protocolo de Kyoto deposit la mayorparte de la responsabilidad en los pases desa-rrollados, que, como grupo, haban sido respon-sables de la mayor parte de los gases de efectoinvernadero presentes en la atmsfera. Excluy a

52 Oilfield Review

Aumento del nivel del marMayor sensacin trmica

SequasInundaciones Escasez de alimentosExpansin de los desiertosAumento del nivel del mar

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

InundacionesAumento de las lluviasCiclones intensosDisminucin de las fuentes de alimentos

InundacionesSequasMenor calidad del agua

Glaciares en retroceso Deshielo del permafrost Derretimiento del hielo marino

> Impacto del calentamiento global por regin. Todos los continentes se vern afectados de manerasignificativa si contina el proceso de calentamiento global. El tipo y la gravedad de los efectos espe-cficos variarn, as como la capacidad de cada continente o pas para utilizar su infraestructura ytecnologa para enfrentar el cambio.

Invierno de 2001/2002 53

ms de 130 pases en desarrollo, si bien muchasnaciones menos desarrolladas estaban contribu-yendo al problema en su carrera por alcanzar almundo desarrollado. Los pases de la UninEuropea (UE) acordaron una reduccin del 8% yEstados Unidos prometi una disminucin del7%, en base a los niveles de 1990. Para queentrara en vigor, se acord que el Protocolo debaser ratificado por 55 pases como mnimo, inclui-dos aquellos pases desarrollados responsablesde por lo menos el 55% de las emisiones de CO2de 1990.

Los objetivos fijados en Kyoto son ms riguro-sos de lo que podra parecer a primera vista,puesto que muchas economas desarrolladas,hasta hace muy poco, han estado creciendo rpi-damente y emitiendo mayores cantidades degases de efecto invernadero. En 1998, por ejem-plo, el Departamento de Energa de EUA pronos-tic que las emisiones de los EUA en el ao 2010superaran el objetivo de Kyoto en un 43%.

Las conversaciones de noviembre de 2000 enLa Haya para la implementacin del Protocolo deKyoto, colapsaron cuando la UE rechaz 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 sugiri quese asignara a los Estados Unidos una compensa-cin 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 rechaz elacuerdo. Si el Protocolo se sigue desarrollando,el prximo paso sera que los gobiernos de lospases desarrollados lo ratifiquen, de tal modoque las medidas se pudieran poner en vigencia loantes posible, idealmente durante el ao 2002.

Un problema resuelto en el encuentro de Bonnfue cunto crdito recibiran los pases desarro-llados en relacin con sus objetivos de Kyoto porel uso de sumideros que absorben el carbonode la atmsfera. Se acord que las actividadesque podan incluirse en esta categora eran lareforestacin y el manejo de bosques, tierras decultivo y tierras de pastoreo. Se fijaron cuotasindividuales por pas de modo que, en la prctica,estos recursos compensen slo una fraccin delas reducciones de emisiones que puedan conta-bilizarse hacia los niveles planteados como obje-tivo. De manera similar, existen opciones dealmacenamiento del dixido de carbono que seplantean como alternativas atractivas a los sumi-deros bajo ciertas condiciones (vase Mitigacindel impacto del dixido de carbono: sumideros y

almacenamiento, pgina 54). La conferenciatambin adopt reglas para el llamadoMecanismo de Desarrollo Limpio (CDM, por sussiglas en ingls) a travs del cual los pases desa-rrollados pueden invertir en proyectos que benefi-cien el clima y reciban crdito por las emisionesque ello evite.

El Protocolo de Kyoto incluye un mecanismode cumplimiento. Por cada tonelada de gas queun pas emite por sobre su objetivo, deber redu-cir 1.3 toneladas adicionales durante el segundoperodo de cumplimiento del Protocolo, quecomienza en el ao 2013. Algunos informessealan 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 ms cautelosa en susafirmaciones. A agosto del ao 2001, no habacalculado la manera en que los acuerdos de Bonnafectaran las reducciones de emisiones de lospases desarrollados segn el Protocolo de Kyotoe indic que esto no se podra saber con preci-sin sino hasta el perodo comprendido entre losaos 2008 y 2012.

Iniciativas de compaas de E&PHoy en da, muchas de las compaas de petrleoy de gas estn abordando con seriedad el temadel calentamiento global, convencidas de que esimportante adoptar un enfoque de prevencin.Otras han tomado una actitud ms conservadora:coinciden en que el cambio climtico puede plan-tear un riesgo real a largo plazo, pero sealan quean no hay un discernimiento cientfico suficientecomo para hacer predicciones razonables y tomardecisiones acertadas, o para justificar medidas

drsticas. Todas concuerdan en que la industrianecesitar la introduccin de una combinacin decambios en los procesos y tecnologas avanzadas,para poder cumplir con los tipos de estndares deemisin propuestos.

BP y Shell han implementado estrategiassobre la base de que si bien los aspectos cient-ficos del cambio climtico an no estn confir-mados totalmente, es prudente actuar como si loestuvieran. Ambas compaas han fijado ambi-ciosos objetivos internos para la reduccin desus propias emisiones. El Protocolo de Kyotoseala la necesidad de una reduccin general delas emisiones de gases de efecto invernadero depor lo menos un 5% para el perodo comprendidoentre 2008 y 2012, comparadas con las de 1990.BP se ha propuesto reducir sus emisiones de di-xido de carbono en un 10% para el ao 2010, res-pecto de las de 1990. Shell tiene intenciones dereducir las emisiones en un 10%, para el ao2002, tambin respecto de las de 1990.

Conferencia

_____

Resultado

1992

Ro de Janeiro,Brasil

_________

Declaracin de intenciones

acerca del control de los gases de

efecto invernadero

1997

Kyoto,Japn

_________

Protocolo acerca de los niveles de reduccin para un

perodo de compromiso

especfico

2000

La Haya,Holanda

_________

Colapso de la implementacin del plan para el Protocolo

de Kyoto

2001

Bonn,Alemania

_________

Acuerdo amplio acerca de un

reglamento para la implementacin del Protocolo de Kyoto

(excepto los Estados Unidos)

> Principales conferencias internacionales acerca del cambio global. En 1992,en un foro de naciones celebrado en Ro de Janeiro, Brasil, comenz un esfuer-zo concertado para abordar las implicancias sociopolticas del calentamientoglobal. La conferencia ms reciente, realizada en julio de 2001 en Bonn, Alema-nia, fue el ltimo intento por alcanzar algn tipo de acuerdo formal acerca de lareduccin 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, Artculo 31, disponible en el sitio Web:

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

(contina en la pgina 56)

54 Oilfield Review

En el corto a mediano plazo, el mundo seguirdependiendo de los combustibles fsiles comofuentes de energa de bajo costo, razn por lacual hay un creciente inters en los mtodospara controlar las emisiones de dixido de car-bono; por ejemplo, la creacin de sumideros yformas de almacenamiento de carbono enreservorios naturales en el subsuelo o en losocanos.1

Sumideros de carbonoLos sumideros decarbono son bosques recientemente plantadosen donde los rboles toman CO2 de la atmsferaa medida que crecen y lo almacenan en susramas, troncos y races. Si los combustibles fsi-les liberan demasiado CO2 a la atmsfera, losniveles de descarga se pueden compensar, encierta medida, plantando nuevos rboles queabsorben y almacenan CO2.

En 1995, el IPCC estim que se podran plan-tar cerca de 345 millones de hectreas [852millones de acres] de nuevos bosques entre1995 y 2050, los que podran absorber cerca de38 gigatoneladas de carbono. Estas accionescompensaran cerca del 7.5% de las emisionesde combustibles fsiles. El IPCC aadi queotras medidas, tales como la disminucin de ladeforestacin tropical podran permitir la ab-sorcin de otras 20 a 50 gigatoneladas. En con-junto, los nuevos bosques, la agro-forestacin, laregeneracin y la disminucin de la deforesta-cin podran neutralizar entre un 12% y un 15%las emisiones de combustibles fsiles para elao 2050. Lo atractivo de todo esto es que, si seimplementara globalmente, permitira ganartiempo para la bsqueda de soluciones de largoplazo que permitan satisfacer las necesidadesenergticas mundiales sin daar el sistemaclimtico.

Sin embargo, existen otros factores por consi-derar, tales como de qu manera cuantificar elcarbono que se absorbe, cmo comprobar lasdeclaraciones de volmenes absorbidos y cmomanejar las fugas. Las fugas ocurren cuandolas acciones para aumentar el almacenamientode carbono en un lugar promueven en otroslugares actividades que causan una reduccindel almacenamiento de carbono (fuga negativa)o un aumento del almacenamiento de carbono(fuga positiva). La conservacin de un bosquepara que almacene carbono, por ejemplo, puedeproducir deforestacin en otro punto (fuga nega-

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

Almacenamiento de carbonoEl dixido decarbono se produce como un subproducto devarios procesos industriales, usualmente encombinacin con otros gases. Si el CO2 se puedeseparar de los otros gasesen la actualidad, unproceso costosopuede almacenarse en lugarde liberarse a la atmsfera. Se podra almacenaren los ocanos, en los acuferos salinos profun-dos, en yacimientos de petrleo y de gas agota-dos, o en la tierra como slido. Probablemente,los ocanos tengan la mayor capacidad potencial

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

Durante aos, se ha inyectado dixido de car-bono en campos petroleros en produccin paramejorar la recuperacin de hidrocarburos y,normalmente, ste permanece en la formacin.Sin embargo, el uso de yacimientos de petrleoo de gas agotados tiene la ventaja adicional deque se conoce muy bien la geologa del yaci-miento, de modo que el almacenamiento selleva a cabo en reas donde formaciones sellopueden contener el gas.

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

Mitigacin del impacto del dixido de carbono: sumideros y almacenamiento

SleipnerOccidental

SleipnerOriental

NORUEGA

DINAM

ARCA

REINOUNIDO

MAR DEL NORTE

ALEMANIA

> Ubicacin del campo Sleipner.

Invierno de 2001/2002 55

El proyecto se denomin Almacenamiento deCO2 en el Acufero Salino (SACS, por sus siglasen ingls) y lo patrocina el programa de investi-gacin Thermie de la Unin Europea. Un millnde toneladasequivalente a un ao de produc-cin de CO2se retira del flujo de gas naturalutilizando un proceso de absorcin por solventesy luego se reinyecta en el yacimiento Utsira, a900 m [2950 pies] debajo del lecho marino en elMar del Norte (pgina anterior). Segn uninforme del Ministerio Noruego de Petrleo yEnerga, la formacin Utsira es extensa y poseeun espesor de alrededor de 200 m [660 pies], demodo que, en teora, puede albergar 800 milmillones de toneladas de CO2; esto equivale a lasemisiones de todas las plantas generadoras deenerga y principales instalaciones industrialesdel norte de Europa por varios de los prximossiglos (abajo).

Para monitorear el rea de inyeccin de CO2,Schlumberger est realizando levantamientosssmicos en cuatro dimensiones (4D)o de lap-sos de tiempoque comparan los estudios ss-micos realizados antes y durante la inyeccin.Un levantamiento efectuado en 1994, dos aosantes de que comenzara la inyeccin, sirvicomo punto de referencia para la comparacin

con un levantamiento de 1999, efectuado des-pus de haberse inyectado cerca de 2 millonesde toneladas de CO2. El aumento de las amplitu-des ssmicas en el levantamiento de 1999 mostrla ubicacin donde el gas ha desplazado agua dela formacin 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-as de petrleo y de gas a considerar o planeariniciativas similares en el Sudeste Asitico,Australia y Alaska.

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

Prof

undi

dad,

m

Sleipner T Sleipner A

Pozo de inyeccin de CO2

Formacin Utsira

Formacin Heimdal

CO2

0

500

1000

1500

2000

2500

0

0 1640 3280 4920 pies

500 1000 1500 m

Pozos de produccin y de inyeccin del campo Sleipner Oriental

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

1994 1999

Monitoreo ssmico de inyeccin de CO2 en el campo Sleipner Seccin ssmica E-O de referencia

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

no hay cambios sobre este nivel

Cada aparente de la velocidad debajo de

la nube de CO2

250 m

Punto de inyeccin

Tope de la formacin Utsira

500 m

> Respuestas ssmicas causadas por la inyeccin de dixido de carbono. Un levan-tamiento ssmico de 1994 (izquierda) sirvi como punto de referencia para anali-zar un levantamiento de 1999 (derecha) que mostr el patrn de desplazamientodel agua de formacin por el dixido de carbono despus de la inyeccin de 2millones de toneladas del gas.

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

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

Mejorar el uso eficiente de la energa. Los inge-nieros estn revisando todos los equipos gene-radores de energa para asegurarse de que lacompaa est haciendo el mejor uso posiblede los combustibles de hidrocarburos y delcalor producido por la generacin de energa.

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

Desarrollar tecnologas para separar el dixidode carbono de las mezclas de gas, y luego reu-tilizarlo para una mejor recuperacin del petr-leo, o almacenarlo en yacimientos de petrleoy de gas que ya no estn en explotacin, o enformaciones salinas (arriba).

Las compaas de petrleo integradas tam-bin estn 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 energa renovable, tales como laenerga solar y la elica.

Algunas compaas, entre ellas BP y Shell,han introducido sistemas internos de comerciali-zacin de emisiones de gases de efecto inverna-dero. Lo interesante de la comercializacin deemisiones es que permite que las reducciones selogren al menor costo; las compaas para las quelas reducciones de emisiones son poco costosas,pueden reducir sus emisiones y vender derechosde emisin a firmas que tendran que pagar mspor disminuirlas. El sistema de comercializacinde emisiones de BP se basa en el concepto deponer un tope y vender (cap and trade) y fue dise-ado originalmente para proporcionar a BP expe-riencia prctica acerca de la participacin en elmercado de comercializacin de emisiones yaprender acerca de sus complejidades. En sunivel ms simple, cada ao se fija un tope paraguiar al grupo al uso ms eficiente del capitalpara cumplir su objetivo del 10% para el ao2010. Digamos, por ejemplo, que se ha planeadoel aumento de produccin de una plataformamarina, causando con ello emisiones por sobre sunivel asignado. Si los costos de reduccin en elsitio de la plataforma son mayores que el preciode mercado del CO2, la compaa puede decidircomprar permisos de CO2 para esa unidad denegocios. De manera similar, si una unidad deindustrializacin ha modernizado su refinera yemite menos CO2 que lo permitido, es econmi-camente deseable para ambas compaas que lasegunda venda sus permisos a la primera (abajo).

El funcionamiento de estos sistemas serseguido muy de cerca no slo por otras compa-as de petrleo y de gas, sino tambin por losgobiernos, ya que los principios que subyacen ala comercializacin de emisiones son bsica-mente los mismos, ya sea que la transaccintenga lugar dentro de una sola compaa, entrecompaas dentro de un solo pas, entre compa-as a nivel internacional o entre pases.

Desarrollo y aplicacin de tecnologas en el campo petroleroAl trabajar con las compaas de petrleo 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 reduccin de la exposicin del personala los riesgos en la localizacin del pozo, hasta laaplicacin de qumicos ecolgicos que propor-cionen un rendimiento igual o superior mientrasdisminuyen el impacto ambiental, y a la aplica-cin de mtodos para reducir o eliminar las emi-siones resultantes de procesos como el quemadode petrleo y de gas durante las operaciones depruebas de pozos.

Soluciones para eliminar el quemado a laatmsferaEl quemado de petrleo y de gasnatural durante las operaciones de pruebas depozos no slo es costoso debido a la prdida deingresos, sino que tambin produce grandes can-tidades de dixido de carbono. Tambin se libe-ran pequeas cantidades de gases txicos, hollne hidrocarburos no quemados. La eliminacin delquemado de petrleo y, finalmente, del quemadode gas no slo crea un ambiente de trabajo msseguro, sino que tambin reduce el constituyenteclaveel dixido de carbonoque se piensaest relacionado con el calentamiento global.

Recientemente, un equipo de Schlumbergeren Medio Oriente, trabajando estrechamente conun importante operador de la regin, enfrent elproblema del quemado de fluidos durante laspruebas de produccin en donde se dispona deun oleoducto. Considerando la naturaleza delprograma de pruebas, existan varios retos claveque deban superarse. Tpicamente, los pozosson altamente desviados u horizontales y pene-tran formaciones carbonatadas masivas. Se utili-zan grandes cantidades de cido para tratar las

56 Oilfield Review

Programa de BP para reducir las emisiones_________

Captar y reutilizar emisiones

Detener la emisin deliberada de dixido de carbono y de metano

Mejorar el uso eficiente de la energa

Eliminar el quemado de rutina

Desarrollar tecnologas para separar el dixido de carbono de las mezclas de gas

> Disminucin de los niveles de emisin. BP hallevado a la prctica un intenso y multifacticoprograma para reducir las emisiones, que com-prende desde un uso ms eficiente de la energahasta la eliminacin del quemado rutinario de gas.

Compaa A Compaa B

A cada compaa se asignan inicialmente

50 permisos para emitir 50 toneladas

Unidades vendidas

Unidades compradas Lmite de emisiones

antes de la comercializacin

Lmite de emisiones tras la comercializacin

Emis

ione

s de

di

xido

de

carb

ono

10

40 50

+10

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

Invierno de 2001/2002 57

zonas, dando origen a largos perodos de lim-pieza de pozos y a un errtico flujo inicial de mez-clas de cido, emulsiones, petrleo y gas.Tradicionalmente, los pozos se hacan fluir hastaque se produjera bastante petrleo a una presinsuficiente como para enviarlo directamente aloleoducto. Esto requera quemar el petrleohasta que se alcanzaran las condiciones seala-das. Haba que cuidar que el pH del fluido fueralo suficientemente alto como para no causar pro-blemas de corrosin.

Se llev 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 comenzen 1998, el objetivo fue bombear separadamentepetrleo hacia el oleoducto desde el principio dela prueba, en lugar de quemarlo. Para ello eran

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

En la segunda etapa del proyecto, se diseun sistema neutralizador y rompedor para el tra-tamiento de la emulsin antes de que el flujoingresase al separador principal. El gas y el pe-trleo remanentes se hacan fluir luego hacia elseparador. Se emple un sistema desespumantey de inyeccin qumica para reducir el contenidode petrleo en la corriente de agua de 3000 ppma menos de 80 ppm, permitiendo la eliminacinsegura de todo el agua residual. El petrleo

producido mediante la ruptura de la emulsin sebombe a un tanque compensador y luego haciala tubera de produccin, recuperando petrleoadicional que de lo contrario habra sidodesechado.

En la tercera etapa, actualmente en ejecu-cin, la meta consiste en la total eliminacin delquemado mediante el uso de tecnologa avan-zada de bombeo multifsico, con medidores deflujo multifsico. Cuando la presin en boca depozo es insuficiente para llevar el gas de regresoa la lnea una vez que ha pasado a travs delmedidor multifsico, se puede introducir unabomba multifsica de empuje variablequepuede manejar una variedad de velocidades deflujo y presionesde modo que tanto el gascomo el petrleo 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 comprometi primero a reducir yluego eliminar totalmente el quemado de gas y de petrleo a la atmsfera y, al mismo tiempo, generar mayores ingresos para el operador, aumentando laproduccin que ingresa al oleoducto.

Gas

Petrleo

Emulsin de petrleo y agua

Bombas en serie

Bombas en serie

Fluidos producidosTubera

Quemado

Separador

Tanque de desechos

Gas

Tubera

Quemado

Desespumante(skimmer)

SeparadorFluidos producidos

Etap

a 1

Etap

a 2

Etap

a 3

Petrleo y gas

Petrleo y gas

Petrleo y gas

Neutralizador y rompedor de emulsiones

Emulsin disgregada

Emulsin disgregada

Petrleo

Petrleo

Petrleo

Agua limpia

Agua limpia

Tanque de desechos

Tanque compensador

Tubera

Fluidos producidos

Tanque de desechos

Tanque compensador

Medidor de flujo multifsico Bomba multifsica

Neutralizador y rompedor de emulsiones

Desespumante(skimmer)

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

Pruebas de cero emisionesEl prximo retoes una solucin generalizada de pruebas de ceroemisiones para los pozos de exploracin y eva-luacin, donde no se dispone de un oleoducto. Enestos casos, el desafo consiste en mejorar signi-ficativamente la tecnologa de los quemadores.El objetivo es la eliminacin de todas las emisio-nes, manteniendo los hidrocarburos producidosya sea bajo la superficie o en la lnea de lodo, oen buques especiales de almacenamiento.Mediante el uso de avanzadas mediciones yherramientas de fondo de pozo, an sera posibleobtener muestras y datos de pruebas de altacalidad.

Hay varios enfoques para el almacenamientoen el subsuelo. En particular, existen tres opcionesque actualmente estn siendo objeto de unaintensa investigacin. La primera es la prueba encmara cerrada. Aqu, los fluidos de prueba fluyendesde la formacin hacia una parte cerrada de unaherramienta o seccin de tubera. Se logra uncorto perodo de flujo mientras la cmara se llenay su contenido original se comprime. El flujo sedetiene cuando la cmara alcanza el equilibrio,permitiendo el anlisis del incremento de presinsubsiguiente. Este mtodo, aplicable para pozosde petrleo y de gas, es simple, y la corta duracinde la prueba limita el tiempo de los equipos deperforacin/terminacin, en comparacin con una

prueba tradicional. Pero existen desventajas. Conslo un pequeo volumen de flujo, debido a laslimitaciones de capacidad de la sarta de pruebaso del pozo, slo 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 formacin no es muy consolidada,se puede producir un dao o colapso en el pozodebido a las altas velocidades del flujo entrante(abajo a la izquierda).

Un segundo mtodo es la produccin de unazona y la reinyeccin en la misma zona; conocidocomo prueba armnica. Aqu, el fluido se extraede manera alternante de una seccin de prueba yluego se bombea nuevamente dentro del yaci-miento a una frecuencia peridica dada. La sealdel yacimiento se determina punto por puntocomo una funcin de la frecuencia, mediante lavariacin de la misma durante las pruebas. Laventaja es que no se necesita una zona separadapara la eliminacin del fluido producido, pero ladefinicin de la respuesta de presin puederequerir ms tiempo que en una prueba conven-cional y puede no ser rentable. El procesamientoavanzado de seales puede posibilitar la reduc-cin del tiempo necesario, pero an as el pro-ceso puede no ser econmicamente viable.

El tercer mtodo 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 cada de presin(perodo de flujo) se logra bombeando desde lazona de produccin hacia la zona de desecho. El incremento de presin se logra cerrando la zonade produccin y simultneamente 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 investigacin debido al mayorvolumen extrado, lo cual permitira detectar com-partimentalizacin e incluso lmites del yaci-miento. Un flujo ms largo mejora la limpiezaantes de la toma de muestras. La presin y el flujose miden en el fondo del pozo, permitiendo suanlisis mediante mtodos convencionales paraflujo radial. Es posible tomar pequeas muestrasde calidad para el anlisis de la relacin presin,volumen y temperatura (PVT, por sus siglas eningls), y muestras ms grandes de petrleomuerto en el fondo del pozo. Los inconvenientesde esta tcnica en comparacin con una pruebade pozo convencional incluyen una seccin 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 presin

Empacador

Fluido producido y colchn inicialde lquido

Interfaz gas-lquido

Vlvula deprueba

Vlvula desuperficie

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

Tubera de produccin

Vlvula de circulacin

Vlvula de barrera

Empacador superior

Vlvula de circulacin

Vlvula esfrica

Ensamblajede la bomba

dentro del pozo

Empacador inferior

Filtro de arena yfiltro de grava

Direccindel flujo

> Produccin y reinyeccin continuas. Una he-rramienta diseada 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 perodode pruebas prolongado. Es posible obtener mues-tras, as como datos de flujo y de presin medi-dos dentro del pozo para su posterior anlisis.

Invierno de 2001/2002 59

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

En la industria, se han creado dos programasconjuntos para investigar en detalle cada uno delos tres mtodos, con participacin de BP,Chevron, Norsk Hydro y Schlumberger. El pri-mero, encabezado por Schlumberger, est eva-luando el diseo de herramientas de fondo depozo y sus especificaciones. El segundo, un pro-grama de tres aos llevado a cabo en la FacultadImperial de Londres, Inglaterra, est definiendolos programas de computacin y procedimientosde interpretacin que se necesitaran para obte-ner la mxima cantidad de informacin confiablede los datos.

Una vez terminada la seleccin del mtodopreferido, el siguiente paso ser un experimentode campo diseado para probar el concepto. Esteexperimento deber reflejar los requisitos de unavariedad de condiciones de pruebas de pozos. Enla actualidad, la opcin de produccin y reinyec-cin continuas parece ser la ms prometedora.

Se est investigando la posibilidad de contarcon mdulos montados en la cubierta de unaembarcacin flotante adecuada para almacenarfluidos producidos durante las pruebas en reasmarinas. A bordo tambin habran instalacionesde procesamiento de fluidos. Las reas que sehan fijado como objetivo son los grandes descu-brimientos, los campos marginales y las prospec-ciones en aguas profundas. Se disearanequipos que puedan manejar una amplia gamade condiciones y duraciones de las pruebas. Elbuque recibira y almacenara gas y lquidos, ydescargara el contenido al trmino de la pruebade pozo o a intervalos durante la prueba. Este

concepto podra eliminar totalmente la necesi-dad del quemado de hidrocarburos y generaraingresos por la venta de fluidos producidos quede otra manera se perderan. Los procedimientospara manejar y almacenar lquidos ya han sidodemostrados con xito 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, planteandesafos adicionales que probablemente requie-ran instalaciones de compresin y transferenciapara crear gas natural comprimido. Esto es cos-toso y puede no ser econmicamente viable a losprecios actuales del gas (arriba).

Con un creciente nfasis en la eliminacin detodos los tipos de emisin de gas, particular-mente el dixido de carbono, se espera que estasreas de investigacin continen recibiendo unaatencin importante y un financiamiento signifi-cativo por parte de la industria.

Retos futurosMuy pronto los gobiernos de todo el mundo reci-birn un Informe Sinttico del IPCC, que intentarresponder, tan simple y claramente como seaposible, 10 preguntas cientficas de relevanciapara la elaboracin de polticas. Quizs la pre-gunta principal, segn lo seala el IPCC, es: Dequ manera el alcance y los plazos de introduc-cin de un rango de acciones para reducir lasemisiones de gases determinan y afectan la inci-dencia, la magnitud y los efectos del cambio cli-mtico, y afectan las economas globales yregionales, tomando en cuenta las emisiones his-tricas y actuales?

Se espera que dentro de cinco aos, el IPCCpublique su Cuarto Informe de Evaluacin. Paraentonces, los climatlogos podran haberresuelto algunas de las incertidumbres que li-mitan los modelos del clima de hoy en da. Porejemplo, podran ser capaces de proporcionaruna mejor descripcin de los muchos sistemas deretroalimentacin relacionados con los fe-nmenos climticos, particularmente las nubes.Un mayor discernimiento podra conducir a redu-cir la incertidumbre acerca de una conexin cau-sal entre el aumento de las concentraciones degases de efecto invernadero y el calentamientoglobal. ste sera un importante avance.

Mientras tanto, las compaas de petrleo yde gas, trabajando estrechamente con las com-paas de servicios, seguirn asumiendo unaactitud proactiva en el desarrollo de tecnologasy procedimientos operacionales para reducir lasemisiones. MB/DEO

Mdulos de almacenamiento e instalaciones de procesamiento

Unidad de perforacin y de produccin

Oleoducto de exportacin

Tanque de almacenamiento o tanque trasbordador

posicionado dinmicamente

Tubo ascendente rgido de produccin

BOP o rbol de prueba submarino

> Concepto del mdulo de almacenamiento en reas marinas. Un buque para el almacenamiento y ladescarga de fluidos durante las operaciones de prueba podra posibilitar la eliminacin del quemadode hidrocarburos, al mismo tiempo que generara mayores ingresos.

21. El equipo que impuls este proyecto gan el PremioChairman del programa Performed by Schlumbergeren el ao 2000; el mximo reconocimiento de un pro-grama de la compaa 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.