Siguiendo el rastro del dióxido de carbono bajo tierra

Siguiendo el rastro del dióxido de carbono bajo tierra

El gas con efecto invernadero se disuelve en el agua más que quedarse atrapado en los minerales. Richard Van Noorden En un artículo publicado esta semana en Nature1, unos investigadores británicos han cimentado nuestros conocimientos sobre lo que le ocurre al dióxido de carbono enterrado bajo tierra durante millones de años. Ellos han encontrado que no es muy probable encontrarlo en los minerales de las rocas sedimentarias, sino que se disuelve en agua o queda atrapado en una burbuja de CO2. Nature News descubre lo que esto implica para las perspectivas a largo plazo de almacenamiento de carbono. ¿No sabíamos ya que el CO2 se puede enterrar de forma segura? Sí. Las compañías petrolíferas inyectan de manera rutinaria CO2 en los pozos para facilitar la recuperación del petróleo. En los sitios de ensayo donde se monitoriza esta inyección, no se ha observado ninguna filtración durante décadas. Y la experiencia en antiguos yacimientos demuestra que los depósitos con la geología adecuada pueden mantener encerrado el CO2 durante millones de años2. Sin embargo, aún queda una cierta incertidumbre sobre lo que le ocurre al CO2 bajo tierra a largo plazo.

[El geiser de Chaffin Ranch en Utah durante una erupción de bióxido de carbono y agua. Jason Heath] [El equipo recogiendo muestras en el campo de Sheep Mountain, Colorado. Stuart Gilfillan]

¿Qué han hecho los investigadores?
Para averiguar lo que es más probable que ocurra −al menos en rocas sedimentarias−, Stuart Gilfillan y sus colegas de la Universidad de Edimburgo, Reino Unido, han seguido la pista del CO₂ en nueve depósitos subterráneos de Estados Unidos, China y Hungría. El más reciente de estos depósitos, el Bravo Dome de Nuevo México, se llenó de CO₂ hace unos 10.000 años, mientras que el gas en el más antiguo, McElmo de Colorado, se formó hace 40-70 millones de años.

¿Cómo han seguido el rastro del gas?
Los investigadores compararon los datos de varias muestras de isótopos de la burbuja de gas atrapada en el depósito y encontraron una sorprendente relación entre los niveles de CO₂ y de gases nobles.

La relación entre el CO₂ y el helio-3 se sabe que muestra la cantidad de CO₂ que ha salido del depósito después de que ambos gases llegaran juntos de la sima terrestre. Los investigadores han encontrado que cuanto mayor era la cantidad de CO₂ perdido, mayor era la concentración de gases nobles como helio-4 y neón-20. Los investigadores argumentan que esta relación muestra cuánto CO₂ se ha disuelto en agua, expulsando a los gases nobles en disolución hacia la burbuja de gas.

Cuando el CO₂ se disuelve en agua forma ácido carbónico, que a su vez se puede transformar en minerales carbonados. El equipo sabía que el isótopo más pesado del carbón, el carbono-13, prefiere precipitar en minerales más que el isótopo más ligero, el carbono-12. De esta manera, empleando la relación ¹³C/¹²C combinada con los datos isotópicos que muestran cuánto CO₂ se ha perdido de la burbuja original de gas, han demostrado que la mayoría del CO₂ perdido se ha disuelto en agua y no ha formado minerales.

¿Es sorprendente que el CO₂ no se quede atrapado en los minerales?
Realmente no: este estudio es meramente una confirmación de las sospechas teóricas.

“Los geoquímicos de todo el mundo estaban entusiasmados con la posibilidad de atrapar el CO₂ en minerales, pero creo que hace tiempo que sabemos que forma parte de la mayoría de las rocas sedimentarias en una pequeña proporción”, aseguró Sue Hovorka, geoquímica de la Universidad de Texas, Austin, que ha trabajado en experimentos piloto inyectando CO₂ en acuíferos salinos. En rocas como las basálticas, podría ser totalmente diferente, añadió.

¿Se filtra el agua del depósito llevándose el CO₂ con ella?
Cuando el CO₂ se disuelve en el agua, se crea un líquido más denso que se va al fondo. De esta manera es menos probable que escape que si el CO₂ se mantiene gaseoso, porque entonces un “tope” de rocas debe contenerlo.

Cuando deliberadamente se captura y bombea bajo tierra, se inyecta como un fluido supercrítico, un estado intermedio entre líquido y gas. “El mayor riesgo con el almacenamiento del CO₂ ocurre cuando éste está en la fase buoyant (gas o líquido supercrítico)”, afirmó David Keith, que trabaja en captura y almacenamiento de carbón en la Universidad de Cálgary, Canadá. “Tan pronto como se disuelve el CO₂, el riesgo es prácticamente nulo porque ya no existe una fuerza impulsora para llevarlo a la superficie. Desde mi punto de vista, hay poca diferencia entre que el CO₂ permanezca disuelto o mineralizado.” Él y otros investigadores están trabajando para incrementar la velocidad en la que el CO₂ se disuelve en el agua3.

Pero el CO₂ todavía se puede escapar, puntualizó Chris Ballentine, de la Universidad de Manchester, Reino Unido, quien también tomó parte en el trabajo publicado en Nature¹. La inyección de una gran cantidad de CO₂ puede facilitar la extracción de agua de los depósitos o crear fluidos ácidos que creen agujeros en la roca.

¿Cómo nos aseguramos de que no pase?
De forma sencilla, este trabajo nos recuerda que necesitamos revisar cuidadosamente la hidrogeología de cualquier lugar de almacenamiento, aseguró Ballentine. La verdad es que hasta ahora las pruebas de inyección de CO₂ en estos sitios −como el proyecto en el campo noruego de Sleipner en el Mar del Norte, que lleva en funcionamiento desde 1996− han mostrado un riesgo mínimo de fuga de CO₂ a través del flujo de agua.

Sin embargo, Curt Oldenburg, director de captura de carbono geológico en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de California, puntualiza que estos ensayos todavía se realizan a una escala extremadamente pequeña: “Una única central eléctrica puede producir 8 megatoneladas de CO₂ al año y estos proyectos están inyectando una tonelada de CO₂ al año”, informó. Nadie sabe si la inyección a una mayor escala podría afectar al flujo de agua como se teme.

Y Eric Oelkers, que trabaja en captura de carbono en el CNRS, la agencia nacional de investigación francesa en Toulouse, advirtió que el conocimiento de los geólogos no se va a utilizar con fines comerciales de almacenamiento. “Hay un inmenso número de proyectos y algunas personas están simplemente bombeando CO₂ en un agujero y esperando que se quede allí. Al final alguien meterá la pata.”