miércoles, 14 de octubre de 2015

Estudio: Los componentes de la fracturación hidráulica que contaminan el agua subterránea en Marcellus podrían venir de los derrames de las operaciones en superficie


Un enclave de fracking inyecta grandes volúmenes de agua, productos químicos y arena para fracturar la roca. Crédito: 128012869 @ N08 / flickr, CC BY-NC-ND






Publicado en Phys.org
Por Brian D. Drollette Y Desiree L. Plata/ The Conversation
13 de octubre de 2015


La producción estadounidense de gas natural aumentó en un 42% entre 2005 y 2014, en gran parte debido a los recientes avances en la perforación horizontal y la fracturación hidráulica de alto volumen. Uno de los mayores reservorios de gas natural en los EE.UU., la Marcellus Shale, subyace en gran parte del estado de Pennsylvania, y hay preocupación de que los productos químicos utilizados en asociación con la extracción del gas puedan terminar en el suministro local de agua potable.

Nuestro estudio mostró que los productos químicos orgánicos detectados en los pozos de agua subterránea se derivaron de comunicados con la superficie (es decir, de los derrames en la superficie del suelo) de las operaciones de fracturamiento hidráulico, en lugar de transportarse desde las formaciones de esquisto profundas. Este análisis proporciona más claridad sobre los posibles problemas relacionados con el fracturamiento hidráulico y puede ayudar a las comunidades y la industria a abordar mejor los eventos potenciales de contaminación del agua.

El cuadro más grande

Para llegar a las formaciones naturales de gas de esquisto subterráneas, los perforadores inyectan grandes volúmenes de agua, arena y algunos productos químicos en los pozos, para fracturar la roca y liberar el gas atrapado.

A principios de este año, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (US EPA) emitió un largamente esperado informe sobre la evaluación de la fracturación hidráulica y directamente señaló "no hay datos suficientes posteriores al  fracturamiento hidráulico en la calidad de los recursos de agua potable."

Nuestro estudio ayuda a solucionar este problema mediante la recopilación de datos geoquímicos facilitados en una amplia zona geográfica. Cerca de 1.000 productos químicos orgánicos se dan a conocer como aditivos en la fracturación hidráulica, pero no está claro si entran en el suministro de agua potable.

Hay una serie de posibles vías de migración a las aguas subterráneas de acuíferos, entre ellos: tuberías defectuosas en los enclaves del gas, fugas de los estanques de contención de los residuos, tanques subterráneos de almacenamiento de combustible, migración profunda desde el esquisto (formaciones aproximadamente a 1 milla de profundidad) y comunicación con la superficie asociada con las actividades de fracturamiento hidráulico. Se determinó que la vía de exposición probable era las operaciones de superficie en enclaves de los pozos de gas y no desde el transporte del subsuelo profundo.

Estos resultados son alentadores, porque los derrames descritos de los productos químicos en la superficie pueden ser objeto de una rápida limpieza y las viviendas de la zona pueden emplear las tecnologías de tratamiento de agua cuando sea necesario. En otras palabras, los comunicados de superficie son mucho más fáciles de tratar y controlar que los procesos del subsuelo. También, los tipos de productos químicos orgánicos detectados en este estudio se tratan fácilmente por los sistemas caseros de filtración de agua que emplean carbón o carbón activado.

Dado que la producción de combustibles fósiles a menudo requiere de la colocación de las operaciones industriales en áreas residenciales, hay un riesgo inherente para la salud pública y ambiental asociada a los accidentes, al igual que con cualquier práctica de la ingeniería.

El número de pozos de gas de esquisto en Pennsylvania (puntos en el mapa) aumentó significativamente en siete años, y gran parte de ese crecimiento se debió a la perforación no convencional de pozos en la esquina noreste del estado. Crédito: Brian Drollette


La exploración de gas de esquisto ha incrementado el área de los EE.UU. sometida a este tipo de riesgo, y los esfuerzos para minimizar el error humano y técnico puede minimizar los impactos en las residencias locales. Además, una mejor información de los accidentes y control del medio ambiente pueden ayudar a los municipios locales para garantizar la seguridad de su agua potable en colaboración con los expertos de extracción de gas.

Evidencia de fluidos

En este estudio, nos centramos en más de 50 compuestos orgánicos asociados al fracturamiento hidráulico para hacer frente a una laguna en la investigación sobre este tema.
Los niveles de compuestos orgánicos del rango del diesel (productos químicos hidrófobos con puntos de ebullición similares al combustible diesel) en las muestras de agua subterránea estuvieron diluidos (menos de 200 partes por mil millones). Sin embargo, se correlacionaron estadísticamente con la distancia a la fuente de gas de esquisto en activo más próximo en la región y fueron significativamente más altos dentro de un radio de un kilómetro alrededor de un pozo de gas.

Estos resultados son similares a los estudios sobre los gases de hidrocarburos (por ejemplo, metano, etano y propano) en la misma región. En particular, los pozos de gas de esquisto activos que han producido una violación documentada sobre la salud y la seguridad ambiental fueron correlacionados espacialmente con el agua subterránea que contenía altos niveles de compuestos orgánicos de la gama del diesel. Por otra parte, un aditivo conocido del fluido de la fracturación hidráulica, bis (2-etilhexil) ftalato, se detectó en un subconjunto de muestras. Este producto químico se utiliza en muchos materiales y prácticas industriales, pero no se detectó en una amplia gama de muestras o en el agua natural (es decir, un manantial natural en el área de estudio).

¿Migración hacia arriba?

Una pregunta común sobre las consecuencias ambientales y de salud pública de la extracción de gas natural a través de la fracturación hidráulica es si pueden o no los líquidos viajar desde los horizontes de esquisto a los acuíferos de agua potable a través de fallas geológicas y fisuras. Es decir, si los fluidos del fracturamiento hidráulico pueden migrar hacia arriba a través de grietas y contaminar fuentes de agua potable.

Las aguas residuales de los pozos fracturados hidráulicamente se recoge y dispone en piscinas de contención o, para su eliminación permanente, en los pozos de inyección. Crédito: EPA


La propuesta de escenarios de migración hacia arriba que pudieran introducir los casi 1.000 productos químicos industriales orgánicos descritos utilizados durante el proceso de fracturación en las aguas subterráneas poco profundas. Hasta la fecha, esto no ha sido demostrado y documentado.

Los compuestos orgánicos detectados en el agua subterránea en la muestra de nuestro estudio no fueron del resultado de la migración de fluidos del fracturamiento desde el horizonte del esquisto a los acuíferos de agua potable. Esto se demostró mediante una serie de análisis.

Por ejemplo, los fluidos que emigran desde los horizontes de esquisto profundos deben contener altas cantidades de gases nobles y sales, pero las muestras de las aguas subterráneas que contenían compuestos orgánicos tenían más el alto rango del diesel que no contenía estos otros marcadores químicos. En contraste, el carácter químico de las aguas subterráneas mostró que el agua estaba en contacto relativamente reciente con la superficie de la Tierra y no estaba relacionado con el contenido de sal.

Preguntas pendientes

Nuestro estudio se centró exclusivamente en una región desarrollada de Marcellus Shale en el noreste de Pensilvania, y es importante tener en cuenta que los resultados de este estudio pueden no traducirse en todas las formaciones de esquisto en los EE.UU.. Las separaciones espaciales y temporales de los horizontes de esquisto fracturados hidráulicamente pueden variar ampliamente debido a la geología local.

Estanques de contención de desechos del fracturamiento hidráulico que surgen de los pozos de gas natural. Crédito: marcellusprotest / flickr, CC BY


Del mismo modo, las distancias verticales entre los acuíferos y las formaciones de esquisto, así como el desarrollo de petróleo y gas histórico en la región, pueden afectar en los tiempos de transporte de los fluidos subterráneos profundos a las aguas subterráneas poco profundas. Por lo tanto, la monitorización continua proporcionará una mejor comprensión de los riesgos potenciales que puedan surgir con el tiempo y el espacio.

Teniendo en cuenta que la producción de combustible está creciendo, sería útil comparar las tasas de derrames asociados con la producción de gas natural con los derrames de otras industrias químicas o de combustible. En el transporte marítimo de petróleo, solamente el 0,00007% del volumen se libera de promedio (incluyendo los años con grandes derrames). Dado que los informes de violación con la extracción de gas no incluyen volúmenes, actualmente no es posible responder a la pregunta: ¿La liberación a la superficie asociada al fracturamiento hidráulico es  peor que con otras tecnologías de combustible sobre las que nos apoyamos? Tener la información del volumen ayudará a mejorar las prácticas laborales y la seguridad de la creciente industria del gas natural.


Más información: "Elevated levels of diesel range organic compounds in groundwater near Marcellus gas operations are derived from surface activities." PNAS 2015 ; published ahead of print October 12, 2015, DOI: 10.1073/pnas.1511474112

Diario de referencia: Proceedings of the National Academy of Sciences
 
Fuente :: The Conversation



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