Hielo inflamable: qué es y por qué puede convertirse en la energía del futuro
Debajo del fondo del mar, alrededor de Japón, hay gas metano atrapado en el hielo.
En algunos lugares, los sedimentos que cubren estos depósitos de agua congelada y metano se erosionaron, dejando montículos blancuzcos que parecen hielo sucio.
Si llevas a la superficie un trozo de este hielo y enciendes un fósforo cerca, no solo no se derrite, sino que además se prende fuego.
Programas de investigación y empresas internacionales en Japón, y en otros países, están compitiendo para extraer esta extraña sustancia contraintuitiva, conocida como hielo inflamable, para usar el metano como combustible.
Pero hasta ahora no ha sido fácil.
Un tema físico
Los hidratos de metano no son difíciles de encontrar. Suelen dejar una firma sísmica característica que puede ser detectada por los buques de investigación. El problema es recuperar ese gas y traerlo a la superficie.
"Una cosa que está clara: nunca vamos a bajar y explotar estos depósitos parecidos al hielo", dice Carolyn Ruppel, quien dirige el Proyecto de Hidratos de Gas del Servicio Geológico de EE.UU.
Los hidratos de metano son demasiado sensibles a la presión y la temperatura como para desenterrarlos y transportarlos a tierra.
Se suelen formar a varios cientos de metros debajo del lecho marino, a unos 500 metros de profundidad, donde las presiones son mucho más altas que en la superficie, y las temperaturas son cercanas a 0° C.
Sacarlos de estas condiciones implica que se empiecen a descomponer antes de que se pueda aprovechar el metano.
Pero hay otras formas de hacerlo.
"Hay que forzar la liberación del metano de los depósitos en el fondo marino. Entonces se puede extraer el gas", dice Ruppel.
Pruebas
Existe un programa de investigación financiado por el gobierno japonés que está tratando de hacer precisamente eso.
Desde 2013, el equipo que lidera Koji Yamamoto, director general del grupo de investigación y desarrollo de hidratos de metano en Japan Oil, Gas and Metals National Corporation, y uno de los principales investigadores en el programa del gobierno de Japón, busca posibles manchas de hidratos de metano.
El equipo logró producir gas a partir de las reservas de hidrato de metano al perforar un pozo en el lecho marino en la fosa de Nankai, en la costa este de la isla principal de Japón.
Al reducir la presión sobre las reservas, pudieron liberar y recolectar el gas. La prueba duró seis días, hasta que la arena entró en el pozo y bloqueó el suministro.
Una segunda prueba, en 2017, se realizó en el mismo lugar. Esta vez los investigadores utilizaron dos pozos de prueba. El primero en enfrentó al mismo problema: se bloqueó con arena después de varios días. Pero el segundo pozo estuvo 24 días sin problemas técnicos, dice Yamamoto.
A pesar de que los ensayos se hicieron por un corto tiempo, mostraron que hay una posibilidad de que Japón tenga recursos naturales utilizables basados en carbono.
Reacciones
Algunos sectores del público celebran la idea de que Japón pueda tener independencia energética. Otros desconfían de cualquier técnica que perturbe el lecho marino cerca de los límites de las placas tectónicas.
"En general, la gente se asusta si se le hace algo al fondo del océano. Se sabe que el lugar es inestable y ocurren terremotos", dice Ai Oyama, traductor técnico y exanalista de investigación que trabaja en hidratos de metano en el Instituto de Energía Natural de Hawái, Estados Unidos
El temor es que al despresurizar una parte del depósito de hidrato de metano podría hacer que toda la reserva se vuelva inestable.
"A la gente le preocupa que comencemos a extraer metano y nos metamos en un colapso fuera de control que no podamos detener", dice Ruppel.
Si pasara esto, una gran cantidad de gas metano se liberaría repentinamente al océano y podría agregar grandes cantidades de gases de efecto invernadero a la atmósfera.
Y en segundo lugar, el hidrato de metano libera mucha agua y gas cuando se desestabiliza, lo que introduciría mucho más líquido en el sedimento debajo del fondo del océano.
En una pendiente pronunciada, una gran cantidad de agua en exceso podría llevar a desprendimientos de tierra. Algunos ecologistas incluso temen que pueda provocar un tsunami.
Freno natural
Las propiedades físicas del hidrato de metano ponen un freno natural a esta cadena de eventos, opina por el contrario Ruppel.
Para liberar el metano de un depósito se debe poner energía en el sistema. Sin un trabajo intenso para liberar el gas, ya sea reduciendo la presión o elevando la temperatura del depósito, simplemente permanece en su forma estable de hidrato de metano.
Los investigadores del programa japonés llevan a cabo extensos estudios ambientales para probar la seguridad de la producción de hidratos de metano.
Los datos recopilados en 2013 y en 2017 no sugieren que la técnica desestabilice el fondo oceánico, dice Yamamoto.
Pero dada la historia de desastres naturales de Japón (alrededor de 24.000 personas aún están bajo orden de evacuación desde el terremoto y tsunami de 2011 en la región de Tōhoku) el público es muy reacio a los riesgos.
"Creemos que la producción de hidratos de gas es inofensiva para el medio ambiente. Aun así, (el público) tiene preocupación", dice Yamamoto.
Más exploración
Además de las reservas enterradas debajo del lecho marino, hay otro tipo de depósito de hidrato de metano que llama la atención de los investigadores japoneses.
Se trata de los depósitos menos profundos, muy cerca de la superficie del fondo marino, que se están explorando en el Mar de Japón, al oeste del país.
El acceso a estas reservas plantea un riesgo potencial muy diferente.
"Estos son entornos biológicos muy activos", dice Tim Collett, científico del Proyecto de Hidratos de Gas del Servicio Geológico de Estados Unidos.
Son ricos en organismos únicos, desde bacterias hasta cangrejos muy grandes, todos adaptados para vivir del metano como su fuente de energía.
En otras partes del mundo donde viven estas comunidades basadas en el metano, se las protege como entornos naturales excepcionales.
Debajo del permafrost
Sin embargo, los principales esfuerzos de Japón en la extracción de hidrato de metano no se encuentran en el fondo marino, sino en el único otro lugar donde se puede encontrar hielo inflamable: en el permafrost, la capa de roca o suelo congelada permanente que cubre el suelo en las regiones polares y montañas de gran altura.
Investigadores de Japón, que no tienen su propio permafrost, están ayudando en una ambiciosa prueba de producción para el hidrato de metano en la tierra, en la vertiente norte de Alaska.
Este diciembre, los investigadores del programa nacional de investigación de Japón comienzan a trabajar con el Servicio Geológico y el Departamento de Energía de EE.UU. y esperan que sea un sitio de prueba de producción a largo plazo.
"A pesar de que el entorno marino y el Ártico son muy diferentes, las propiedades físicas de los depósitos y la forma en que se producen en los sedimentos parecen ser muy similares", dice Collett.
Las técnicas de producción utilizadas en Alaska podrían terminar siendo transferibles al medio ambiente marino.
Grandes retos
Hasta ahora, la producción a largo plazo de hidratos de metano no se realizó en ningún lugar, ni en tierra ni bajo el mar.
"Todavía estamos en modo de investigación", dice Collett.
Dada la dificultad de recuperar el gas de las reservas de hidrato de metano y las preocupaciones en torno a la extracción, el riesgo es alto para que una nación invierta mucho en esta tecnología.
"Japón importa mucho gas natural, pero es muy costoso. Si tenemos nuestro propio recurso interno, (podría) contribuir a la seguridad energética de Japón", dice Yamamoto.
Como recurso económico, es fácil ver el atractivo del hidrato de metano. Pero es solo otra fuente de gas natural y su combustión contribuiría al cambio climático.
En este contexto, los hidratos de metano, si van a desempeñar un papel en el futuro energético de Japón, probablemente se utilicen como combustible puente, en la transición hacia las energías renovables.
"Necesitamos cambiar a la energía renovable", dice Koji Yamamoto. "Pero el cambio completo (lleva) mucho tiempo".
Incluso como combustible de transición, los hidratos de metano podrían ser muy importantes, dice Ruppel.
"Si un país pudiera producir metano de manera eficiente a partir de estos depósitos, podría abrir un nuevo reino en los combustibles de puente hacia otro futuro energético", opina.
Tiempos
La función útil que puede desempeñar en el futuro depende de la rapidez con la que se pueda acceder y producir el hidrato de metano a escala comercial.
El gobierno japonés espera comenzar proyectos comerciales que exploren el hidrato de metano entre 2023 y 2027, según su último Plan Estratégico de Energía.
El momento decisivo será cuando una prueba de producción a largo plazo pueda sostenerse sin problemas técnicos o restricciones presupuestarias, dice Ruppel.
Al mismo tiempo, Japón avanza hacia las energías renovables y la descarbonización.
A medida que las tecnologías para aprovechar la energía renovable se vuelven mejores y más baratas, el papel de los combustibles fósiles, especialmente los experimentales y costosos como el hidrato de metano, disminuye.
Cuanto más tarde se tarde en obtener metano de las reservas de hidrato de gas, más corta será la ventana útil para usarlo comercialmente.
Esta fuente de carbono, la más abundante en el mundo, puede ser una de las últimas nuevas formas de combustibles fósiles que se extraerán a escala comercial.
Queda por ver si Japón, y otros países que lo persiguen, podrán alcanzarlos en una escala suficientemente grande antes de que ya sean prescindibles.
Ahora puedes recibir notificaciones de BBC News Mundo. Descarga nuestra app y actívalas para no perderte nuestro mejor contenido.
