El crudo de pizarra...¿Oro negro del fracking?

El pasado día escribimos en un artículo sobre la técnica de fracking, cuál era su principal objetivo y cuales eran los impactos directos e indirectos sobre economía y Medio Ambiente. En el artículo mencionamos que la técnica de fracking se focalizaba principalmente en la estracción en gas de esquisto o "shale gas" y bitumenes, aceites que impregnaban las pizarras y que difería del crudo convencional. Pues bien, en este presente artículo vamos a describir qué es ese bitumen y de qué está formado.

Como ya sabemos, sobre la corteza terrestre existen una gran cantidad de pizarras y areniscas, esquistos impregnados de material carbonoso, que al calentarlo supuran una sustancia denominada "bitumen", de ahí el concepto de "pizarras bituminosas".  Estos bitúmenes no son más que aceites formados por una mezcla de compuestos moleculares de origen orgánico.

La explotación de estas pizarras a nivel industrial se ha llevado a cabo en muchos países a lo largo de mucho tiempo, España por ejemplo explotó sus pizarras bituminosas de Puertollano dando origen a la actual refinería de Puertollano cuando la escasez de recursos energéticos alternativos era muy pronunciada y además eran costosos. Sin embargo, como mencionamos en el artículo anterior, las extracciones de estas materias primas sólo eran rentables cuando los precios del crudo convencional se situan por encima de 50-60$ el barril.

En cuanto a los yacimientos de este tipo de materias primas, la situación geológica y la composición de las pizarras bituminosas, esquistos y areniscas puede variar mucho de un yacimiento a otro. El componente inorgánico de los yacimientos geológicos puede suponer un porcentaje que varíe de un 60% a 90%, y generalmente están compuestos por feldespatos, cuarzos, carbonatos y/o arcillas, pudiendo contener pirita u otros sulfatos metálicos. En cuanto a la materia orgánica, material objeto de las extracciones, puede variar entre el 3 y el 30% siendo el resto del yacimiento agua.

La materia orgánica, es un material muy poco soluble en disolventes orgánicos convencionales y su contenido en hidrógeno varía del 3 al 12%. Este material orgánico posee dos fracciones a diferenciar: Por un lado un resíduo insoluble compuesto por kerógeno, sólido polimérico de alto peso molecular, y una segunda fracción soluble, el bitumen o aceite crudo de pizarra. Su formación coincide con la del petróleo (de la cuál hablaremos en otro artículo) que, en ocasión por falta de estanqueidad puede escapar de la roca sedimentaria original a otras formaciones geológicas.

Ya se habló en el artículo anterior de manera superficial cómo es la extracción del material orgánico de las pizarras bituminosas con la técnica de fracking. Hace años el aprovechamiento de la materia orgánica de las pizarras y esquistos se hacía a través de tratamientos pirolíticos a temperaturas del orden de 480ºC en oquedades realizadas "in situ", es decir, fracturas producidas en el mismo yacimiento.

Ya sea por los métodos de extracción más antiguos como las extracciones pirolíticas o por métodos más vanguardistas como la fractura hidráulica o fracking, en ambos casos, el bitumen o aceite crudo de pizarra está formado por una cierta fracción de hidrocarburos gaseosos que se encontraban disueltos en el propio bitumen y otra fracción de hidrocarburos en forma de condensados líquidos.

La cantidad de bitumen, crudo bituminoso o aceite crudo de pizarras suele estar comprendido entre 21 y 42 litros por tonelada de material, pero pueden existir pizarras que proporcionan entre 42 y 104 litros por tonelada de material y hasta 400 litros por tonelada.

En cuanto a las características de este bitumen extraido dependen claramente del material inicial, es decir, de la pizarra, esquisto o arenisca que lo contenían. Es evidente que las técnicas de pirólisis pueden modificar sustancialmente la materia prima con respecto a la técnica de fracking, donde la extracción del bitumen es con disolventes orgánicos sin métodos térmicos. En cuanto a las densidades de este material, su densidad es del orden de 0,9 y su viscosidad a 37ºC puede llegar a 20-25 cSt, cuando la de un crudo convencional medio es del orden de 6 cSt. El punto de congelación es muy alto, situándose normalmente entre -2ºC y 34ºC.

A diferencia de los crudos petrolíferos convencionales, los bitumenes o aceites crudos de pizarra tienen un alto contenido en olefinas (entre el 20 y el 40%), además de hidrocarburos saturados (entre el 12 y el 15%) y aromáticos (familias del benceno). Es una materia prima rica en compuestos cíclicos del tipo piridinas, pirroles, tiofeno, etc. y compuestos lineales, con grupos finales carboxílicos y nitrilos (compuestos muy polares) que pueden suponer el 60% del total, frente a un 40% de hidrocarburos puros. Además este crudo posee un alto contenido en cenizas, pudiendo llegar a contener grandes trazas de arsénico y hierro.

 A modo de comparativa, se expone a continuación una tabla entre un crudo de pizarra bituminosa y un crudo convencional de tipo medio:

Tabla 1. Comparativa de propiedades entre un aceite crudo de pizarra  y un crudo petrolífero convencional medio.

Los intervalos de destilación hacen referencia a las distintas fracciones que pueden destilarse o fraccionarse del crudo y es por tanto, que cuanto mayor es la franja de temperaturas de destilación, los compuestos que se destilan en esa misma franja son más pesados es decir, las moléculas a evaporarse o destilarse son de un mayor volumen, de un mayor peso molecular y de una mayor viscosidad. Es por tanto, que el compuesto más ligero será el metano en forma de gas y lo más pesados serán los asfaltos.

En la tabla puede observarse que un crudo de petróleo convencional medio posee una mayor cantidad en volumen de compuestos ligeros (denominados gases licuados del petróleo "GLP" que son destilados por debajo de 200ºC) que el bitumen de las pizarras así como menor cantidad de compuestos pesados con respecto a los aceites de pizarra.

Básicamente, la comparativa de ambos crudos nos indica a primera vista que las condiciones de trabajo de destilación en la refinería van a ser mucho más severas en cuanto a temperaturas y condiciones de operación, ensuciamiento de los catalizadores, etc. en los aceites de pizarra que en los crudos convencionales para extraer lo que nos interesa, fracciones ligeras como GLP's, gasolinas, kerosenos y gasóleos de automoción.

Existe una segunda comparativa que es la densidad ºAPI. Las siglas API provienen del americano "American Petroleum Institute" y especifica una medida de la densidad con respecto al agua y, especifica cuán pesado o liviano es un crudo con respecto al agua y por tanto, con respecto a otros crudos. Quiere decirse por tanto, que cuanto más pesado (denso y viscoso) es un crudo con respecto al agua menor graduación API tendrá. Como puede denotarse en la tabla adjunta, el aceite crudo de pizarra tiene una menor graduación API con respecto al crudo petrolífero convencional y por tanto quiere decir que se trata de un crudo más pesado, mas denso y viscoso que el crudo petrolífero.

Para terminar, cabe destarcar que no sólo  el crudo de pizarra es mas pesado, denso y viscoso que un crudo convencional sino que además contiene trazas de compuestos con un mayor porcentaje en oxígeno, nitrógeno y azufre. Se trata de un crudo más contaminado y que en consecuencia puede contaminar más y por tanto, hay que someterlo a procesos mas severos entre ellos la desulfuración llevando consigo consecuencias energéticas y económicas más altas que el refinamiento de un crudo convencional.

La conclisión final que podemos extraer de la información publicada es clara. El fracking, una técnica vanguardista que nos proporciona crudos bituminosos de pizarras más baratos que los crudos convencionales de la OPEP haciendo que éstos fuercen la bajada de sus precios o paralicen sus producciones pero que sin embargo, tiene impactos medioambientales muy altos.

La extracción de bitumen de pizarras no es nuevo, con métodos térmicos o con métodos de fractura hidráulica el bitumen ya se conocía. No solo las consecuencias medioambientales de las que ya hablamos es un precio a pagar por conseguir crudos más baratos sino que además, como hemos explicado en este artículo, la calidad del crudo es bastante más ínfima que la del crudo convencional. La balanza es la siguiente: Crudos más económicos generando una bajada de los precios en todos aquellos productos que son consecuencia de su utilización como gasolinas, gasóleos, kerosenos, productos petroquimicos, etc. a cambio de trabajar con crudos de peor calidad, crudos que necesitan de un mayor tratamiento y con un consumo energético más alto y que además son medioambientalmente más contaminantes.

Espero que el atículo sea de interés y conozcan un poco más sobre aquellas cosas que suceden y que en muchos casos se desconocen.

Un saludo y hasta pronto!