Ventilas Oceánicas, la geotermia desconocida

Foto perteneciente al Foro Internacional sobre energía geotérmica celebrado en México. Fuente: SENER

Abraham Ormad 25 Feb 2014

Durante los días 28 y 29 de octubre se celebró en México, DF, un evento en torno a la geotermia bajo el título “Foro Internacional sobre Energía Geotérmica”. El evento fue organizado por diversos departamentos del gobierno de México como el SENER o CFE, entre otros, y contó con la participación de varios ministros de energía de diferentes países, altos funcionarios del sector energético nacional e internacional así como representantes del Banco Mundial y Banco Interamericano de Desarrollo.

Queremos agradecer a todos estos organismos y en particular a la secretaria de energía, SENER, que nos permitan reproducir el contenido de las ponencias que se desarrollaron en el evento ya que todas ellas fueron de gran importancia y calidad.

A continuación hemos adjuntado una presentación que trataba sobre las ventilas hidrotermales de fondo marino. La ponencia fue realizada por la Dra. Rosa María Prol que es investigadora Titular del Instituto de Geofísica de la UNAM, con nivel II, en el sistema Nacional de investigadores.

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Las ventilas hidrotermales de fondo marino son manifestaciones de los yacimientos geotérmicos a profundidad en el mar. El principal fluido es el agua de mar que es calentada durante su circulación por las capas exteriores de la corteza.

Las temperaturas que pueden alcanzar estas manifestaciones son superiores a los 450 °C, lo cual garantiza una mayor eficiencia en la conversión a energía eléctrica. Las profundidades a las que se presentan varían desde pocos metros, hasta más de 4,000 metros de profundidad.

Estas imágenes nos revelan la descarga de manantiales submarinos. Como se puede observar, los materiales con la apariencia de humo, son en realidad partículas finísimas de sulfuros de metales que son descargados. También se observa que junto a los húmeros negros existen húmeros blancos; En este caso las partículas están compuestas por sulfatos en lugar de sulfuros, y no de metales, sino sobre todo de calcio o de bario.

Estos fenómenos submarinos se descubrieron en los años 60’s, pero sólo recientemente se ha empezado a investigar la posibilidad de aprovecharlos para producir energía eléctrica. Un ejemplo es el desarrollo del proyecto en el volcán submarino Marsili, localizado en las costas de Italia, en el Mar Tirreno, en este proyecto se espera la producción para 2020 de 220 MWe y se planea aumentar en pocos años la producción hasta 1,000 MWe, con lo cual se duplicaría la producción de energía geotermoeléctrica en Italia. Esto comprueba que el aprovechamiento de estos recursos es un hecho con proyectos realizables.

Estos sistemas son fuentes muy importantes y vastos de energía; además de generar agua a altas temperaturas, los sistemas hidrotermales submarinos descargan una gran cantidad de minerales que pueden ser de importancia económica. También descargan una gran cantidad de nutrientes que generan la existencia de un ecosistema basado en la quimiosíntesis, la cual tiene mucha importancia en el desarrollo de nuevas tecnologías; por otro lado, muchos de estos microorganismos tienen probable utilidad, como por ejemplo las bacterias, que se ha demostrado que metabolizan hidrocarburos.

Éstos subproductos dan un plus a la explotación de las ventilas submarinas, que tienen una mejor relación beneficio-costo, debido a que uno de los problemas principales es la recarga de los sistemas hidrotermales.

Antes de explotar un sistema hidrotermal en continente, se tiene que valorar la factibilidad de la recarga, puesto que los recursos hídricos del yacimiento no son infinitos, sino que tiene que estarse recargando. En el mar se tendría una recarga continua de agua al yacimiento, pero además, el plus vendría de la obtención de minerales que inclusive se pueden obtener a costos menores que los extraídos en las minas continentales. Este aprovechamiento es ya una realidad.

En general las ventilas hidrotermales están concentradas en lugares donde se tiene generación de la nueva corteza oceánica llamadas dorsales oceánicas. Son lugares muy activos volcánicamente. Actualmente se tienen contabilizados 67 mil kilómetros de dorsales oceánicas en todo el mundo, los cuales representan por su descarga energética el 30% del total de la descarga de la tierra, Davis en el 2012 contabilizó ésta energía en 47 millones de MW.

Hasta ahora se han estudiado solamente 13 mil kilómetros de ellas, que es sólo el 20%. Y en estos 13 mil kilómetros que se han estudiado, se han descubierto 280 sistemas de ventilas hidrotermales activas.

Para hacer una evaluación del potencial total de las ventilas en el mundo es necesario recurrir a los valores promedio. Esta evaluación fue hecha por Baker y Germa, consideraron como ancho promedio de una ventila 10 cm y una velocidad de flujo de 1 m/s. La temperatura promedio que toman es de 250 °C, aunque hay muchas ventilas que descargan por arriba de los 400 °C y con estos valores calculan un flujo de calor de 400 TWt, que es una cantidad muy grande.

Si consideramos los 67 mil kilómetros de ventilas o dorsales que se han descubierto, podemos evaluar 16 millones de MW de energía eléctrica, producida con una eficiencia del 4% (una de las más bajas consideradas en todas las dorsales), en el momento en que todas las dorsales se pudieran explotar, lograríamos una contribución importante a la producción energética en el mundo.

En México, la mayor parte de las ventilas hidrotermales submarinas se localizan en la parte noroeste, específicamente en el Golfo de California, aunque también las encontramos en El Caribe, la Cuenca de Caimán, esta última, una de las más profundas y de mayor temperatura que supera los 400 °C.

En México existen gran cantidad de sistemas hidrotermales someros en las costas. Estos sistemas representan una excelente opción para la producción de energía eléctrica para necesidades locales. A pesar de que los sistemas hidrotermales someros tienen temperaturas menores que los profundos, a cambio representan mucho menores dificultades técnicas para su explotación.

México solamente cuenta con estudios de tres sistemas, que son Ensenada, Bahía Concepción y Punta Mita. De ellos,
Ensenada ha sido el único en el que se ha hecho exploración para ver su potencial geotérmico en un proyecto financiado por la UNAM.

El sistema hidrotermal submarino de Ensenada, tiene una temperatura de yacimiento probable mayor a los 200 °C, lo que facilita su explotación. La descarga natural del sistema se ha evaluado en más de 100 MWt.

Es importante conocer la descarga natural del sistema porque representa la descarga que tiene el sistema sin ser perturbado y que ha funcionado por miles de años, por lo que podemos estar seguros que ese es el mínimo de energía que podemos obtener sin acabar con el sistema geotérmico. El siguiente sistema del que se tienen datos, aunque no se ha estudiado específicamente para establecer su potencial geotérmico, es Bahía Concepción. Este sistema queda localizado en la parte central de Baja California, donde hay muchas localidades que están fuera de la red de distribución de energía eléctrica, por lo cual sería una excelente opción para traer energía eléctrica a esas comunidades. La mayor parte de la manifestación está en la parte occidental de la bahía y las profundidades son bastante someras, la exploración se pudo llevar a cabo con unidades de buceo autónomo, de 3 a 15 m. En este caso la temperatura del yacimiento también es superior a 200 °C y la descarga natural es similar a la de Ensenada.

El siguiente caso es Punta Mita, localizado en el estado de Nayarit. En la parte norte de Bahía de Banderas, donde se tiene un gran desarrollo turístico y grandes necesidades de agua, que puede ser desalinizada con la energía de estas ventilas. Ésta es una ventila típica en esta zona, que tiene una extensión de varios cientos de metros cuadrados, está a 400 m de la costa y en este caso la temperatura del yacimiento es mayor de 150 °C, pero además tiene una descarga importante de gas metano.

En México también se tienen datos de tres sistemas hidrotermales profundos, que son Wagner, Guaymas y Cuenca Alarcón. De estos tres proyectos, el único donde se ha hecho una evaluación del potencial del sistema geotérmico es Wagner, por medio de un proyecto de CONACYT y la Unión Europea.

El sistema hidrotermal de la cuenca de Wagner, se encuentra localizado en la parte norte del Golfo de California, muy cercano a Puerto Peñasco, San Felipe y Puertecitos. En algún momento se pensó en desarrollar Puerto Peñasco y éste podría ser una de las fuentes de energía. Aquí se llevó a cabo un estudio detallado para definir la descarga de calor. Se encontraron más de 300 ventilas activas y el flujo de calor promedio es mucho más alto, es de alrededor de 800,000 W/ m2, que es casi 20 veces el flujo de calor en zonas donde no se tiene actividad hidrotermal y la descarga natural del sistema es de 4,000 MWt.

La siguiente es la Cuenca de Guaymas, se localiza en la parte central del Golfo de California. Consta de dos depresiones, norte y sur, una gran cantidad de húmeros blancos y negros.Este sistema es muy importante, se ha estudiado casi por 30 años y fue el primer sistema donde se descubrieron hidrocarburos de origen hidrotermal, debido a la maduración de la materia orgánica en los sedimentos por las temperaturas del sistema. En este campo se localizan temperaturas mayores de 300 °C, asociado a una profundidad de casi 2,000 metros y las chimeneas tienen concentraciones importantes de sulfuros de metales. En este campo se tienen suficientes datos de flujo de calor para evaluar un potencial cercano a los 600 MWt.

La última zona donde se tienen estudios es la Cuenca Alarcón. En esta zona no se había demostrado actividad hidrotermal, únicamente se habían detectado flujos de calor altos en un crucero. En el 2010 se logró ver con ecosonda estructuras similares a chimeneas y posteriormente, con un vehículo no tripulado, se tomó la primera fotografía de ventilas hidrotermales en la Cuenca Alarcón. Aunque no existen muchos datos, el flujo de calor medido es de casi el triple del normal del fondo marino y la descarga de calor es de 220 MWt.

Con base en los datos que se han presentado, en los océanos que rodean a México se tienen más de 1,000 kilómetros de dorsales oceánicas activas, por lo cual, una estimación conservadora de la energía descargada serían 230,000 MW. Si tomamos en cuenta que la capacidad actual instalada en México es de 60,000 MW, vemos que es una fuente importante de energía.

Del total de los sistemas hidrotermales profundos en México, solamente se cuenta con datos para evaluar tres zonas. Se ha calculado para estas zonas potencial probable de 5,000 MWt, que es sólo el 2.2% del total probable que se podría obtener si se explotaran todas las dorsales oceánicas activas.

Por lo tanto, la geotérmica submarina debe considerarse en el futuro de México como una de las fuentes más importantes de energía.

Fuente: Secretaria de Energía de México, SENER.