Viabilidad técnica y ambiental para el almacenamiento geológico de CO2 en México

El 76% de la energía eléctrica que se produce en México proviene de combustibles fósiles. Esto ocasiona que se emitan al ambiente más de 100 millones de toneladas anuales de CO2. A pesar de que se planea incrementar cada vez más los componentes tecnológicos para generar energía eléctrica que prescinda de estos combustibles, la realidad del país obliga a pensar que la energía proveniente de recursos renovables seguirá siendo marginal durante cuando menos dos décadas más. En este contexto resulta pertinente analizar alternativas para disminuir las emisiones de CO2 a corto y mediano plazos. La Agencia Internacional de Energía, entre otras instancias, plantea una serie de estrategias que deberán tomarse en cuenta durante los próximos 40 años para abatir la tendencia del crecimiento de las emisiones de CO2, las cuales amenazan con duplicarse en el mismo periodo. De las medidas propuestas el uso de la tecnología de captura y almacenamiento geológico (CCS) de CO2 representa un 19% de la solución; en particular el uso de CCS en la generación de energía eléctrica aporta un 10% del total de las medidas de mitigación. La tecnología de almacenar gases en el subsuelo es bien conocida a nivel mundial. Sin embargo no fue sino hasta la década de los noventa que comenzó a usarse como medida de secuestro de carbono. En la actualidad hay proyectos de este tipo en todo el mundo, la mayoría de ellos a nivel demostrativo y algunos cuantos operando con cantidades significativas de CO2 (más de 1 Mt/año). Asimismo, no hay ninguna central eléctrica que emplee este método de mitigación a la fecha; la mayoría de los casos que existen están asociados a la industria de los hidrocarburos. El secuestro de carbono se define como la captura y almacenamiento seguro de CO2 que de otra forma sería emitido a la atmósfera o permanecería en ella. El trabajo que se presenta aborda un análisis del territorio mexicano para evaluar teóricamente su capacidad para admitir geológicamente CO2 proveniente de la industria eléctrica. También se lleva a cabo una evaluación conceptual del impacto ambiental que este proceso acarrea. El proceso de secuestro de carbono comienza con la fase de captura. Existe un amplio rango de costos en estas tecnologías pero dependen principalmente de la forma en que la separación y la captura se dispongan. La elección de tecnología para separación recae en la concentración, presión y volumen que el CO2 disponible posee. Este trabajo no ahonda sobre estos métodos y supone que se utilizaría la tecnología más convencional –denominada separación y captura postcombustión– la cual se caracteriza por separar el CO2 de los gases de combustión una vez que ésta se ha llevado a cabo. Si bien es cierto que esta tecnología consume una cantidad importante de la electricidad que genera la central eléctrica, es la que ha probado mayor confiabilidad a escala industrial además de encontrarse disponible comercialmente. El siguiente paso es el transporte, que en términos prácticos conduce el CO2 desde el sitio donde se produce y separa de otros gases de combustión hasta el sitio donde se inyecta. Es evidente que en esta fase la distancia entre un punto y otro puede ser determinante para la rentabilidad del proyecto. Finalmente la fase de almacenamiento geológico es la que permite disponer definitivamente del bióxido de carbono y la que ocupa preponderantemente a este trabajo. En términos teóricos hay cuatro medios geológicos para el almacenamiento de gas: 1. En espacios vacíos que quedan después de la extracción de hidrocarburos. 2. En los poros que se generan al desplazar metano por CO2 existente en mantos de carbón. 3. En medios rocosos cristalinos muy fracturados, típicamente rocas basálticas. 4. En acuíferos que por su contenido salino no son atractivos para explotación. En cuanto a la cantidad de CO2 que es posible almacenar, en la práctica solamente son relevantes los métodos 1 y 4. El primer método es, por una gran diferencia, el más usado en el mundo, dado que generalmente está asociado a recuperación secundaria de remanentes de hidrocarburos que en la mayoría de los casos hacen rentable el proceso con costos de almacenamiento entre 0.5 y 8 USD por tonelada de gas depositado. El caso de los acuíferos salinos, por su parte, se estudia intensamente ya que ofrece mayores capacidades de almacenamiento aunque no presenta la ventaja de obtener subproductos con valor económico como el primer caso. En la actualidad no existe ninguna planta de generación de energía eléctrica que cuente con un sistema de secuestro geológico, pero hay más de una decena por comenzar en el futuro inmediato. La razón principal es el costo que implica: se estima que una planta que usa carbón como combustible, con costos normalizados de producción de 7 US¢/kWh, puede aumentar éstos después de la captura y almacenamiento geológico de CO2 a 13 US¢/kWh. En primera instancia, entonces, parece atractivo asociar el almacenamiento geológico de plantas eléctricas a esquemas de recuperación mejorada de hidrocarburos para hacerlo rentable o al menos accesible en costo. Los sitios con potencial de almacenamiento geológico de carbono deben garantizar capacidad suficiente de almacenamiento, inyectividad, características seguras de confinamiento y estabilidad y no estar comprometidos con otros usos. Por ello deben investigarse su actividad tectónica, tipo de sedimentos, regímenes geotérmicos e hidrodinámicos. Una característica toral en los sitios que se seleccionen es que estén a una profundidad mínima de 800 m para garantizar suficiente densidad de CO2; después de esa profundidad el gas adquiere características de fluido supercrítico y facilita su permanencia en el reservorio al disminuirse sensiblemente su flotabilidad. El trabajo que aquí se presenta tiene como motivación principal hacer una investigación de este tipo. El comportamiento del CO2 almacenado todavía es en parte desconocido. El tiempo que le toma al gas mineralizarse en medios rocosos es demasiado largo para ser observado en la escala de la vida humana. Hasta ahora su desempeño futuro se predice por medio de diversos tipos de modelación. Sin embargo, existen mecanismos probados de retención de bióxido de carbono a profundidad. El primero de ellos es el físico, estructural o estratigráfico, que tiene lugar al depositarse en un medio permeable sobreyacido por una capa suficientemente impermeable que impida su ascenso –este mecanismo de trampa hace posible la existencia de campos petroleros suficientemente conocidos y explotados por el hombre. Un segundo mecanismo es la retención residual de gas en fluidos que lo albergan. Este almacenamiento demora un poco más que el estratigráfico pero se lleva a cabo en escalas de tiempo que se pueden medir en términos de la vida del hombre, además de que ha sido suficiente probado en la industria petrolera. Pese a que los medios de retención geológica –disolución y mineralización– toman demasiado tiempo (miles de años), se tiene confianza en que pueden asegurar el bióxido de carbono de forma definitiva dada la afinidad del carbono con los sustratos inferiores del subsuelo. Después de todo el origen del carbono se debe a la desgasificación del manto del planeta, aunque el aporte del CO2 liberado de esta forma es ahora mucho menor que el antropogénico (300 Mt contra 30 Gt al año). En este trabajo se expone también una metodología en boga para estimar capacidades de almacenamiento, la cual hace distinción por tipo de reservorio empleado, ya sea capas de carbón, yacimientos exhaustos de hidrocarburos o acuíferos salinos profundos. Se explican también las cinco escalas de estudio que existen: desde la más regional (nivel país) hasta la de mayor grado de detalle y costo (nivel sitio). El caso de México, conforme a la información disponible, se llevó hasta el segundo nivel (cuenca) y se enfocó exclusivamente al método de acuífero salino profundo. Para ilustrar el estado de desarrollo de la tecnología de captura y almacenamiento de carbono en el mundo se dedica un capítulo a describir las tres instalaciones más importantes en cuanto a la cantidad de gas que almacenan. Se trata de los proyectos de Sleipner en el mar del Norte, Weyburn en Canadá e In Salah en Argelia. Se destacan las condiciones geológicas bajo las cuales se lleva a cabo el almacenamiento –resaltando que los tres proyectos se desarrollan en acuíferos salinos profundos en rocas sedimentarias, sobre todo granulares–, tal como es el enfoque de este trabajo para el caso de México. Además de conocer las posibilidades geológicas que tiene el territorio mexicano para almacenar CO2 se propone una metodología para evaluar teóricamente el impacto ambiental que tendría un proyecto de esta naturaleza, el segundo objetivo de este trabajo. La metodología empleada es el análisis de ciclo de vida (LCA); para llevarlo a cabo se propone tomar como referencia una central térmica que consuma carbón como combustible. El modelo se basa en la anexión a la central de referencia de un sistema de captura postcombustión y dos variantes de almacenamiento geológico: aprovechamiento secundario de hidrocarburos y acuífero salino profundo. Aunque este escenario podría haberse recreado en cualquiera de las más de 80 centrales que emplean combustibles fósiles en el país, se eligió la CT Tuxpan (Veracruz) dado que de hecho esta planta se contempla para un proyecto demostrativo con el mismo enfoque que este trabajo. El capítulo destinado a evaluar el posible impacto de una instalación de secuestro de carbono es producto de la adaptación de otros estudios similares en países desarrollados. Este trabajo es, hasta donde se sabe, el primero de su tipo que se realiza en países en vías de desarrollo. Por la misma razón, la información analizada se debe en gran parte a la recopilación de otras fuentes y países dada la inexistencia de bases de datos con información útil con respecto a México. Un análisis de ciclo de vida considera básicamente todos los insumos necesarios para la construcción de un bien o la prestación de un servicio. Toma en cuenta el impacto de la fabricación y uso, la disposición final del bien o servicio y los subproductos y demandas energéticas a que den lugar. Para este trabajo se trataron de integrar todos los insumos y procesos que demandaría la reconversión de la CT Tuxpan si en ella se situara una instalación de captura de CO2; para tal fin se supuso, entre otras variables, que una de sus unidades de 350 MW de capacidad quema carbón de características caloríficas iguales al que se emplea en las carboeléctricas de Coahuila. Se asumió además que la planta conserva su carácter subcrítico (eficiencia energética de 35.7%), el cual disminuye más de 10% después de la captura, separación y transporte (estas instalaciones demandan energía eléctrica no necesariamente de la propia planta, sino de la red), lo que a la postre afecta negativamente su balance energético. El resultado teórico del impacto de un proyecto de almacenamiento de CO2 como el que se propone indica que la categoría de impacto de calentamiento global (emisiones de CO2) se reduce drásticamente –hasta un 75%. Las categorías de impacto eutroficación y agotamiento de la capa de ozono también se ven beneficiadas, mientras que otras declinan en alguna medida –mínima en algunos casos– como agotamiento abiótico, acidificación, toxicidad humana, ecotoxicidad en medios acuosos y terrestres y oxidación fotoquímica. De los dos escenarios propuestos el sistema de captura en yacimientos exhaustos de hidrocarburos resulta, desde el punto de vista ambiental, ligeramente más ventajoso que el de acuífero salino profundo, dado que la infraestructura de exploración y explotación de hidrocarburos asociados puede ser aprovechada mientras que el escenario en acuífero salino parte de cero en cuanto a infraestructura de inyección. En el estudio se presenta un análisis de sensibilidad cuyos resultados, sin llegar a ser lineales, muestran una acentuación de impactos; tal es el caso de incrementar la distancia de transporte y el consumo de energía en los procesos de la captura, separación, transporte e inyección. Por su parte, un aumento de la eficiencia energética de la central resulta en una disminución de impactos. Sobre este último aspecto destaca la conclusión de que si se construyeran o reconvirtieran cuatro centrales térmicas de régimen subcrítico por otras tantas de régimen crítico, el beneficio en términos de disminución de potencial de calentamiento global sería equiparable a la construcción de una instalación de captura y almacenamiento geológico como la que este trabajo considera. La parte medular del trabajo concluye que, teóricamente, existen bases para considerar que el territorio mexicano ofrece suficientes zonas con características geológicas favorables para el almacenamiento geológico de CO2. Tomando en cuenta la metodología propuesta por el Foro de Liderazgo para el Secuestro de Carbono, se estima que aun quedando vastas zonas del territorio nacional por analizar, existen por lo menos 90 sectores que podrían alojar más de 80 Gt de CO2. Hay que tomar en cuenta, sin embargo, que este estudio consideró únicamente dos de cinco escalas de evaluación y cinco de las once cuencas o provincias posibles dentro de la porción territorial considerada como zonas de inclusión, que en general corresponden a terrenos cubiertos por rocas sedimentarias de los estados del noreste, este y sureste del país. Este volumen, teóricamente, sería equiparable a poder almacenar la totalidad de emisiones de CO2 de la industria eléctrica de México por más de dos siglos

Incidence and progression to cirrhosis of new hepatitis C virus infections in persons living with human immunodeficiency virus

Objective: To estimate the incidence of hepatitis C virus (HCV) seroconversion and the risk of severe fibrosis/cirrhosis in HCV seroconverters among persons with human immunodeficiency virus (HIV) infection. Methods: We analysed data on 4059 persons with HIV enrolled in a cohort study in Italy. Results: Incidence rate of seroconversion was 0.6/100 person-years overall, and drug users and menwho-have-sex-with-men were at highest risk. The cumulative risk of progression to severe fibrosis/cirrhosis was 30% by 10 years after seroconversion. Conclusions: New HCV infections have a rapidly progressive course in this population. Persons with HIV and HCV superinfection should be prioritized for treatment with anti-HCV direct-acting antivirals

CMS Physics Technical Design Report: Addendum on High Density QCD with Heavy Ions

This report presents the capabilities of the CMS experiment to explore the rich heavy-ion physics programme offered by the CERN Large Hadron Collider (LHC). The collisions of lead nuclei at energies $\sqrt{s_{NN}}= 5.5\,{\rm TeV}$ , will probe quark and gluon matter at unprecedented values of energy density. The prime goal of this research is to study the fundamental theory of the strong interaction \u2014 Quantum Chromodynamics (QCD) \u2014 in extreme conditions of temperature, density and parton momentum fraction (low- x ). This report covers in detail the potential of CMS to carry out a series of representative Pb-Pb measurements. These include "bulk" observables, (charged hadron multiplicity, low p T inclusive hadron identified spectra and elliptic flow) which provide information on the collective properties of the system, as well as perturbative probes such as quarkonia, heavy-quarks, jets and high p T hadrons which yield "tomographic" information of the hottest and densest phases of the reaction