Colaboración Interuniversitaria / Tecnociencias
Medio ambiente, geotermia y toma de conciencia
Sergio Mercado, Víctor Arellano y Rosa María Barragán
CONACYT
Resumen
El crecimiento demográfico, el desarrollo económico que incluye la industrialización y la
búsqueda de mejores niveles de vida para la sociedad son factores que incrementan la
demanda de energía y, en consecuencia, la degradación del medio ambiente; por ello es
necesario plantear estrategias que consideren el uso intensivo de fuentes de energía
renovables. Entre éstas, la energía geotérmica es una energía limpia utilizable en la
generación de electricidad, entre otras muchas aplicaciones.
Introducción :: La energía geotérmica ::
México exporta tecnología geotérmica
Referencias bibliográficas :: Acerca de los autores
Introducción
La población en el mundo, entre 1950 y 2000, aumentó de 2,500 a 6,100 millones de
habitantes, con una proyección, para 2050, de 9,830 millones;1 estas cifras explican la
creciente demanda energética para satisfacer las necesidades de la sociedad. En 1980, el
consumo de energía para la producción de bienes y satisfactores en el mundo fue de 23
mil millones de barriles de petróleo (1 barril=158.9 litros); en 2006 ascendió a 72 y la
proyección para 2050 puede ser de 132.2 En 2002, la producción de electricidad provocó
40% de las emisiones totales de CO2, y el transporte 21%; si se continúa utilizando los
mismos combustibles en el futuro, estas cifras se triplicarán en 2030.
En general, todos los tipos de polución que incluyen tanto el calentamiento global y la
lluvia ácida como la contaminación de acuíferos se han relacionado con el uso de
combustibles fósiles. Las preguntas lógicas que surgen son: ¿cómo sustituir el uso de
combustibles fósiles después de, por decir, 2040, ya sea por su agotamiento o por
razones ambientales? ¿Será posible mantener el estilo de vida actual en términos de
alimentos, materias primas y consumo de energía? El objetivo de este trabajo es mostrar
el escenario en el que ocurre nuestra dependencia actual de los combustibles fósiles y la
necesidad de disponer de fuentes de energía limpia, entre las que se encuentra la
geotermia.
1
El medio ambiente
Existe una correlación directa y significativa entre la
generación de energía a partir de combustibles
fósiles y la degradación ambiental por la emisión de
CO2 a la atmósfera, pues se ha demostrado que las
moléculas de CO2 generan el efecto de invernadero
al atrapar calor en la atmósfera, causando el
recalentamiento de la Tierra. Resultados de modelos
numéricos indican que el incremento de CO2 podría
ocasionar condiciones atmosféricas extremas,
trastornos en la agricultura y el comercio,
inundaciones de los terrenos más bajos y áreas
costeras, así como propagación de enfermedades
tropicales. Además, el uso de combustibles fósiles
es la causa de la lluvia ácida, fenómeno responsable
de daños a ecosistemas y tesoros culturales.3 En las
últimas décadas resaltan algunos indicadores:
El calentamiento global, que ha cambiado el clima provocando sequías e inundaciones
con elevados costos sociales y económicos. Según datos del World Watch Institute2
“En 12 mil desastres registrados relacionados con el clima hasta 1980 hubo 618,200
muertes y pérdidas económicas de 1,300 millones de dólares. En los años ochenta, las
pérdidas fueron de 26,000 millones de dólares/año; en 2004 de 104,000 millones y en
2005 –sólo por el huracán Katrina– hubo 1,123 muertes y pérdidas de 200,000
millones de dólares”.
Más de 50% de bosques perdidos en el planeta.
Pérdida de biodiversidad (~25,000 especies/año).
En México, se estima que la pérdida de capital natural causado por daños al agua, suelo y
aire, equivale a 10.6%/año del PIB (1,800 millones de dólares), siendo los bosques los
más afectados.
Si se considera que, de acuerdo con la norma ISO 14000, el medio ambiente es “el
entorno en el cual una organización opera, incluidos el aire, el agua, el suelo, los recursos
naturales, la flora, la fauna, los seres humanos y sus interacciones”, resulta evidente que
las estrategias adoptadas hasta ahora tanto en el manejo de los recursos naturales como
en materia energética no han sido las adecuadas y que deben replantearse para preservar
el medio.
La energía geotérmica
La geotermia se refiere a la energía térmica natural existente en el interior de la Tierra. En
la práctica, es el estudio y utilización de la energía térmica que, transportada a través de
la roca y/o fluidos, se desplaza desde el interior de la corteza terrestre hacia los niveles
superficiales, dando origen a los sistemas geotérmicos (figura 1). La energía geotérmica
es una fuente limpia, y su uso más importante es la generación de electricidad por lo que,
desde 1913, se ha producido exitosamente en una escala comercial. En 2004, la
2
generación de electricidad basada en geotermia en el mundo fue de 55,896 Megawatts-
hora; 0.32% de la generación total5 (figura 2), y se espera que en 2010 alcance 1%.6 En
la figura 3 se ilustran las bajas emisiones de CO2 producidas en la generación de
electricidad basada en el uso de fluidos geotérmicos, al compararlas con diversos
combustibles.
Figura 1. Esquema de un sistema Figura 2. (A) Generación
geotérmico. mundial de electricidad
en 2004.
Los recursos geotérmicos de baja temperatura en el mundo son de 140 Exajoules (1EJ =
10 Joules); mientras que el consumo mundial de energía se estimó en 420 EJ/año.6 Según
datos de 71 países, el uso de la geotermia de temperatura media y baja es de 261
Terajoules (TJ) por año, (1TJ = 1012 Joules). Los usos directos de estos recursos
geotérmicos incluyen, invernaderos, calor para procesos industriales, refrigeración,
bombas de calor, etcétera.
La geotermia en México
A finales de la década de los cuarentas, el ingeniero Luis de Anda, de la Comisión Federal
de Electricidad, se interesó en aplicar las técnicas de exploración y explotación utilizadas
en el campo geotérmico de Larderello (Italia). Actualmente, México ocupa el tercer lugar
mundial en explotación de la geotermia para generar electricidad, la capacidad instalada
es de 953 Megawatts (MW) (1MW = mil kilowatts), lo cual significa 3% de la generación
eléctrica del país,7 en 4 campos geotérmicos (figura 4) operados por la Comisión Federal
de Electricidad. Cuando los fluidos geotérmicos son de alta temperatura (>180C) se
extraen del subsuelo por medio de pozos y el vapor se utiliza directamente en las turbinas
de generación para producir electricidad. Las aplicaciones directas del calor geotérmico de
recursos termales de temperatura media y baja (<180C) se han limitado a baños
termales y a algunos proyectos piloto, pero considerando que existen más de 1,300 sitios
en la república con manifestaciones hidrotermales (figura 4), es posible calcular un gran
potencial tanto en usos directos como en la generación eléctrica mediante sistemas no
convencionales de ciclo binario, denominados así porque en ellos se utiliza el fluido
geotérmico como fluido primario el cual se hace pasar por un intercambiador de calor, en
3
donde se vaporiza un fluido secundario, que una vez en forma de vapor se envía a la
turbina para generar electricidad.
Figura 4. Localización de los campos geotérmicos en México (Δ) y zonas
con alteración hidrotermal (puntos en rojo).
México exporta tecnología geotérmica
México no tiene dependencia tecnológica en la exploración, desarrollo y explotación de
recursos geotérmicos, por el contrario, se ha exportado tecnología al extranjero. Se ha
participado en estudios y proyectos en países como Argentina, Bolivia, Colombia, Costa
Rica, Ecuador, El Salvador, Estados Unidos, Guatemala, Haití, Jamaica, Nicaragua,
Panamá, Perú y República Dominicana.3
Toma de conciencia
De continuar la tendencia de consumo actual en lo relativo a recursos naturales, a
mediados del presente siglo éstos no serán suficientes y la degradación del ambiente,
incluyendo un número importante de especies extintas, podría ser muy crítica. En siglo XX
se atribuye a actividades humanas la pérdida de selvas tropicales, la afectación de suelos,
la contaminación de mares (y fauna), pérdidas de arrecifes de coral, la emisión de gases
de efecto invernadero (GEI), la destrucción de la capa de ozono, etc. Parecería que se ha
ignorado el cuidado de la biodiversidad y que existe una pobre toma de conciencia o
compromiso para preservar el ambiente; compromiso que involucra en gran medida el uso
eficiente de la energía y el uso intensivo de fuentes renovables de ésta, como la
geotermia.
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Geotermia, tecnología limpia al alcance
El hombre y sus actividades han propiciado un deterioro de la biodiversidad y del medio
ambiente, generando la crisis que se enfrenta actualmente. La aceptación de esta premisa
ayudará a que se tome conciencia y los recursos naturales sean administrados
responsablemente.
Existe una correlación directa entre el uso de combustibles fósiles y la emisión de GEI a la
atmósfera; mitigar ese impacto y lograr un desarrollo sustentable sólo exige desarrollar
las fuentes renovables de energía, entre las cuales, la geotérmica ha mostrado ser una
tecnología madura y competitiva.
México es uno de los países con mayor desarrollo geotérmico en lo que se refiere a
generación eléctrica y no tiene dependencia tecnológica en este campo. Además, existe un
gran potencial de utilización de recursos geotérmicos de temperatura media y baja.
Referencias bibliográficas
1. DESA Report (2000). United Nations Department of Economic and Social Affairs, N Y,
USA, www.un.org/esa/desa/
2. The World Watch Institute, (2008). 2008 State of de World, Innovations for a
Sustainable Economy, WW Norton & Company Inc. NY 2008, 25th Anniversary Ed.,
274 p.
3. Arellano V. M., E. R. Iglesias, (2000). La energía geotérmica: una opción tecnológica y
económicamente madura. Boletín Asociación Mexicana para la Economía Energética,
Núm. 4, pp. 3-17.
4. SEMARNAT, (2001). Cruzada nacional por los bosques y el agua, México.
www.cruzadabosquesagua.semarnat.gob.mx/i.html
5. Fridleifsson, I. B., Bertani R., Huenges E., Lund J. W., Ragnarsson A., Rybach L.,
(2008). “The possible role and contribution of geothermal energy to the mitigation of
climate change”, O. Hohmeyer and T. Trittin (eds.) IPCC, Proc. Scooping Meeting on
Renewable Energy Sources, Luebeck, Alemania, pp. 59-80.
6. Proceedings World Geothermal Congress (2005). Antalya, Turquía. Artículos:
Stefansson V., Paper Num. 0001; Bertani R., Paper Num. 0007, Lund et al., Paper
Num. 0008.
7. Gutiérrez-Negrín, L. C. A., (2007). ”1997-2006: A decade of geothermal power
generation in Mexico”, Geothermal Resources Council Transactions, Vol. 31, pp. 167-
171.
Acerca de los autores
Sergio Mercado González
Ingeniero químico por la UNAM Y diplomado en calidad ambiental por el ITESM.
Actualmente es investigador de la Gerencia de Sistemas de Calidad, Ambiente y Seguridad
5
en la especialidad de sistemas de calidad y protección ambiental. Es miembro de ASQ,
IGA, AGM, SGM, IEEE, investigador nacional nivel II y autor de más de 120 publicaciones,
principalmente sobre desarrollo de la energía geotérmica, la mayoría presentadas en
congresos nacionales e internacionales. Entre las distinciones recibidas se encuentra el
Premio Nacional de Geotermia 2006.
Víctor Manuel Arellano Gómez
Ingeniero en energía por la UAM. Realizó estudios sobre ingeniería de yacimientos
geotérmicos en la Universidad de Stanford y de simulación numérica de yacimientos y
pozos geotérmicos en Intercomp, Houston, Texas. Labora en el Instituto de
Investigaciones Eléctricas, particularmente en el desarrollo de técnicas y modelos
matemáticos que permitan una confiable caracterización, evaluación y monitoreo de la
evolución de yacimientos geotérmicos. Ha publicado más de 140 artículos técnicos e
impartido cursos de geotermia en México y en el extranjero. Ha sido objeto de diversos
reconocimientos, además de ser investigador nacional, nivel II.
Rosa María Barragán Reyes
Ingeniera química y maestra en ciencias por la Universidad de Guadalajara, doctora en
termodinámica por la Universidad de Salford, Inglaterra. Es investigadora en el Instituto
de Investigaciones Eléctricas, donde trabaja en proyectos de exploración geotérmica, en el
estudio de la respuesta de yacimientos geotérmicos a la explotación, en utilización de
recursos geotérmicos de baja temperatura y en el desarrollo de modelos conceptuales de
yacimientos geotérmicos. Ha cumplido misiones por el Organismo Internacional de
Energía Atómica en diversos países. Es miembro del SNI, de la AMC y ANI.
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