EPFL: El fracking ultraprofundo puede permitir una energía geotérmica ilimitada

El potencial de energía geotérmica limpia casi ilimitada ha mejorado significativamente. Investigadores del Laboratorio de Mecánica Experimental de Rocas (LEMR) de la EPFL han demostrado que la roca viscosa y semiplástica que se encuentra a profundidades supercríticas aún puede fracturarse para permitir el paso del agua.

Junto con la energía nuclear -a través de la fisión o la fusión- y algunas otras fuentes de energía avanzadas, la energía geotérmica podría hacer que la preocupación por la escasez general de energía quedara tan anticuada como el temor a los tigres dientes de sable. Aprovechando el inmenso calor del interior de la Tierra, podríamos teóricamente generar suficiente energía limpia para satisfacer las necesidades de la humanidad durante millones de años, abordando eficazmente el mayor reto del cambio climático casi de la noche a la mañana.

El problema es que esta inmensa energía se encuentra a kilómetros bajo la superficie de la Tierra, por lo que su acceso resulta costoso. Como consecuencia, la energía geotérmica es actualmente un recurso de nicho, limitado a regiones volcánicas donde el calor está más cerca de la superficie.

Energía geotérmica supercrítica

Sin embargo, existe un recurso geotérmico supercrítico más potente en casi todas partes si podemos perforar a suficiente profundidad para llegar a rocas extremadamente calientes. A más de 400 °C (752 °F), el agua se convierte en «supercrítica», una fase eficiente para la extracción de energía, que potencialmente permite a las centrales geotérmicas producir 10 veces más energía que las convencionales.

Aunque la perforación a tales profundidades -a veces más de 12 km- está actualmente fuera de los límites de la ingeniería, hay proyectos prometedores que aspiran a resolver este problema. Si tienen éxito, las centrales geotérmicas podrían construirse en casi cualquier lugar, incluso en emplazamientos de centrales de carbón reutilizados.

Aún quedan muchos problemas por resolver, uno de los cuales es que la energía geotérmica requiere el máximo contacto entre las superficies rocosas y el fluido que calientan. Una forma muy eficaz de aumentar este contacto es fracturar la roca, de forma similar a la fracturación hidráulica del petróleo y el gas. Fervo Energy ha demostrado que este método puede aumentar considerablemente la eficiencia de una planta geotérmica.

¿Puede fracturarse la roca profunda para obtener energía geotérmica supercrítica?

Sin embargo, como nadie ha perforado a tanta profundidad, no está claro si la roca a tales profundidades puede agrietarse y permitir el paso del agua. Las observaciones realizadas cerca de los 10 km muestran que la roca se comporta de forma distinta a la de la superficie: se vuelve blanda, plástica y viscosa, lo que hace dudar de su capacidad para fracturarse a temperaturas supercríticas.

Esa comprensión cambió cuando un equipo de la EPFL, dirigido por Gabriel Meyer, realizó pruebas de laboratorio utilizando un nuevo aparato triaxial basado en gas, imágenes tridimensionales de sincrotrón de alta resolución y modelado de elementos finitos.

«A medida que nos acercamos a los 10 kilómetros (6,2 millas) de profundidad, la roca deja de fracturarse y en su lugar se deforma uniformemente, como un caramelo blando, lo que hace que su comportamiento sea más complejo», explicó Meyer. «La deformación se produce dentro de las estructuras cristalinas de los granos. Quería investigar si el agua podría seguir circulando a través de la roca que ha pasado a este inusual estado dúctil.»

El equipo de Meyer simula las condiciones extremas de la Tierra para estudiar el comportamiento de las rocas

Meyer y su equipo reprodujeron la presión y las condiciones existentes en las profundidades de la corteza terrestre para estudiar la transición de frágil a dúctil (TFD). Estas pruebas de laboratorio son cruciales, ya que es casi imposible observar este proceso en el mundo real. Utilizando un banco de pruebas, recrearon la temperatura y la presión de la muestra de roca y, a continuación, la escanearon con un sincrotrón para producir imágenes en 3D que se introdujeron en simulaciones por ordenador.

Descubrieron que la roca se comporta más como Silly Putty que como la masilla típica. Al igual que Silly Putty, que puede moldearse y fluye lentamente como un líquido, también se rompe como el cristal cuando se golpea con fuerza. Del mismo modo, la roca situada por encima de la zona supercrítica, aunque es dúctil, puede fracturarse para permitir el paso del agua. Esto sugiere que, con una tecnología avanzada de fracturación profunda, es posible desarrollar plantas geotérmicas altamente eficientes.

El agua puede fluir a través de la roca dúctil

«Los geólogos han creído durante mucho tiempo que la transición de frágil a dúctil marcaba el punto más profundo por el que podía circular el agua en la corteza terrestre», afirma Meyer. «Sin embargo, hemos demostrado que el agua también puede fluir a través de la roca dúctil. Se trata de un hallazgo muy prometedor que allana el camino a nuevas oportunidades de investigación en nuestro campo.»

Este descubrimiento es especialmente relevante para empresas como Quaise Energy, una startup de la Costa Este que pretende demostrar que se pueden perforar pozos geotérmicos superprofundos utilizando tecnología de aceleradores de partículas del sector de la energía de fusión, en lugar de brocas tradicionales, que no resisten a profundidades y temperaturas tan extremas.

Empresas como Fervo y Sage Geosystems están demostrando que el uso de un enfoque de la energía geotérmica basado en el fracking puede generar mucha más energía que los métodos tradicionales. Esta investigación demuestra que el mismo concepto podría aplicarse a proyectos geotérmicos supercríticos ultraprofundos.

Si estas empresas consiguen ampliar este tipo de centrales, los problemas energéticos de la humanidad podrían quedar resueltos. El resultado sería una energía limpia, adaptable a la red, disponible 24 horas al día, 7 días a la semana y casi ilimitada. Aunque aún quedan muchos retos por resolver, el potencial es prometedor y se esperan con impaciencia nuevos avances.

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