El secreto de la abundancia (hasta ahora) de los combustibles fósiles

Pese a los avances y desarrollos de las últimas décadas impulsados por la conciencia creciente (a veces muy lentamente) de que nos enfrentamos a una grave crisis del clima, los combustibles fósiles siguen siendo la principal fuente de energía que impulsa nuestros vehículos, nuestras industrias y nuestro fluido eléctrico en todo el mundo. Combustibles producto de una singular historia química que comienza millones de años atrás.

La energía que producen es enormemente barata en comparación con otras opciones, en parte por su enorme abundancia. El temor de algunos sobre su agotamiento no parece justificado ante las nuevas formas de explotación y las reservas probadas (que aún pueden aumentar) y que al ritmo del consumo actual son de 51 años para el petróleo, 53 años para el gas natural y de 114 años para el carbón.

En los últimos 200 años, impulsando gran parte de la revolución industrial, estos materiales han permitido la creación de riquezas sin precedentes en la historia humana, de progreso científico, social, económico e incluso político. Han dominado el panorama de la actividad humana, donde cada avance puede relacionarse directamente con su presencia: el ferrocarril, el automóvil, el avión, la petroquímica, el telégrafo, el teléfono, la bombilla, la radio, la televisión y todo lo que funciona con electricidad.

Pese a su abundancia, sin embargo, no nos podemos dar el lujo de seguir quemando estas sustancias a riesgo de provocar serias perturbaciones en el clima que pueden resultar catastróficas y costar vidas y sufrimiento, aunque pueden seguir siendo útiles en la industria petroquímica. ¿Cuál es el secreto de la abundancia y eficiencia de estos impulsores de la forma de vida dominante en el siglo XXI?

Uno de los mitos que ya deberíamos desechar es que los combustibles fósiles provienen de los dinosaurios. En realidad, los procesos que dieron origen a los hidrocarburos comenzaron mucho antes, hace unos 540 millones de años, en la era Paleozoica, mientras que los animales que nos fascinan empezaron a predominar en la vida de nuestro planeta en la era Mesozoica, hace unos 252 millones de años. Y aunque durante la era de los dinosaurios se formó una gran parte del petróleo que tenemos hoy, su origen se encuentra no en enormes apatosaurios o tiranosaurios sino en pequeñísimos seres, algunos microscópicos, el plancton.

La formación del petróleo y el gas comenzó en los océanos tibios y poco profundos que cubrían la Tierra. Allí, al morir los organismos que llamamos plancton, tanto animales (zooplancton) como plantas (fitoplancton), bacterias, hongos y de otros tipos, caían al suelo oceánico formando un lodo rico en compuestos de carbono.

No deja de ser paradójico, en este escenario, que los combustibles fósiles realmente sean depósitos de… energía solar.

Con la fotosíntesis, el fitoplancton convierte el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y otros elementos en materia orgánica: tejidos, enzimas, sustancias diversas. Los seres que se alimentan de fitoplancton, como todos los animales que comen alimentos vegetales, aprovechan esa energía solar almacenada mediante la fotosíntesis. Y así, la enorme reserva de energía que contienen el carbón, el petróleo y el gas, procede originariamente del sol… aunque no sea la energía solar limpia y sostenible que buscamos, sobre todo porque al liberarse la energía de estos materiales se devuelve a la atmósfera el carbono que habían fijado esos pequeños seres vivos hace cientos de millones de años.

Pero volvamos a nuestro sedimento de materia orgánica de plancton (y, en pequeñas cantidades, de animales más grandes). Las primeras capas se verían pronto cubiertas por nuevas capas de materia orgánica, mientras en las aguas del océano seguía el ciclo de nacimiento, alimentación, reproducción y muerte. Al paso del tiempo, esta materia orgánica se ve enterrada por otros sedimentos, como arena y roca, y va siendo empujada hacia mayores profundidades, donde se ve sometida a intensas presiones y temperaturas que van alterando su composición en un proceso llamado 'diagénesis', convirtiéndose en varios querógenos, una mezcla de compuestos químicos orgánicos ya diferenciada de sus constituyentes originales, y en bitúmenes o asfaltos, con distintas proporciones de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

Bajo presiones adicionales, los querógenos sometidos a temperaturas de entre 60 y 120 °C se transforman convirtiéndose en petróleo, que tampoco es una sola sustancia, sino que es una aún más compleja mezcla de distintas sustancias que, precisamente, se fraccionan en sus muchos componentes en la industria petroquímica. Pero este petróleo puede ser muy distinto: no es igual el que se produce en Arabia Saudí, en Rusia, en Venezuela o en Canadá.

Las diferencias del petróleo crudo están dadas por diversos factores: la composición de la materia orgánica original (que se puede determinar analizando el petróleo), el entorno donde se depositó, la presión y temperatura a la que se sometió el querógeno e incluso la presencia o no de microbios capaces de alimentarse con hidrocarburos de cadenas pequeñas dejando atrás solo un petróleo crudo pesado.

Si la temperatura a la que están sometidos los querágenos es continuada de entre 120 y 150 °C, se convertirán en gas natural, una mezcla de sustancias de distinto peso: metano, etano, propano, butano, pentano y hexano, entre otros, que también pueden fraccionarse y separarse para dedicarlos a distintos usos.

El carbón, por su parte, es resultado de otro proceso distinto, y procede de plantas del período carbonífero, hace unos 300 millones de años, que al morir se vieron igualmente enterradas bajo capas de sedimento. Debido a su estructura fibrosa producto de la presencia de la celulosa, al verse 'cocinados' por la presión y el calor se convirtieron en carbón. Este proceso tomó millones de años y a lo largo de ellos el carbón puede pasar por varias etapas como la de lignita, de carbón bituminoso o de antracita, el más valioso, más antiguo y de mayor capacidad energética.

Sustancias únicas, de enorme complejidad y larga historia que han impulsado los avances humanos durante dos siglos que, después de tantos millones de años, merecen reconocimiento como maravillas de la química, la geología y las capacidades asombrosas de la vida.

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