17.11.14


Hablando con una amiga sobre la búsqueda de energía alternativa, salió a colación el tema del "fracking" o fracturación hidráulica, técnica de la cual había ya oído hablar, pero que hasta hoy no había tomado un tiempo para profundizar sobre en qué consiste y  los posibles riesgos de su uso. Fracking no es más que la extracción del gas y/o el petróleo del subsuelo, mediante la perforación de un pozo vertical para luego realizar una perforación horizontal, a fin de realizar la inyección de agua, arena, y productos químicos en la roca madre para provocar el flujo de gas y su salida al exterior (ver imagen que encabeza la entrada). 

Según Wikipedia  "La fracturación hidráulica, fractura hidráulica o estimulación hidráulica (también conocida por el término en inglés fracking) es una técnica para posibilitar o aumentar la extracción de gas y petróleo del subsuelo. El procedimiento consiste en la perforación de un pozo vertical en el cual, una vez alcanzada la profundidad deseada, se gira el taladro 90° en sentido horizontal y se continúa perforando entre 1000 y 3000 m de longitud; a continuación se inyecta en el terreno agua a presión mezclada con algún material apuntalante y químicos, con el objetivo de ampliar las fracturas existentes en el sustrato rocoso que encierra el gas o el petróleo, y que son típicamente menores a 1 mm, y favorecer así su salida hacia la superficie. Habitualmente el material inyectado es agua con arena y productos químicos, lo cual favorece la fisuración e incluso la disolución de la roca."

"El gas de lutita, también conocido como gas de esquisto o gas pizarra (en inglés: shale gas y en francés: gaz de schiste), es un hidrocarburo en estado gaseoso que se encuentra en la formaciones rocosas sedimentarias de grano muy fino. Este tipo de gas natural se extrae de zonas profundas en terrenos donde abunda el esquisto, las lutitas o las argilitas ricas en materia orgánica. El interior rocoso del esquisto presenta baja permeabilidad, lo que impide su ascenso a la superficie. Por ende, para la extracción comercial de dicho gas, es necesario fracturar la roca hidráulicamente."



Aspecto de la roca de lutita o de esquisto con petróleo asociado

Conseguí mucha literatura en blogs y artículos en diarios que alertan sobre la contaminación atmosférica, de las aguas subterráneas y acústica; emisión de gases de efecto invernadero (metano); terremotos (sismicidad inducida) e impactos paisajísticos, asociadas al fracking, y al final del post incluyo los links a algunas de ellas. Destaco  a continuación las siguientes:
  • Mazazo judicial contra el 'fracking': Primera demanda sobre su impacto nocivo en EE.UU.   Una familia texana ganó la primera demanda en la historia de EE.UU. contra una petrolera por los efectos nocivos del 'fracking'. El monto de la compensación asciende a casi 3 millones de dólares. Según la familia, desde que en 2008 comenzaron las actividades de 'fracking' empezaron a sufrir varios problemas de salud por la contaminación del agua de su pozo y del aire, hasta el punto de que su médico detectó en su sangre varias de las toxinas químicas usadas en el proceso de perforación hidráulica.  Texto completo en:
  • Terremotos de Oklahoma y fracking: científicos confirman la relación.  Las causas del terremoto de magnitud 5,7 en Oklahoma en 2011 siguen siendo debatidas. Los científicos de la Universidad de Cornell han llegado a la conclusión de que el rápido aumento del número de terremotos en el estado de Oklahoma está relacionado con la actividad de cuatro pozos de producción de gas situados en el sureste de Oklahoma City. Desde el principio del año en Oklahoma se han registrado 240 sismos de magnitud 3 o superior, una cifra que dobla la tasa del estado de California, considerado el centro sísmico de EE.UU.    

  • Accidentes relacionados con el fracking en Estados Unidos: Representan una muestra parcial de los accidentesque han ocurrido en EE UU en relación directa con operaciones de extracción de gas natural mediante la tecnología conocida como fractura hidráulica.
  • Trabajos de Fracking EEUU. Humo y ruido mientras se fractura. La explotación del gas de esquisto genera contaminación acústica, la cual afecta a los residentes de la zona, al ganado y a la vida silvestre. El fracking y la contaminación del aire. Existen cada vez más estudios que confirman la peligrosidad del fracking respecto a la calidad del aire. Si en el anterior número nos referíamos al negativo efecto sobre el cambio climático, hoy hablaremos de la contaminación directa del aire en las zonas donde se instala el fracking.
También los convido a ver estos interesantes documentales:

GasLand del director de cine Josh Fox, un viaje a través de 24 estados de Estados Unidos para averiguar las consecuencias de la explotación de gas natural. Descubriendo que en aquellas zonas en las que es explotado, los habitantes no podían encender un mechero cerca del grifo sin que el agua corriente prendiese fuego debido a la contaminación por gas. 

No hay mañana un  documental que centra la atención en el sistema económico en el cual vivimos,  basado en la disponibilidad de combustibles fósiles baratos y en el papel que juegan los combustibles fósiles en la alimentación mundial.

"Como se vive cerca de un pozo de fracking".  Náuseas, dolores de cabeza y hemorragias nasales, olores químicos invasivos, perforaciones constantes, caída de los precios de las propiedades -- bienvenidos a Ponder, Texas, donde el fracking ha pillado desprevenida a la ciudad. 

En mi opinión, el esquisto antes de ser tratado es una roca sedimentaria arcillosa que esta bajo tierra y por tanto, no puede considerarse gas o petróleo como tal.  La tecnología para fracturar rocas de esquisto con el fin de obtener petróleo y gas natural, además de implicar un impacto ambiental importante, ha hecho que los principales productores de petróleo convencional, como Venezuela, se vean en la necesidad de bajar los precios para tratar de no perder cuotas de mercado.   Como venezolana debería verme afectada, pero me afecta más constatar la contaminación del aire, agua y subsuelo que conlleva la explotación de recursos que tienen sus días contados y su implementación hace que la humanidad también los tenga, en lugar de estudiar y aplicar otras técnicas alternativas. 


Agricultores y ecologistas tienen serias dudas sobre el impacto que provoca la fracturación hidráulica.


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ENLACES:

What Is Hydraulic FracturingScientists are worried that the chemicals used in fracturing may pose a threat either underground or when waste fluids are handled and sometimes spilled on the surface. 

El fracking, un posible peligro para la salud 

Vinculan el fracking con el aumento de sismos en Estados Unidos 

Impactos Asociados a lafractura hidráulica. 

La Fractura Hidráulica, combinada conla perforación horizontal a grandes profundidades.

Todo lo que deberías sabersobre el fracking

7 temores sobre elfracking: ¿ciencia o ficción?

Fracking’ y libertad de expresión:  Quienes se atrevan a criticar las operaciones de ‘fracking’ en Colombia muy pronto sabrán hasta dónde les será permitido ejercer su derecho a expresarse libremente.
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Fracking y su impacto en el ambiente

8.8.14


El Big Bang  plantea una gran pregunta: ¿si fue  este cataclismo el que provocó la existencia de nuestro universo hace 13.7 mil millones de años?  Investigadores de Instituto Three Perimeter tienen una nueva idea sobre lo que podría haber sucedido antes de la Gran Explosión.  Es un poco desconcertante, pero  ¿se basa en matemáticas fiables y es medible?

Así encabeza el artículo  titulado  The black hole at the birth of the Universepublicado en la página sciencedaily.com.  A continuación resumo más o menos en español, como prosigue.

Lo que percibimos como la Gran Explosión, ellos proponen podría ser "el espejismo" tridimensional de una estrella que colapsa en un universo en profundidad diferente al nuestro. Convencionalmente se sostiene que la Gran Explosión comenzó con una singularidad - un fenómeno incomprensiblemente caliente y denso de espacio-tiempo donde las leyes estándar de física se estropean. Las singularidades son extrañas, y nuestra comprensión de ellas es limitada.

El problema, como los autores lo ven, es que la hipótesis de Gran Explosión sostiene a nuestro universo como relativamente comprensible, uniforme, y fiable para provenir de la locura de una singularidad. Parece improbable. Quizás algo más pasó y nuestro universo no fue tan singular en primer lugar.

Su sugerencia: nuestro universo podría ser "la envoltura" tridimensional alrededor del horizonte de acontecimiento de un agujero cuadridimensional negro. En este argumento, nuestro universo irrumpido cuando una estrella en un universo cuadridimensional se derrumbó en un agujero negro.  En nuestro universo tridimensional, los agujeros negros tienen horizontes de acontecimiento bidimensionales - es decir ellos son rodeados por un límite bidimensional que marca " el punto de no retorno. " En el caso de un universo cuadridimensional, un agujero negro tendría un horizonte de acontecimiento tridimensional.

En su supuesto escenario, nuestro universo nunca estuvo dentro de una singularidad; más bien nació fuera de un horizonte de acontecimiento, protegido de la singularidad, como ruinas condensadas de una estrella cuadridimensional. Los investigadores acentúan que esta idea, aunque "absurda", esta sustentada firmemente en las matemáticas modernas que describen el espacio y el tiempo. Desde luego, no tenemos ningún concepto de cómo sería un universo cuadridimensional. Solo un modelo de a lo que podría parecerse.

Ellos establecen un paralelo con la alegoría de la cueva de Platón, en la cual los prisioneros gastan sus vidas viendo sólo los parpadeos de las sombras producidas por un fuego sobre una pared de la caverna. "Sus grilletes les han impedido percibir el mundo verdadero, un reino con una dimensión adicional" escriben ellos. "Los prisioneros de Platón no entendieron los poderes detrás del sol, tal como no entendemos el universo cuadridimensional. Pero al menos ellos sabían donde buscar respuestas."

El agujero negro en el nacimiento del Universo

26.5.14


El manto terrestre es la capa de la Tierra que se encuentra entre la corteza y el núcleo (supone aproximadamente el 87 % del volumen del planeta). El manto terrestre se extiende desde cerca de 33 km de profundidad (o alrededor de 8 km en las zonas oceánicas) hasta los 2.900 km (transición al núcleo). La diferenciación del manto se inició hace cerca de 3.800 millones de años, cuando la segregación gravimétrica de los componentes del protoplaneta Tierra produjo la actual estratificación. La presión en la parte inferior del manto ronda los 140 GPa (unas 1.400.000 atmósferas). Se divide en dos partes: manto interno, sólido, elástico; y manto externo, fluido, viscoso.

En relación al manto interno, recientemente hemos tenido noticias interesantes y sorprendentes como las siguientes:

Composición de la capa inferior de la Tierra puede ser considerablemente diferente

Investigaciones llevadas a cabo por los científicos dirigidos por Ho-kwang Mao, del Instituto Carnegie, revelan que la composición química del manto inferior de la Tierra podría ser significativamente diferente de lo que se pensaba hasta el momento. El manto inferior comprende el 55 por ciento del volumen del planeta, y se extiende desde 670 a 2900 km de profundidad, entre la llamada zona de transición y la frontera entre el manto y el núcleo. Las presiones en el manto inferior empiezan a 237.000 atmósferas (24 gigapascales) y alcanzan 1.3 millones de atmósferas (136 gigapascales) en la frontera entre el núcleo y el manto.

La teoría predominante indicaba que la mayor parte del manto estaba compuesta por un solo mineral de silicio con hierro y magnesio, comúnmente denominado perovskita, el cual se creia no cambiaba de estructura en el enorme rango de presiones y temperaturas presentes en el manto inferior. Pero experimentos recientes que simulan las condiciones del manto inferior empleando celdas de yunque de diamante calentadas con láser, a presiones de entre 938.000 y 997.000 atmósferas (95 y 101 gigapsacales) y temperaturas entre 2200 y 2400 Kelvin (2473 ºC y 2673ºC), revelan que la perovskita que contiene hierro es, de hecho, inestable en el manto inferior.

Los investigadores han descubierto que el mineral se disocia en dos fases: una es una perovskita de magnesio sin hierro, y un nuevo mineral que es rico en hierro y tiene estructura hexagonal, llamado “fase H”. Los experimentos confirman que esta fase H, rica en hierro, es más estable que la perovskita con hierro, para gran sorpresa de todos. Esto significa que es probablemente una de las especies más abundante, y previamente desconocida, del manto inferior. Esto puede cambiar nuestra comprensión de las profundidades de la Tierra.

Extraño diamante confirma existencia de agua bajo corteza terrestre

Al parecer el escritor Julio Verne no iba muy descaminado cuando en 1864 visionó un “Viaje al centro de la Tierra” en el que los protagonistas se encontraban un auténtico océano en las profundidades de nuestro globo. El descubrimiento de un diamante rico en agua ofrece nuevas pruebas sobre la existencia de grandes volúmenes de agua en las profundidades de la Tierra.

La existencia de agua en el manto terrestre, comprendida entre la corteza y el núcleo de la Tierra, era algo que la teoría señalaba que existía, pero tras el hallazgo de un diamente se ha podido confirmar. El análisis de esta extraña piedra preciosa fue encontrada en Brasil, conteniendo el mineral ringwoodita, además de grandes cantidades de agua.

El manto terrestre se convulsiona por la pérdida de hielo

Un equipo de investigación internacional informó que el manto de la Tierra bajo la Península Antártida presenta una menor viscosidad, debido a cambios químicos o de temperatura, y se mueve a un ritmo tan rápido que está cambiando la forma de la superficie a una velocidad que puede ser registrada por el GPS. En la superficie, la Antártida es un inmóvil y helado paisaje. Sin embargo, cientos de kilómetros por debajo se está moviendo a un ritmo rápido, según ha demostrado la nueva investigación.

El manto terrestre primigenio pudo contener grandes bloques de roca

Científicos de la Universidad de Maryland (EEUU) contradicen la teoría según la cual los materiales estaban mezclados en el manto durante los primeros años de formación de la Tierra. Según ellos, 20 millones de años después de la formación del sistema solar había bloques de roca en el manto terrestre que perduraron, por lo menos, 1.700 millones de años...  Los investigadores han analizado los datos isotópicos de dos depósitos de komatitas, rocas volcánicas formadas por lava proveniente del manto profundo, y aseguran que estas incluyen material de una reserva de tungsteno situada en el manto terrestre. Según sus conclusiones, este bloque se formó 20 millones de años después de la creación del sistema solar y duró, al menos, 1.700 millones de años.

La corteza terrestre en la península Antártica se eleva 15 milímetros al año

Un equipo científico se ha puesto a medir con precisión, mediante GPS,  el efecto de rebote del terreno al perder sobrepeso por la disminución de los glaciares (cuánto se eleva el suelo por el efecto de rebote, o recuperación, al reducirse el hielo que tiene encima) y se ha encontrado con que es demasiado para tratarse exclusivamente de este proceso. Actualmente son 15 milímetros al año. “Este tipo de deformación de la Tierra tan acelerado no tiene precedentes en la Antártida y lo que es particularmente interesante aquí es que podemos ver el impacto que el adelgazamiento de los glaciares está teniendo en las rocas a 400 kilómetros en el subsuelo”, señala uno de los investigadores, Peter Clarke

El primer mapa mundial de alta resolución

El primer mapa mundial de alta resolución (imagen abajo) que muestra la frontera entre la corteza y el manto de la Tierra – el denominado Moho – ha sido elaborado sobre la base de datos del satélite GOCE de la ESA, dedicado al estudio de la gravedad. Entendiendo el Moho se ofrecen nuevas pistas sobre la dinámica del interior de la Tierra.... Por primera vez, es posible estimar la profundidad de Moho en todo el mundo con una resolución sin precedentes, así como en las zonas donde los datos de tierra no están disponibles. Esto ofrecerá nuevas pistas para entender la dinámica del interior de la Tierra, desenmascarando la señal gravitatoria producida por la distribución de la densidad desconocida e irregular del subsuelo



Manto terrestre

21.2.14

Siempre he admirado los fractales en la naturaleza. Encabeza este post la imagen de un girasol, un rayo, la cola de un pavo real y un brócolí Romanescu. Este último, es un híbrido de brécol (Brassica oleracea var.italica) y coliflor (Brassica oleracea var. botrytis).  Una de sus más llamativas características es que tiene un patrón de espiral logarítmica. Este exquisito diseño es conocido como fractal, y el patrón representa el espiral dorado o Fibonacci. Una espiral de Fibonacci se aproxima a la espiral dorada, cuando se inscribe en cuadrados cuyos lados responden a la sucesión de Fibonacci: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 y 34. Otro ejemplo es el Girasol. 
Según wikipedia, un fractal  es “un objeto geométrico cuya estructura básica, fragmentada o irregular, se repite a diferentes escalas…. Muchas estructuras naturales son de tipo fractal. La propiedad matemática clave de un objeto genuinamente fractal es que su dimensión métrica fractal es un número no entero.”  El término fue propuesto por el matemático Benoît Mandelbrot en  1975 y deriva del Latín fractus, que significa quebrado o fracturado.
Probablemente, el primer objeto fractal puro en la historia, el polvo de Cantor, fue descrito por el matemático alemán Georg Cantor-inventor de la teoría de los conjuntos-alrededor de 1872. A pesar de ser una figura extremadamente sencilla, recoge todos los atributos discutidos sobre los fractales hasta el momento: presenta autosimilitud a cualquier escala y su dimensión es fraccionaria, producidos por procesos de iteración, con valor aproximado de 0,630929753571457437099527114 (log 2/log 3, triángulo de Sierpinski). 

Geometría fractal. Una definición para geometría fractal es que son los objetos matemáticos que conforman la Geometría de la Teoría del Caos.  Cada teoría matemática posee sus propias herramientas que la soportan y la describen. Las más comunes son la geometría euclidiana, el álgebra, o el mismo cálculo, este último en especial se da en la Física. La teoría del Caos no es la excepción a la regla, y se sustenta, entre otras cosas, sobre la Geometría Fractal. 

Dentro de la geometría fractal podemos distinguir dos tipos de fractales:

• Objetos construidos a partir de copias exactas (escaladas) de si mismos à fractales
regulares
• Objetos auto-semejantes, pero que no están construidos sólo a partir de copias exactas de
si mismos à fractales no regulares. Ejemplo: hojas, árboles.



Ejemplo fractales
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Los fractales están por todas partes, aunque no los reconozcamos como tales de primera instancia. Entre los fractales naturales tenemos las nubes, las montañas, las costas, los árboles y los ríos; se diferencian de sus contrapartes matemáticos por ser entidades finitas en vez de infinitas. Ejemplos adicionales de fractales no naturales, son el mercado de valores y el crecimiento poblacional.


Imágenes fractales tomadas de los siguientes links:




Fractales no naturales:



Fractales en la naturaleza