Las aguas termales, una forma de energía.

Dr. Ignacio S. Torres Alvarado / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Energía de la Universidad Nacional Autónoma de México-Campus Morelos.
Archivo: Geotermia

La energía almacenada en el interior de nuestro planeta ha sido conocida y usada por el ser humano desde tiempos remotos. Muy pronto, el hombre debe haberse dado cuenta que la temperatura aumenta conforme nos vamos adentrando en nuestro planeta, porque la energía de la Tierra – la Geotermia – se manifiesta de muy diversas maneras en la superficie: lodos y manantiales calientes, fumarolas, sulfataras, géiseres, así como en erupciones volcánicas. Seguramente, el uso de las aguas termales con fines recreativos y terapéuticos es el uso de la Geotermia más antiguo y conocido. Pero, ¿por qué está caliente nuestro planeta? ¿Cómo se originan las aguas termales y otras manifestaciones superficiales de la Geotermia?
          El origen de esta forma de energía tiene que ver con el origen mismo de nuestro planeta. La mayoría de los geólogos pensamos que la Tierra se formó a partir de una nube de materia, la cual por diferencias de densidad en los materiales originales, dio lugar a la corteza, manto y núcleo que componen nuestro planeta. Después de la formación de los planetas en el Sistema Solar, tuvo lugar una etapa de abundantes impactos meteoríticos, provocando en la Tierra la fusión de importantes cantidades de materia. Aunado a otros procesos físicos, este calor interno se ha mantenido aproximadamente constante debido al proceso continuo de decaimiento radiactivo experimentado por algunos elementos químicos naturales (40K, 238U, 235U, 232Th, entre otros) que se encuentran distribuidos en el interior de nuestro planeta. Se estima que la temperatura en el núcleo de la Tierra podría alcanzar los 6000 °C, mientras que la temperatura en la parte inferior de la corteza (entre 50 y 100 km de profundidad) varía entre los 500 y 900 °C. Basado en lo anterior, la energía de la Tierra podría ser considerada como una fuente de energía renovable, prácticamente inagotable, y por su disponibilidad natural en todo nuestro planeta, quizás la mejor distribuida junto con la energía solar.
          Normalmente, la temperatura en el subsuelo aumenta unos 33 °C por cada km de profundidad. Sin embargo, en ciertas regiones este gradiente de temperatura puede llegar a ser hasta de unos 100 °C por km, lo cual permite la existencia de concentraciones de energía en zonas relativamente someras de la corteza terrestre (3 ó 4 km de profundidad) con temperaturas entre 300 y 400 °C. Con la combinación de algunos otros factores geológicos favorables (como por ejemplo, la existencia de rocas porosas), es posible contar con la existencia de agua en esas regiones sobrecalentadas, la cual recibiría la energía almacenada en las rocas. El agua caliente llega a la superficie por medio de fracturas o fallas, formando las manifestaciones que conocemos, como por ejemplo, los manantiales termales y fumarolas. Más aún, si la temperatura del agua sobrepasa su punto de ebullición, se forma vapor de manera natural, sin tener que quemar ningún combustible para su generación. Este vapor es extraído por medio de pozos y transportado por tuberías hasta turbinas para la generación de electricidad, constituyendo lo que se conoce como un campo geotermoeléctrico.
          La posibilidad técnica y económica de explotar la energía de la Tierra con fines de producción de electricidad requiere de condiciones especiales de temperatura (mayores a 200 °C), profundidad (menor a 3.5 km), cantidad de recarga de fluido y rocas de mediana a alta porosidad y permeabilidad, entre otras particularidades. Cuando estas características se conjuntan en una región se habla de un reservorio o yacimiento geotérmico. La búsqueda de estos sitios, así como la perforación de pozos para extraer estos fluidos calientes, ha propiciado la generación de tecnología y herramientas especiales para explorar y explotar yacimientos geotérmicos. En este contexto, México es un país pionero en intentar usar esta energía para la generación de electricidad. En 1956 se construyó el primer pozo con fines geotermoeléctricos de todo el Continente Americano en Pathé, Hidalgo, que algunos años después constituyó la tercera planta geotermoeléctrica puesta en operación en el mundo. Hoy en día, México ocupa el cuarto lugar a nivel mundial en producción de energía eléctrica a partir de recursos geotérmicos, con un total de 965 MW de capacidad eléctrica instalada. Esta generación eléctrica se produce en las 4 plantas geotermoeléctricas que la Comisión Federal de Electricidad administra: Cerro Prieto, Baja California, el segundo campo geotérmico más grande del mundo (720 MW); Los Azufres, Michoacán (195 MW); Los Humeros, Puebla, (40) y Tres Vírgenes, Baja California Sur (10 MW). Sin embargo, es importante señalar que nuestro país, al tener extensas regiones de vulcanismo reciente, tiene todavía un enorme potencial geotérmico por ser explorado y explotado.
          La energía geotérmica no es solamente útil para producir energía eléctrica. De hecho, la mayor cantidad de países que usan esta energía lo hacen aplicando directamente el calor de los fluidos, cuando estos tienen temperaturas menores a los 200 °C. A estas aplicaciones se les conoce como usos directos de la energía geotérmica y pueden ser muy variadas: la calefacción de edificios o viviendas; el calentamiento de invernaderos para horticultura, floricultura, o incubadoras; la acuacultura (el cultivo de peces, crustáceos y algas); diversos procesos industriales (secado de productos, empaque de alimentos, fabricación de papel, productos químicos, etc.); los baños termales recreativos y medicinales; la producción de aire acondicionado por absorción, y muchas otras aplicaciones. Hoy en día, esta enorme fuente de energía es aprovechada con muy diversos fines en más de 70 países en todo el mundo.
La Coordinación de Geoenergía, del Centro de Investigación en Energía (CIE) de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Morelos, contribuye al mejor aprovechamiento de la Geoenergía generando nuevas herramientas y metodologías o mejorando las ya existentes. Los investigadores adscritos a esta Coordinación desarrollamos nuevas metodologías analíticas para la caracterización geoquímica de rocas y fluidos geotérmicos, fundamentales en los estudios de exploración y explotación de los yacimientos geotérmicos. Realizamos también análisis estadísticos para mejorar la calidad de los datos analíticos. En el CIE se desarrollan nuevas herramientas geoquímicas y mineralógicas para estimar la temperatura en los yacimientos geotérmicos y se modela la transferencia de calor en los mismos. Igualmente, realizamos estudios geológicos y geoquímicos para conocer el origen y la evolución de rocas volcánicas para estimar el potencial energético en una región.
La Geotermia contribuye a evitar que millones de barriles de petróleo o carbón sean quemados y que toneladas de emisiones de gases de efecto invernadero sean enviadas a la atmósfera, año con año. Su madurez tecnológica y su amplia distribución en nuestro planeta, hacen de la Geotermia una de las fuentes de energía renovable más importantes y de mayor potencial en el mundo.


Ignacio S. Torres Alvarado es Ingeniero Geólogo, egresado de la Facultad de Ingeniería de la UNAM y Doctor en Geoquímica por parte de la Universidad de Tubinga, Alemania. Desde 1997 es investigador de tiempo completo en el Centro de Investigación en Energía de la UNAM, en el área de Geoenergía. El Dr. Torres es Investigador Titular "B", miembro del Sistema Nacional de Investigadores, así como de la Academia Mexicana de Ciencias. Sus principales líneas de interés son la interacción fluido-roca de sistemas hidrotermales, la petrogénesis de rocas volcánicas y la geoinformática.