Rocas Sedimentarias: Hidrocarburos y Energías Limpias

1. Introducción: El latido profundo de la Tierra

Hay escenarios en la naturaleza que invitan a la contemplación y la humildad, sensaciones que se tornarían hondas y casi místicas, mientras que se verían teñidas de la herencia cultural y los misterios de lo humano. Las rocas sedimentarias, con sus secretos atrapados en cada estrato, constituyen uno de esos escenarios. Dentro de ellas residen, al mismo tiempo, los vestigios fósiles que alimentaron el desarrollo industrial durante más de un siglo y las promesas tecnológicas de un porvenir libre de emisiones.

Este texto explora el vínculo entre la geología de los hidrocarburos y la posibilidad de almacenar energías limpias—especialmente CO₂ y, más recientemente, hidrógeno—en las profundidades porosas de formaciones sedimentarias. Para darle rigor, analizaremos investigaciones recientes de geólogos, ingenieros y científicos, de modo que cualquier lector, encuentre aquí razones y datos concretos que lo inviten a reflexionar y a actuar.

2. Un repaso por la relevancia de las rocas sedimentarias

2.1 La base geológica de los combustibles fósiles

Las rocas sedimentarias son producto de millones de años de acumulación de fragmentos minerales, materia orgánica, sales y otros materiales que se depositan en cuencas marinas o continentales. Un primer acto de esta historia geológica podría remontarse a épocas remotas, cuando los organismos marinos microscópicos (fitoplancton, zooplancton y bacterias) y vegetales terrestres se acumulaban en ambientes con poco oxígeno. Con el tiempo, la materia orgánica iba quedando atrapada bajo sedimentos cada vez más gruesos. Las presiones y temperaturas crecientes transformaron lentamente esa materia en hidrocarburos: petróleo y gas natural.

Desde la Revolución Industrial, la humanidad ha explotado estas rocas sedimentarias como fuente principal de energía. Según la Administración de Información Energética de los Estados Unidos (EIA, por sus siglas en inglés), más del 80 % de la energía primaria utilizada en el mundo durante el siglo XX procedió de combustibles fósiles atrapados en formaciones sedimentarias. Aun hoy, en 2025, el petróleo y el gas natural siguen cubriendo alrededor de un 55-60 % de la matriz energética mundial, aunque la transición hacia las renovables se acelera año tras año.

2.2 La herencia de la geología petrolera

El estudio de los yacimientos de petróleo y gas ha generado, durante décadas, un sofisticado entendimiento sobre la estructura y el comportamiento de los reservorios rocosos. Empresas e instituciones académicas de diversos países han invertido ingentes recursos en explorar y cartografiar cuencas sedimentarias, modelar la porosidad y permeabilidad de las rocas, desarrollar técnicas de perforación y extracción, y perfeccionar metodologías de recuperación secundaria y terciaria. Todo este conocimiento, esencial para la industria de los hidrocarburos, se convierte en un punto de partida invaluable cuando se piensa en la conversión de estas mismas formaciones geológicas en depósitos para almacenamiento de CO₂ o hidrógeno.

3. Del carbono fósil al carbono capturado: la opción del CO₂

3.1 La urgencia climática

Los combustibles fósiles que las rocas sedimentarias nos han provisto por tanto tiempo son, paradójicamente, responsables de la mayor parte de las emisiones de dióxido de carbono (CO₂) que están alterando el clima de la Tierra. El Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), en su último ciclo de informes (AR6, publicado entre 2021 y 2022), recalca la necesidad de reducir de manera drástica y urgente las emisiones de CO₂ para limitar el calentamiento global a 1.5 °C o, en el peor de los casos, a 2 °C por encima de los niveles preindustriales.

Aunque la transición hacia energías renovables (solar, eólica, geotérmica, etc.) cobra fuerza, el uso de combustibles fósiles se mantiene en muchas economías emergentes, lo que hace complejo un reemplazo inmediato al 100 %. En este escenario, la captura y almacenamiento de carbono (Carbon Capture and Storage, CCS) adquiere relevancia como un puente —quizá no definitivo, pero sí necesario— hacia un futuro donde las emisiones de CO₂ se vean drásticamente reducidas.

3.2 El rol de las rocas sedimentarias en la captura y almacenamiento de CO₂

La CCS se basa en tres grandes pasos:

1. Captura del CO₂ en plantas industriales o centrales termoeléctricas.

2. Transporte del CO₂ por tuberías o buques especiales.

3. Inyección y almacenamiento de ese CO₂ en formaciones geológicas estables.

Para esta última fase, las rocas sedimentarias que antes alojaban petróleo o gas natural se presentan como candidatas ideales. Ello se debe a su porosidad y permeabilidad, así como a la existencia de trampas geológicas y capas de rocas sello (cap rocks) capaces de evitar fugas hacia la superficie.

Algunas cifras ilustran su potencial:

• En un reporte de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), publicado en 2022, se calcula que la capacidad de almacenamiento geológico de CO₂ en formaciones sedimentarias a nivel mundial oscila entre los 8.000 y los 10.000 gigatoneladas (Gt). Para ponerlo en contexto, las emisiones globales anuales de CO₂ rondan las 36 Gt, según datos del 2023.

• Tan solo en Norteamérica, el Atlas de Almacenamiento de Carbono de América del Norte (NACSA, por sus siglas en inglés) sugiere que existe capacidad para inyectar varias centenas de gigatoneladas de CO₂ en cuencas sedimentarias profundas.

La experiencia en perforación, caracterización de reservorios y monitoreo adquirida durante décadas en la industria petrolera se traduce en un conocimiento que puede aprovecharse para diseñar y gestionar proyectos de inyección de CO₂. De hecho, hay proyectos pioneros como Sleipner en el Mar del Norte (operado por Equinor) o Weyburn en Canadá, que han demostrado la viabilidad técnica y económica de inyectar CO₂ en formaciones sedimentarias profundas durante períodos prolongados, con fugas insignificantes.

4. El hidrógeno: El combustible del futuro y su relación con la geología

4.1 La revolución del hidrógeno

El hidrógeno —en particular el llamado “hidrógeno verde”, producido a partir de fuentes renovables y electrólisis del agua— se ha convertido en una de las grandes apuestas para descarbonizar sectores industriales y de transporte pesado que son difíciles de electrificar (como la industria siderúrgica o marítima). La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) estima que la participación del hidrógeno en la matriz energética mundial podría alcanzar un 12 % hacia 2050, si las inversiones y las políticas de apoyo se mantienen.

No obstante, el hidrógeno tiene un gran reto: su almacenamiento. A temperatura y presión ambiente, es un gas muy ligero y voluminoso, lo cual encarece su transporte y dificulta su manejo seguro en grandes cantidades. Por ello, se han estudiado alternativas, desde el almacenamiento en tanques criogénicos hasta el uso de hidratos químicos. Sin embargo, en los últimos años ha cobrado un gran interés la posibilidad de inyectar hidrógeno en yacimientos geológicos profundos, aprovechando las mismas infraestructuras y conocimientos de la industria de hidrocarburos.

4.2 Por qué las formaciones sedimentarias pueden servir para el almacenamiento de hidrógeno

Cuando una roca sedimentaria posee porosidad suficiente —es decir, espacios entre los granos minerales— y un sello geológico que evite fugas, se convierte en un reservorio natural. Los expertos indican que muchas de las cuencas utilizadas históricamente para almacenar gas natural podrían readaptarse para guardar hidrógeno. Algunas ventajas y retos son:

• Ventajas:

  • Alta capacidad de almacenamiento, en comparación con depósitos superficiales o tanques presurizados.

  • Potencial de reutilizar infraestructura petrolera o gasífera (ductos, pozos, estaciones de compresión).

  • Experiencia acumulada de geólogos e ingenieros para caracterizar y supervisar la integridad de los reservorios.

• Retos:

  • Reactividad: El hidrógeno puede reaccionar con ciertos minerales y/o microorganismos presentes en la formación, ocasionando cambios de porosidad o la aparición de H₂S (sulfuro de hidrógeno).

  • Fugas: El hidrógeno es una molécula muy pequeña que puede migrar a través de sellos menos permeables que sí bloquean otros gases de mayor densidad; por lo tanto, se necesitan estudios detallados de integridad de la roca sello.

  • Coste: Aun con la infraestructura existente, la adecuación de pozos y redes de transporte requiere inversiones considerables.

Estudios recientes, como los realizados por el consorcio europeo Underground Sun Storage (2021-2023), prueban la viabilidad de inyectar mezclas de hidrógeno y gas natural en formaciones porosas a unos 1.000 metros de profundidad, en zonas de Austria. Estos proyectos piloto apuntan a que el aprovechamiento de rocas sedimentarias para almacenamiento de hidrógeno podría jugar un rol decisivo en el desarrollo de un mercado energético limpio, confiable y, sobre todo, escalable.

5. La transición de la geología del hidrocarburo a la geología del carbono y el hidrógeno

La posibilidad de utilizar las mismas cuencas geológicas tanto para extraer petróleo y gas como para almacenar CO₂ o hidrógeno pone en evidencia una interesante ironía: las rocas que durante décadas han sido explotadas para extraer combustibles fósiles, hoy pueden convertirse en aliadas para mitigar el impacto de las emisiones o para habilitar combustibles limpios.

5.1 Tecnologías punteras en la caracterización de reservorios

La caracterización de un reservorio de petróleo y gas, o la de un posible depósito para CO₂ o hidrógeno, parte de técnicas como:

• Sismología 3D y 4D: Permite generar modelos de alta resolución sobre la estructura interna de la roca y monitorear cambios en la saturación de fluidos a lo largo del tiempo.

• Perfiles de pozo (logging): Proveen información sobre densidad, porosidad, litología y presencia de fluidos.

• Modelado numérico: Simula el comportamiento de fluidos y la interacción roca-fluido-barrera.

• Ensayos de inyección piloto: Verifican, a escala de campo, la eficiencia de la roca en retener gases o líquidos y la ausencia de vías de escape significativas.

Estas metodologías, aunque concebidas para el mundo de los hidrocarburos, se aplican ahora a proyectos de CCS o de geologic hydrogen storage (almacenamiento geológico de hidrógeno). Lo mismo ocurre con la ingeniería de pozos: muchos de los diseños y técnicas de cementación que garantizan la integridad mecánica de las tuberías de producción se adaptan para la inyección y contención de gases no hidrocarburos.

5.2 Del negocio petrolero a la economía baja en carbono

Durante los últimos años, se ha observado un giro en el discurso de algunas grandes compañías de petróleo y gas, las cuales han invertido en proyectos de captura y almacenamiento de CO₂. Al menos ocho “supermajors” han destinado partidas de investigación para evaluar antiguos campos petroleros como reservorios potenciales. Por ejemplo, Equinor (antes Statoil) en Noruega lleva décadas inyectando CO₂ en el yacimiento de Sleipner, y también se muestra interesada en el almacenamiento de hidrógeno.

Según la consultora Rystad Energy, las inversiones globales en proyectos de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) superaron los 6.000 millones de dólares en 2022, y se proyecta que esa cifra se duplique hacia 2025. Mientras tanto, las inversiones en hidrógeno —tanto azul (producido a partir de gas natural con captura de CO₂) como verde (a partir de energías renovables)— se han incrementado en más de un 25 % anual desde 2020.

Para muchos expertos, esta transición se enmarca en la idea de una “economía baja en carbono”, donde las emisiones netas tienden a cero para la segunda mitad del siglo XXI. Las rocas sedimentarias podrían ser, irónicamente, el puente que permita sellar la brecha entre un ayer dominado por combustibles fósiles y un mañana impulsado por energías limpias.

6. Retos técnicos, económicos y ambientales

6.1 Monitoreo y verificación de la inyección

Un aspecto esencial en la inyección de CO₂ o hidrógeno en el subsuelo es asegurarse de que el gas permanecerá allí de manera estable por décadas o siglos. Esto implica la implantación de técnicas avanzadas de monitoreo, reporte y verificación (MRV), que incluyen mediciones sísmicas repetidas, seguimiento de cambios en la presión de los pozos y muestreos de aguas subterráneas para detectar cualquier fuga.

En el caso del CO₂, la presencia de agua salina en la matriz porosa promueve reacciones químicas que, con el tiempo, transforman parte del CO₂ en minerales carbonatados estables. En Islandia, por ejemplo, el proyecto CarbFix ha logrado mineralizar CO₂ inyectado en basaltos, un proceso que, aunque no es idéntico en rocas sedimentarias, también puede ocurrir en menor escala según la litología y la geoquímica local.

6.2 Costes y barreras económicas

Otro gran desafío es de tipo financiero. La Agencia Internacional de la Energía señala que la CCS aún no ha escalado al nivel de competitividad que se requiere para bajar la curva de emisiones globales de manera significativa, en parte por los costes elevados y la falta de esquemas robustos de incentivos o impuestos al carbono. Algo similar ocurre con el almacenamiento de hidrógeno, una tecnología emergente con escasos proyectos a escala industrial.

No obstante, la experiencia reciente en energías renovables —solar y eólica— nos muestra que los costes pueden descender de forma vertiginosa cuando las políticas públicas y la innovación se alinean. Hace una década, la energía solar era significativamente más cara que la de fuentes convencionales; hoy, en muchas regiones del mundo, es la opción más económica. Es posible que ocurra algo similar con la captura de CO₂ y la inyección de hidrógeno si se implementan marcos regulatorios y se avanza en la estandarización.

6.3 Consideraciones ambientales y sociales

La inyección de gases en el subsuelo requiere de un manejo cuidadoso para evitar sismicidad inducida y posibles afectaciones a los ecosistemas locales. Asimismo, las comunidades vecinas a estos proyectos deben ser incluidas en la planificación y en la toma de decisiones, de modo que se mitiguen miedos y se construya confianza.

En un mundo cada vez más consciente de la justicia social y ambiental, proyectos de este tipo no pueden implementarse de manera impositiva. Más bien, deben concebirse como parte de una transición justa, donde el conocimiento geológico y la tecnología estén al servicio del bien común, y no sólo de intereses corporativos.

7. Proyecciones y tendencias: Hacia una geología del porvenir

La transformación del sector energético ha suscitado la inquietud de muchos geólogos e ingenieros de reservorios, pues se habla de que la demanda de petróleo alcanzaría un pico a mediados de la década de 2020 o 2030. ¿Qué ocurrirá con su área de especialización en una hipotética era pospetrolera? Es probable que la geología del carbono —centrada en la mitigación del CO₂— y la geología del hidrógeno —abocada a la producción, transporte y almacenamiento de este vector energético— se consoliden como campos emergentes y altamente demandados.

Las principales tendencias que destacan en informes del sector y publicaciones académicas recientes incluyen:

1. Desarrollo de centros integrales de carbono: Varios países avanzan hacia la creación de “hubs” de captura y almacenamiento, donde múltiples emisores de CO₂ (plantas de cemento, siderúrgicas, petroquímicas) se conectan a un sistema de transporte común y un reservorio geológico compartido.

2. Mejora de la eficiencia en la captura: La investigación en materiales adsorbentes y membranas para la separación de CO₂, así como en procesos de combustión oxicombustible, busca abaratar costes y reducir la huella energética de la CCS.

3. Iniciativas de almacenamiento de hidrógeno: Empiezan a proliferar los proyectos piloto de inyección de hidrógeno en yacimientos agotados de gas natural, cavernas salinas y formaciones sedimentarias con la idea de servir de buffer o “batería estacional” para el sistema energético.

4. Sinergia con las renovables: El hidrógeno verde, producido por electrólisis con energías limpias, puede almacenarse en el subsuelo durante los meses de baja demanda y extraerse en picos de consumo o cuando la producción renovable no es suficiente. Esto abre una puerta a la gestión eficiente de la intermitencia de la eólica y la solar.

8. Reflexiones: El sustrato cultural de la geología

Podría vislumbrarse el asombro ante una humanidad que, en su afán de progreso, desentierra la materia orgánica fosilizada de millones de años y libera su energía en el lapso de unas cuantas décadas. Aparecería la tensión entre la necesidad de subsistencia, la conciencia social y la posibilidad de que la tecnología sea un arma de doble filo. Este trasfondo literario, al integrarse con la mirada científica, invita a hacernos preguntas fundamentales:

• ¿No nos enseña la historia geológica del planeta a respetar los ritmos profundos de la Tierra, frente a la inmediatez con la que solemos actuar?

• ¿Acaso no sería coherente que las mismas formaciones que nos han llevado al borde de la crisis climática ofrezcan ahora un salvoconducto para atenuar sus efectos y explorar nuevas rutas energéticas?

• ¿Qué significa, en términos culturales, apropiarse de la geología como una parte integral del tejido social y no solo como un recurso a explotar?

Las rocas sedimentarias nos hablan de la lentitud, de la acumulación de capas, de la transformación que lleva eones. Ese sustrato geológico, que a ratos parece inerte, en realidad registra la vida y la muerte de incontables organismos que, al descomponerse, dieron origen a los combustibles fósiles. Ahora, nos hallamos en un punto crítico de la historia humana, en el que necesitamos decidir cómo gestionamos esa herencia geológica.

9. Casos concretos y ejemplos de innovación

Para ilustrar la realidad de esta transición, conviene mencionar algunos proyectos y regiones que ya marcan pauta:

1. Noruega: El Proyecto Northern Lights es una iniciativa pionera de almacenamiento de CO₂ en el subsuelo marino, parte del clúster de captura y almacenamiento conocido como Longship. Se proyecta que, para 2030, pueda almacenar hasta 5 millones de toneladas de CO₂ al año, procedentes de industrias europeas.

2. Reino Unido: En la región del Mar del Norte, antiguas plataformas de extracción de petróleo podrían reconvertirse en estaciones de inyección de CO₂ o almacenamiento de hidrógeno. El gobierno británico ha anunciado compromisos para reducir sus emisiones en un 78 % hacia 2035 (respecto a niveles de 1990), y la CCS juega un rol esencial para lograrlo.

3. Canadá: El proyecto Quest de captura y almacenamiento de CO₂, gestionado por Shell, ha inyectado más de 6 millones de toneladas de CO₂ en formaciones salinas profundas en Alberta. Además, se investigan antiguos yacimientos de gas como posibles sitios para almacenar hidrógeno.

4. Estados Unidos: Las cuencas sedimentarias del Golfo de México y la región de los Apalaches se consideran potencialmente enormes almacenes de CO₂. Varios estados, como Texas y Luisiana, evalúan políticas para atraer inversiones en infraestructura de captura y almacenamiento.

5. Europa Central: Iniciativas de almacenamiento de hidrógeno en cavernas salinas, principalmente en Alemania y Austria, han demostrado la factibilidad de inyectar y extraer hidrógeno a escala piloto. Estas cavernas, si bien no son rocas sedimentarias en el sentido clásico (son formaciones de halita), ejemplifican la tendencia a aprovechar la geología para abastecer la red energética de manera flexible.

10. Implicaciones para la sociedad y la formación profesional

La transformación de la geología de hidrocarburos en geología de almacenamiento limpio conlleva implicaciones académicas, laborales y éticas. Universidades de prestigio, como la Universidad de Texas en Austin, la Universidad de Aberdeen en Escocia y la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), han comenzado a rediseñar planes de estudio para formar geólogos e ingenieros con competencias tanto en exploración de hidrocarburos como en CCS y almacenamiento de hidrógeno.

En el ámbito laboral, empresas de servicios y consultorías especializadas en geología petrolera están diversificando su oferta. Muchas ofrecen ahora estudios de viabilidad para la inyección de CO₂, diseño de infraestructura para hidrógeno e incluso desarrollan software de simulación adaptado a estas nuevas aplicaciones.

Por otro lado, la sociedad civil también se ve interpelada. Entender las dinámicas del subsuelo y la magnitud de los desafíos climáticos puede fomentar el debate público sobre cuáles fuentes de energía apoyar y cómo garantizar la seguridad ambiental. El periodismo científico, la divulgación en museos geológicos y los foros ciudadanos sobre la transición energética adquieren relevancia insoslayable.

11. Futuro y trascendencia: Entre la cautela y la esperanza

La humanidad avanza hacia un cambio de paradigma en la forma de producir y consumir energía. Si bien la urgencia climática nos empuja a acelerar la adopción de energías renovables, también existe la conciencia de que el petróleo y el gas seguirán presentes en la economía global por algunos años o décadas más. En ese interregno, la capacidad de las rocas sedimentarias para sellar CO₂ o almacenar hidrógeno podría marcar la diferencia entre un calentamiento global incontrolable y una transición manejable hacia un mundo descarbonizado.

El reto mayor radica en no perder la perspectiva de la sostenibilidad. La CCS y el almacenamiento de hidrógeno no son varitas mágicas: exigen controles rigurosos, inversión continuada, transparencia y un marco normativo que oriente las acciones hacia el bien común. En última instancia, la Tierra no se adaptará a nuestros caprichos; somos nosotros quienes debemos amoldarnos a sus límites físicos y a sus ritmos, en los que un millón de años puede ser apenas un abrir y cerrar de ojos geológico.

12. Conclusiones: Una mirada integral al futuro energético

En suma, las rocas sedimentarias, por siglos fuente de hidrocarburos y base del progreso industrial, se alzan ahora como una pieza central en la estrategia global para enfrentar la crisis climática. Su capacidad para retener CO₂ y para servir de receptáculo de hidrógeno abre la puerta a soluciones transicionales que, bien administradas, pueden acelerar la llegada de un modelo energético limpio y sostenible.

• Desde la perspectiva geológica, contar con datos precisos de porosidad, permeabilidad, presión de fractura y sellos es fundamental para evitar riesgos de fugas y para calcular la capacidad de almacenamiento real.

• Desde la perspectiva tecnológica, se requiere innovación continua en procesos de captura de carbono, desarrollo de electrolizadores más eficientes y métodos de monitoreo de la inyección subterránea.

• Desde la perspectiva económica y política, hay que forjar incentivos adecuados, normas claras y una gobernanza incluyente que garantice la seguridad y el éxito de proyectos a gran escala.

• Desde la perspectiva cultural y social, resulta urgente promover la educación y la comunicación pública sobre estos temas, así como la participación de las comunidades en la planificación de proyectos que inciden en su entorno.

En última instancia, la historia profunda de la Tierra se entrelaza con nuestra propia historia. Allí, en el subsuelo, yace el legado fósil que impulsó nuestro desarrollo, pero también las claves para un porvenir que honre la vida y la diversidad del planeta. Así como esas rocas se formaron capa tras capa, la transformación social y tecnológica requiere el apilamiento de voluntades, visiones y aprendizajes. Solo así, en un gesto de reconciliación con lo que somos y con lo que hemos sido, podremos transitar hacia una relación más armónica con la Tierra.

Fuentes y referencias para profundizar

1. IPCC (2021-2022). Sexto Informe de Evaluación (AR6). Sección sobre reducción de emisiones y escenarios de captura de carbono.

2. AIE (2022). Special Report on Carbon Capture, Utilization and Storage. Datos sobre la capacidad global de almacenamiento en formaciones sedimentarias.

3. EIA (2023). International Energy Outlook. Estadísticas de consumo de combustibles fósiles.

4. IRENA (2021-2023). Global Hydrogen Reports. Proyecciones sobre la expansión del hidrógeno verde.

5. Atlas de Almacenamiento de Carbono de América del Norte (NACSA). Estudios sobre la capacidad de inyección en cuencas sedimentarias de EE. UU. y Canadá.

6. Underground Sun Storage Project (2021-2023). Investigaciones europeas sobre inyección de hidrógeno en formaciones subterráneas.

7. CarbFix (2021-2022). Proyecto islandés de mineralización de CO₂, con resultados en basaltos que inspiran estudios en otras litologías.