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YPF: es la termodinámica, estúpido

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—A partir de este momento, hagamos lo que hagamos, el Titanic se irá a pique.

—¡Pero este barco no puede hundirse!

—Está hecho de hierro, señor. Le aseguro que sí puede. Y lo hará. Es una certeza matemática.

Una escena de la película “Titanic” de James Cameron, 1997.

Se dice que una de las grandes falencias humanas para anticipar problemas futuros es su incapacidad para comprender la función exponencial. Habría que agregar a esto, su incapacidad para comprender como las leyes de la economía no escapan al Segundo Principio de la Termodinámica.

Hay que decir, que nuestra época es completamente adicta y dependiente de la energía. La energía abunda en el Universo, pero sólo aquella que es capaz de realizar un trabajo es la que sirve1. Con el petróleo, nos hemos acostumbrado a obtenerla demasiado fácilmente.

Desde el punto de vista de la física, “trabajo” es aquello que se manifiesta cuando se crean, procesan y transforman productos, se construyen edificios y caminos, se translada gente y mercaderías, o se genera luz, calor o frío, etc. Por lo tanto, toda actividad económica depende de que haya energía disponible. El crecimiento es el aumento de la actividad económica, es decir de todas esas actividades que irre­me­dia­ble­men­te demandan energía. Tanto se influyen, que existe una conocida relación entre crecimiento económico y consumo de energía: son curvas que se calcan una a la otra2.

image [Fuente]

Hoy se debate sobre la política energética de los últimos años en Argentina: el gobierno denuncia a Repsol por su previsible estrategia depredadora de recursos —vaciando pozos e invirtiendo poco en encontrar nuevos—, y los críticos, denuncian al gobierno por avalar esta política cortoplazista —o sea, haberse conformado con las abundantes retenciones o regalías en las épocas de exportación a precios internacionales en alza. Todos, sin embargo, acuerdan en un punto: las cifras marcan un descenso constante en la producción argentina de petróleo desde hace varios años, y nuestro país, de ser exportador de hidrocarburos, ahora debe importar una importante proporción para su propio consumo. Todos dan por hecho también, graciosamente, que la posibilidad de producir más o menos hidrocarburos, es sólo consecuencia de aciertos o errores en las decisiones económicas: la mayor o menor inoperancia de los funcionarios de turno, o la mayor o menor codicia empresarial, etc.

Pero ni críticos, ni propios, se detienen a analizar esta sutileza: cuál es la disponibilidad futura de los hidrocarburos. En las actuales circunstancias, el recurso depende tanto de decisiones económicas, como la flotabilidad del Titanic dependía de las decisiones de la tripulación después de chocar con el iceberg: la evolución del proceso se explicaba, más bien, con el Teorema de Arquímedes. Análogamente, poco podrá incidir Kicillof o De Vido en las cifras futuras de producción de YPF, en especial, cuando su destino ya ha sido escrito hace más de medio siglo, por un texano llamado M. King Hubbert. Pero empecemos por el principio.

El profeta del fin

imageM. King Hubbert, en los 50 elaboró un modelo para predecir la disponibilidad de combustibles fósiles.

Marion King Hubbert fue un geofísico empleado por Shell que se dedicó a investigar la disponibilidad futura de petróleo y gas. Descubrió que la producción de petróleo de una reserva experimenta una evolución parecida a una campana de Gauss: se inicia con un ritmo lento, luego se incrementa rápidamente hasta alcanzar un cénit o máximo —cuando la mitad del petróleo ha sido extraído— y a continuación la producción decae, primero lento y luego rápidamente. Es importante entender que el petróleo no se acaba nunca, sino que cada vez se hace más difícil de extraer: como un tubo de dentífrico vaciándose, siempre le queda algo más, pero al final el esfuerzo por extraer una ínfima cantidad de pasta, ya no vale el intento.

En 1957 Hubbert presentó una predicción que anticipaba como a finales de la década del 60 o inicios del 70, la producción de petróleo en Estados Unidos llegaría a su máximo y luego comenzaría a decaer. Lógicamente en los optimistas años cincuenta, esto fue recibido entre la burla y el escepticismo. Pero exactamente en el año 1970 la producción en Estados Unidos llegó a los 10.200.000 barriles por día y jamás pudo superarse esa marca. La producción comenzó a declinar. Hubbert se hizo famoso y pocos años despues, la Academia de Ciencias estadounidense reconoció la validez de su predicción.

imageProducción de petróleo en Estados Unidos vs. la predicción de Hubbert. Fuente US Energy Information Administration vía wikipedia

Siguiendo el mismo modelo, Hubbert predijo el pico mundial de producción de petróleo para 1995. Cuando pasado ese año la producción seguía en aumento muchos postularon que la teoría del pico de Hubbert o peak oil, no podía aplicarse a escala mundial, porque había más factores a considerar, y que entonces teníamos petróleo para rato. En 2006 se produjo un pico en la producción mundial, y luego se amesetó en un declive suave. En 2010 la Agencia Internacional de Energía reconoció el hecho. Pero ese no es el problema principal.

Medio tanque lleno

Podría plantearse, que estando en el pico de producción, según Hubbert, tan sólo se ha gastado la mitad de la reserva, o sea, queda bastante todavía: visto así, estar en el “peak oil” de la curva no parece gran cosa. Si estuviéramos hablando de un auto, tendríamos el tanque lleno hasta la mitad, ¿quién se desespera por eso?. Si la primera mitad alcanzó para todo el siglo pasado y un poco más, todavía nos queda la segunda para seguir viaje y, por ejemplo, terminar de desarrollar y consolidar las energías alternativas para reemplazar el petróleo antes que se acabe. Suena tranquilizador. Grave error. Bienvenidos al mundo de las funciones exponenciales. Para trazar una analogía correcta deberíamos imaginar que nuestro auto crece de tamaño exponencialmente —y por ende, su consumo—, aunque el tanque de nafta permanece del mismo tamaño… cuando lleguemos a medio tanque, el auto consumirá bastante más que al inicio ¿pero cuánto más?. Ahí es donde falla nuestra intuición con respecto al crecimiento exponencial.

Una economía que crece, supongamos, apenas un 3% anual (que es cercano al promedio mundial de las últimas décadas), se duplica al cabo de 23 años y medio, esto significa que si hoy consume 100 unidades de energía por año, en dos décadas consumirá 200 y en otras dos, 400. Por lo tanto, si sus reservas energéticas se han consumido hasta la mitad, por ejemplo, al cabo de 5 períodos —117 años—, toda la mitad restante se consumirá en el siguiente lapso, es decir, en apenas 23 años. ¿Por qué tan rápido? porque una economía que crece a un ritmo exponencial, cada nuevo período en que se duplica produce —y consume— un valor igual a la suma de todo lo anterior, ¿hace falta un grafiquito? cuente los rectángulos amarillos y los grises si no me cree…

imageCada columna representa un período donde los valores se duplican en una función exponencial (con un crecimiento del 3% este período equivale a 23 años). Si contamos las unidades para hacer una aproximación, el quinto período (gris), equivale la suma de los anteriores (amarillo). (La unidad que falta se completa con el area bajo la curva que continua hacia la izquierda). Por esta razón la mitad de las reservas petroleras actuales alcanzan para tan poco en comparación con la mitad consumida durante todo el siglo XX.

Mientras estemos dentro de la fase ascendente de la curva de Hubbert, el incremento de la producción del petróleo puede acompañar la demanda y no hay problemas de escasez. Si se compara la “curva de palo de hockey” del crecimiento exponencial, y el lado izquierdo de “la campana” de Gauss, existe una notable similitud:

imageFunción exponencial (crecimiento del PBI), Campana de Gauss (producción de petróleo)

En ese período de coincidencia entre demanda y producción, simplemente se harán más inversiones destinadas a la industria del petróleo para descubrir y explotar nuevos pozos y adecuar la producción al ritmo que necesite la economía, entonces, el problema es puramente económico, sólo depende de que los recursos estén bien asignados. Pero pasado el cenit, la curva de producción no sólo se desacopla bruscamente de la de crecimiento, sino que pronto cae en picada. Por más inversiones que se hagan, no se puede revertir la tendencia decreciente. Pero llegado este punto, ni siquiera vale la pena preocuparse por la corta duración de las reservas. Hay otro problema más urgente: el ritmo de producción. La mitad que aún sigue disponible en los yacimientos, no se puede extraer al ritmo que necesita la economía. Es el problema del tubo dentífrico, cada vez cuesta más sacar menos. Si usamos el ejemplo del auto, poco importa calcular cuánto nos durará el combustible, el problema aquí y ahora es saber si el tanque será capaz —o no— de mandarle al carburador la nafta al ritmo necesario para que el motor siga andando. Si no, el motor se apaga.

El cenit argentino

El gráfico de producción de petróleo para la Argentina es bastante claro sobre en que lugar de la curva nos encontramos…

imageProducción de petróleo en Argentina, 1911-2011. Fuente Instituto Argentino del Petróleo y Gas.

Argentina llegó a su cenit en 1999, sólo que su propia demanda de energía era tan inferior a su capacidad de producción, que podía exportar alrededor de la mitad de lo que producía. Durante la primer década del nuevo milenio Argentina fue exportando cada vez menos, hasta que en 2011 ya era importador neto de gas natural. Mientras la curva de la demanda aumenta, la de producción cae: la brecha se ensancha rápidamente.

Lo que no se lee en las noticias, es que el problema de la baja producción propia ya no es una cuestión de economía e inversión, por más buena gestión que haya, existe un límite geológico inexorable que la Argentina ya ha cruzado. Lógicamente, el país siempre tiene la posibilidad de importar para suplir la diferencia, pero tratándose de un problema global ¿de donde importará el mundo cuando la producción decaiga en todas partes?

Profetas y variables futuras

Thomas Malthus predijo en su célebre “Ensayo sobre el principio de la población” el inminente colapso mundial debido al crecimiento exponencial de la población en contradicción con el crecimiento lineal de los recursos. Claro que lo dijo en… 1798. Ya pasaron más de dos siglos y la profecía aun no se cumplió. Es un ejemplo recurrente para desactivar discursos alarmistas: los cálculos de Malthus no estaban mal, sólo que como todo profeta carecía justamente de las variables futuras. Hubo nuevos recursos tecnológicos no contemplados que incrementaron enormemente la productividad, y cierto descenso en el ritmo del crecimiento poblacional por causas culturales, que no habían sido incluídos en la ecuación.

En el caso de la energía, la visión optimista espera que los recursos tecnológicos del futuro solucionen el problema y que las energías renovables, finalmente sustituyan al petróleo. Es una postura razonable, ya que la experiencia histórica indica, que en los últimos siglos la innovación como factor determinante, introdujo nuevos variables y recursos imposibles de imaginar para la generación precedente. Aunque es cierto también, que el hombre no salió de la edad de piedra porque se hayan agotado las piedras. Cada nueva técnica o invento, simplemente dejaba obsoleto lo anterior. Pero era la obsolescencia y no la escasez, lo que determinaba la decadencia. El desafío actual, al parecer, no tiene precedente.

Hasta ahora, el siglo XXI todavía no ha revelado una solución efectiva y escalable para reemplazar a los combustibles fósiles. Si fuera así, los capitales estarían fluyendo en esa dirección, no por una súbita conversión ambientalista, sino para captar las elevadas rentas futuras de un producto, como la energía, que tiene asegurado un alto nivel de demanda siempre creciente. Todas las renovables, por el momento, siguen estando en el terreno de las promesas con una incidencia mínima en la producción.

imageMatriz de consumo energético mundial en 2006. Fuente: datos de Agencia Internacional de Energía y BP vía wikipedia

El salvavidas de los no convencionales

El salvavidas enérgetico por ahora se llama “hidrocarburos no convencionales”. En el caso del “gas no convencional” (o “shale gas”), imagine lo siguiente: una piedra sólida, en la profundidad de la tierra, pero con algunas burbujas microscópicas de gas atrapado en su interior. En comparación con la época del gas surgente ardiendo en la boca del pozo, o del crudo brotando espontáneamente, los no convencionales son como la técnica avanzada para sacar lo último del tubo de dentífrico que creíamos vacío. Nótese que en realidad el petróleo no se ha agotado y está lejos de hacerlo —quedan enormes reservas ¡el 50% o más!— pero todos los pozos extrayendo a todo ritmo, al estar en fase declinante la mayoría, no alcanzan para cubrir la demanda. Tan delicada es esta cuestión, y tan peligrosa la brecha que se abre, que se empieza a tratar de sacar hidrocarburos desde donde no hay, y a cualquier costo ambiental.

Sin embargo, esta es la única solución que la tecnología presente ha podido brindar en forma efectiva. Según los optimistas de shale oil el cenit de 2006 se ha corrido varios años hacia el futuro. Pero por más inversión que se realice o mejoras tecnológicas que se apliquen en la explotación de los hidrocarburos no convencionales, no puede pasarse por encima de los límites de la termodinámica. Obtener la energía, paradójicamente implica un consumo de energía.

Tasa de retorno energético

A principios de siglo el petróleo era tan fácil de extraer que sólo con la energía de un barril se extaían otros 100. A finales de siglo pasado, se obtenían solamente 10. Esta disminución refleja la mayor dificultad para extraer el crudo a medida que las reservas disminuyen: para hacerlo llegar a la superficie, primero sólo había que taladrar un poco y esperar que aflore el chorro de petróleo, luego hubo que perforar a mayor profundidad, luego en áreas difíciles que elevaban costos, luego se necesitó bombear más y más… cada paso consume más energía en el proceso y lo hace más ineficiente debido a la inversión energética que requiere la extracción.

En el caso de los no convencionales se necesita, por ejemplo: inyectar cemento en profundidad para proteger los acuíferos, explosivos para fracturar la roca y abundante agua y arena a presión… para obtener, literalmente, gas o petróleo de las piedras, y todo eso en una perforación a gran profundidad. Por otro lado, en Canadá existen abundantes reservas de algo llamado “arenas bituminosas”, que no son otra cosa que arena mezclada con alquitrán, de donde puede extraerse petróleo con procesos especiales utilizando mucho gas y vapor de agua. También se han descubierto nuevas reservas de crudo convencional… pero debajo del lecho marino, lo cual requiere de costosos procesos para extraerlo.

Hay que señalar también, que este tipo de explotación involucra otros problemas3 como: el uso en los yacimientos de recursos valiosos como el agua, la incorporación al medio ambiente de substancias altamente contaminantes no degradables, el uso de explosivos en la corteza terrestre, la generación de más CO2, y la necesidad de métodos de extracción peligrosos (como lo demostró el accidente en el Golfo de México), que colocan a toda esta gama de opciones viabilizadas por los altos precios del crudo, entre los yacimientos con mayor riesgo ambiental (en el documental “Gasland” se divulgan los riesgos de la explotación de shale-gas, según la experiencia estadounidense).

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En realidad estas novedosas técnicas, en general, no son nada novedosas, algunas existen desde hace mucho, sólo que por costosas y poco eficientes no daban ganancias con los precios bajos, y se descartaban en favor de los yacimientos convencionales: como si fueran manzanas en un árbol, primero se toman las que están más a la mano, y recién cuando se acaban, se va por las más altas. Invirtiendo el razonamiento puede deducirse, que cuando veamos a los cosechadores esforzándose por tomar las manzanas más altas, incluso aquellas que son casi imposibles de alcanzar, es indicio claro que las manzanas realmente se están acabando y no hay con qué reemplazarlas.

La relación 1/100 o 1/10 antes mencionada, se denomina “Tasa de Retorno Energético”, y significa cuánta energía es necesaria para obtener más energía. Lógicamente cuando se invierte una unidad de energía y solo se obtiene otra, el rendimiento del proceso desde el punto de vista termodinámico es nulo, y no hay entrega de energía aprovechable. Aunque los precios altos cierren la ecuación económica en el corto plazo, no pueden cerrar la ecuación termodinámica: una baja tasa de retorno energético indica la inviabilidad del recurso como solución al problema de la escasez de energía. En el caso de los no convencionales, por cada unidad de energía utilizada para la extracción, tan sólo se obtienen entre 2 y 5 unidades. ¿Realmente la energía necesaria para partir una piedra en mil pedazos, es menor que la que proporcionarán las burbujas microscópicas de gas en su interior?

La vaca muerta

Vaca Muerta” es el sugestivo nombre del yacimiento descubierto por Repsol/YPF en 2011. Gran promesa energética para Argentina —colocaría al país entre los primeros puestos de productores de gas no convencional del mundo— es señalada como una de las causas centrales que llevaron al gobierno a decidirse por la nacionalización de las acciones de Repsol. Se calcula que su valor potencial asciende a más de 100.000 millones de dólares. Sin embargo, Repsol ha dejado trascender una pretensión de apenas 10.000 millones por su participación accionaria en una empresa con semejante hallazgo en su haber. También han circulado noticias sobre la intención de Repsol de vender YPF antes de la intervención estatal ¿por qué tan poco interés ante una perspectiva tan prometedora? Ocurre que Vaca Muerta es un yacimiento no convencional o sea, como tratar de sacar gas de las piedras. La explotación se justifica mientras los precios sean estratosféricos.

Pero más allá de lo atractivo o no del negocio, el dato más significativo necesario para poner todo el debate en perspectiva, probablemente ni sea mencionado en las sesiones legislativas de estos días en el Congreso ¿cuál es su tasa de retorno energético?

Vaca Muerta representa a escala local, las dudas sobre los no convencionales a nivel mundial, ¿están realmente extendiendo los límites del petróleo por algunas décadas más y trayendo un nuevo lapso de abundancia, o son el síntoma de agotamiento definitivo de la capacidad de producción de hidrocarburos al ritmo de la demanda actual? Es decir ¿es realmente la innovación tecnológica que habia quedado fuera de los cálculos pesimistas, o es sólo un viejo recurso conocido, que en las épocas de abundancia era descartado por inviable, aceptable unicamente para momentos de desesperación? Además, si los grandes capitales de inversión energética se dirigen a explotaciones tan poco productivas, costosas y riesgosas, ¿cuál es el desempeño de las energías alternativas (solar, eólico, geotérmico etc), como alternativa real para reemplazar a los combustibles fósiles en su totalidad?

De elástico a rígido

A pesar de las expectativas optimistas sobre los hidrocarburos no convencionales que promueven los gobiernos y la industria, la realidad indica que dicho tipo de explotación es viable sólo por los altos precios del petróleo actuales. Pero esto abre una paradoja: si los precios están altos, es porque la demanda está por encima de la oferta, es decir la producción no puede seguir el ritmo. Pero si el precio baja porque la promesa del shale oil cubre la demanda, sus costosos yacimientos pierden viabilidad económica y dan pérdidas…

En la revista Nature, James Murray y David King, en el artículo “Climate policy: Oil’s tipping point has passed”, analizan la relación demanda/producción a través de la evolución del precio del petróleo en la última década. Su conclusión es que a partir de 2005/2006 la oferta ha pasado de un comportamiento elástico a uno inelástico ¿qué significa esto? que antes de 2005/2006 el aumento de la demanda provocaba un aumento de la producción y por lo tanto el precio se equilibraba (oferta elástica), pero luego de esa fecha, los precios comenzaron a aumentar frente a la presión de la demanda (oferta inelástica), lo cual implica que no se pudo incrementar la producción.

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Las cinco fases de la muerte

Elisabeth Kübler Ross fue “una de las mayores expertas mundiales en la muerte”. Nacida en suiza y radicada en Estados Unidos, se graduó como psiquiatra y se dedicó a tratar a personas moribundas. Describió las cinco fases por las que pasa todo individuo cuando se entera que va a morir, que se conocen como “modelo Kübler Ross”: negación, ira, negociación, depresión y aceptación.

El agotamiento de los combustibles fósiles y el impacto que implica para el sistema actual, a saber, la ausencia de una fuente de energía barata, abundante y fácil de obtener, es un desafío inédito que no tendrán que enfrentar nuestros nietos o hijos, lo tendremos que enfrentar nosotros mismos dentro de muy poco tiempo —excepto que ocurra algún milagro en el medio. Podría afirmarse que la gente común ni siquiera ha ingresado a la primera etapa del “modelo Kübler Ross”, aún estamos en la etapa cero, la ignorancia. Nuestros gobernantes y especialistas en temas energéticos, más al tanto de las implicancias de la escasez, aún siguen en la etapa negación.


Notas

image[1] Una buena analogía para entender algunos conceptos de la termodinámica: La idea de que la materia-energía de baja entropía es el recurso esencial natural, exige alguna explicación. Esto se puede estipular fácilmente con una breve exposición de las leyes de la termodinámica, según el adecuado símil tomado de Georgescu-Roegen. Considérese un reloj de arena. Es un sistema cerrado en el que no entra ni sale arena. La cantidad de arena en el reloj es constante; la arena ni se crea ni se destruye en ese reloj. Esta es la analogía de la primera ley de la termodinámica: no hay creación ni destrucción de la materia-energía. Aunque la cantidad de arena en el reloj es constante, su distribución cualitativa está constantemente cambiando: la cavidad inferior se va llenando, mientras la cavidad superior se vacía. Esta es la analogía de la segunda ley de la termodinámica, en la que la entropía (que es la arena de la cavidad inferior) aumenta constantemente. La arena de la cavidad superior (la baja entropía) es capaz de hacer un trabajo mientras cae, como el agua en la parte superior de una catarata. La arena en la cavidad inferior (alta entropía) ha agotado su capacidad de realizar un trabajo. El reloj de arena no puede darse la vuelta: la energía gastada no puede reciclarse, a menos que se emplee más energía en ese reciclaje que la que será desarrollada por la cantidad reciclada. Como se ha explicado antes, tenemos dos fuentes del recurso esencial natural, el solar y el terrestre, y nuestra dependencia ha cambiado de la primera a la segunda. En “For the Greater Common Good” Herman Daly y John Cobb Jr. Beacon Press, 1989. Fuente. Y no se pierdan este cuento de Asimov sobre la entropía.

[2] Muchos países desarrollados presumen sobre haber llegado a este desacople, sin embargo es también cierto que la deslocalización de industrias hacia países de la periferia, mejora sus estadísticas energéticas, transfiriendo el consumo a otro país. Pero desde el punto de vista global, esto significa nada más una distribución mas heterogénea de la intensidad energética de cada país, pero no afecta la medida global.

[3]Se hace una perforación multidireccional, que llega a la formación y luego es dirigida hacia donde uno quiera. Hay que hacer fracturas en la roca, donde se introduce agua a presión y se inyectan arenas de fractura. Para que ese material quede allí abajo y no retorne, se necesita una cantidad importante de químicos muy específicos. Básicamente, se trata de llegar hasta cada poro para buscar el recurso […] Las arenas de fractura son diseñadas en algunos casos a medida de la roca que se quiere explotar, y las pruebas de verificación que requieren son muy costosas. Lo mismo sucede con los químicos. En ambos casos se necesitan muchísimos ingenieros que conozcan la roca al detalle. También se requieren millones de litros de agua por pozo, porque el caño tiene kilómetros, y por locación hay muchos pozos. Cuando esa agua sale, es necesario tratarla. Todo el proceso supone un consumo energético muy importante. En términos muy generales, se estima que la inversión inicial para los recursos no convencionales es entre una y cinco veces más alta, y que el costo de operación, entre dos y tres veces más elevado. De todas formas, los costos asociados a la remediación ambiental son muy difíciles de estimar. El precio del gas no convencional extraído sería menor que el que se paga actualmente por traerlo importado. En Página/12, “Una oportunidad no convencional”


There’s No Tomorrow” es una animación de media hora que explica amenamente, los graves problemas derivados del agotamiento del petroleo y demás recursos, que no pueden satisfacer las demandas del crecimiento.


foto dentífrico de aquí