La demanda de energía de la sociedad se basa principalmente en el petróleo y el gas, que son recursos finitos. Las tecnologías futuras podrían reducir el consumo de energía, pero hasta entonces, los recursos existentes deben gestionarse con cuidado. El director del Centro de Investigación de Ingeniería de Petróleo Ali I. Al-Naimi en KAUST Tadeusz Patzek está utilizando la física para abordar este desafío al modelar la producción de gas a partir del fracking.

Patzek y sus compañeros de trabajo describen dos visiones del consumo energético global. Los optimistas creen que la población humana, El uso de energía y las economías pueden seguir creciendo exponencialmente porque los seres humanos seguirán inventando formas innovadoras de sobrevivir. Otros, sin embargo, tenga en cuenta que la Tierra impone límites claros al crecimiento, lo que significa que la producción de energía alcanzará su punto máximo antes de disminuir.

De hecho, la producción de petróleo y gas ha alcanzado picos en el pasado, pero estos han sido usurpados por el descubrimiento de nuevas reservas y tecnologías para extraer combustibles de áreas previamente inaccesibles. El nuevo proceso más complejo y controvertido es el fracking (fracturación hidráulica) de los lechos oceánicos antiguos llamados formaciones de lutitas. El fracking consiste en inyectar agua a alta presión y arena en capas de esquisto a varios kilómetros bajo tierra, produciendo fisuras que liberan hidrocarburos atrapados.

"Mis coautores, Scott Tinker y Michael Marder, y yo, trabajó en un proyecto de la Fundación Sloan, cuyo objetivo era modelar la recuperación de gas de las lutitas en los EE. UU. con un detalle sin precedentes, "dice Patzek. En lugar de aplicar simulaciones de pozos de gas existentes, que son complejos y requieren mucho tiempo de ejecución, los investigadores se inspiraron en lo elegante, modelos simples de física de la materia condensada, como los que gobiernan el transporte de electrones a bajas temperaturas.

Su modelo resultante requiere muy pocos parámetros para modelar la difusión de gas fuera de los pozos de fracking, y los investigadores lo validaron al predecir con precisión la producción de 14000 pozos de gas en los EE. UU.

En general, el estudio mostró que solo el 10-20% del gas natural en los campos de fracking se extrae con las técnicas actuales. Esto sugiere que, mientras que las mejoras técnicas podrían prolongar la vida útil del fracking como fuente de combustible útil, la inundación de gas predicha por algunos industriales aún no está garantizada.

Patzek no dirá si es optimista o pesimista con respecto al fracking. "Yo tampoco, ", dice." Soy un científico, y mi visión de la naturaleza se rige estrictamente por la química y la física de los procesos en cuestión. Sin embargo, También soy un ávido ambientalista, y desde esta perspectiva, los negocios como de costumbre están terminando para la humanidad ".

Patzek y sus colaboradores ciertamente han demostrado que los físicos tienen un papel en el desarrollo de nuevos modelos comerciales para las futuras fuentes de energía.