Contaminación de agua
Fluido inyectado
En los Estados Unidos, los fluidos de fracturamiento hidráulico incluyen apuntaladores, marcadores de radionúclidos y otros químicos, muchos de los cuales son tóxicos.[2] El tipo de productos químicos utilizados en la fracturación hidráulica y sus propiedades varían. Si bien la mayoría de ellos son comunes y generalmente inofensivos, algunos químicos son cancerígenos.[2] De los 2,500 productos utilizados como aditivos de fracturamiento hidráulico en los Estados Unidos, 652 contenían uno o más de 29 compuestos químicos conocidos o posibles carcinógenos humanos, regulados por la Ley de Agua Potable Segura por sus riesgos para la salud humana, o catalogados como peligrosos Contaminantes del aire bajo la Ley de Aire Limpio.[2] Otro 2011 estudio identificó 632 sustancias químicas utilizaron en Estados Unidos operaciones gasistas naturales, del cual único 353 es bien-descrito en la literatura científica.[47] Un estudio expansivo realizado por la Escuela de Salud Pública de Yale en 2016 encontró que numerosos químicos involucrados o liberados por la fractura hidráulica son cancerígenos (http://publichealth.yale.edu/article.aspx?id=13714). De los 119 compuestos identificados en este estudio con datos suficientes, "el 44 por ciento de los contaminantes del agua ... fueron confirmados o posibles carcinógenos". Sin embargo, la mayoría de los químicos carecía de datos suficientes sobre el potencial carcinogénico, destacando la brecha de conocimiento en esta área . Se necesita más investigación para identificar tanto el potencial carcinogénico de los productos químicos utilizados en la fracturación hidráulica como su riesgo de cáncer.[48].
El régimen regulatorio de la Unión Europea requiere la divulgación completa de todos los aditivos.[3] Según la directiva de aguas subterráneas de la UE de 2006, "para proteger el medio ambiente en general y la salud humana en particular, se deben evitar, prevenir o reducir las concentraciones perjudiciales de contaminantes nocivos en las aguas subterráneas".[49] En el Reino Unido, solo las sustancias químicas que no son "peligrosas en su aplicación" tienen licencia de la Agencia de Medio Ambiente.[5].
Reflujo
Menos de la mitad del agua inyectada se recupera como flujo salino o salmuera de producción posterior, y en muchos casos la recuperación es <30%.[50] A medida que el fluido fracturante fluye de regreso a través del pozo, consiste en fluidos gastados y puede contener constituyentes disueltos, como minerales y aguas de salmuera.[51] En algunos casos, dependiendo de la geología de la formación, puede contener uranio, radio, radón y torio.[52] Las estimaciones de la cantidad de fluido inyectado que regresa a la superficie oscilan entre el 15-20% y el 30–70%.[50][51][53].
Los enfoques para el manejo de estos fluidos, comúnmente conocidos como agua producida, incluyen inyección subterránea, tratamiento y descarga de aguas residuales municipales y comerciales, sistemas autocontenidos en sitios o piletas y reciclaje para fracturar pozos futuros.[7][51][54][55] El sistema de destilación de membrana multiefectos de vacío como un sistema de tratamiento más efectivo ha sido propuesto para el tratamiento del flujo de retorno.[56] Sin embargo, la cantidad de aguas residuales que requieren tratamiento y la configuración incorrecta de las plantas de alcantarillado se han convertido en un problema en algunas regiones de los Estados Unidos. Parte de las aguas residuales de las operaciones de fracturamiento hidráulico son procesadas allí por las plantas públicas de tratamiento de aguas residuales, que no están equipadas para eliminar el material radioactivo y no se requieren pruebas.[57][58].
Los derrames de agua producidos y la posterior contaminación del agua subterránea también presentan un riesgo de exposición a carcinógenos. La investigación que modeló el transporte de soluto de BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno) y naftaleno para un rango de tamaños de derrames en suelos contrastantes sobre aguas subterráneas a diferentes profundidades encontró que se esperaba que el benceno y el tolueno alcanzaran una concentración relevante para la salud humana en el agua subterránea porque de sus altas concentraciones en el agua producida, el coeficiente de partición sólido / líquido relativamente bajo y los bajos límites de agua potable de EPA para estos contaminantes.[59] El benceno es un carcinógeno conocido que afecta el sistema nervioso central a corto plazo y puede afectar la médula ósea, la producción de sangre, el sistema inmunológico y los sistemas urogenitales con exposición a largo plazo.[60].
Derrames superficiales
Los derrames superficiales relacionados con la fractura hidráulica ocurren principalmente debido a fallas en los equipos o juicios erróneos de ingeniería.[6].
Los productos químicos volátiles que se encuentran en los estanques de evaporación de aguas residuales pueden evaporarse a la atmósfera o desbordarse. La escorrentía también puede terminar en sistemas de aguas subterráneas. El agua subterránea puede contaminarse con camiones que transportan productos químicos de fracturamiento hidráulico y aguas residuales si están involucrados en accidentes en el camino a sitios de fracturamiento hidráulico o destinos de eliminación.[61].
En la evolución de la legislación de la Unión Europea, se requiere que "los Estados miembros se aseguren de que la instalación se construya de manera que se eviten posibles fugas en la superficie y derrames en el suelo, el agua o el aire".[62] No se permiten la evaporación y estanques abiertos. Las regulaciones requieren que todas las vías de contaminación sean identificadas y mitigadas. Se requiere el uso de plataformas de perforación a prueba de productos químicos para contener derrames químicos. En el Reino Unido, se requiere la seguridad total del gas, y la ventilación de metano solo se permite en una emergencia.[63][64][65].
Metano
En septiembre de 2014, un estudio de los Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias de EE. UU. Publicó un informe que indicaba que la contaminación por metano se puede correlacionar con la distancia de un pozo en los pozos que se sabe que se filtran. Sin embargo, esto no fue causado por el proceso de fracturamiento hidráulico, sino por una mala cementación de las carcasas.[66][67].
La contaminación del metano del agua subterránea tiene un efecto adverso en la calidad del agua y, en casos extremos, puede provocar una posible explosión.[68] Un estudio científico realizado por investigadores de la Universidad de Duke encontró una alta correlación de las actividades de perforación de pozos de gas, incluida la fracturación hidráulica y la contaminación por metano del agua potable.[68] Según el estudio de 2011 de la Iniciativa de Energía MIT, "hay evidencia de migración de gas natural (metano) a zonas de agua dulce en algunas áreas, muy probablemente como resultado de prácticas deficientes de terminación de pozos, es decir, un trabajo de cementación de mala calidad o una mala cubierta, por algunos operadores".[69] Un estudio de Duke de 2013 sugirió que una construcción defectuosa (sellados de cemento defectuosos en la parte superior de los pozos y revestimientos de acero defectuosos dentro de las capas más profundas) combinada con una particularidad de la geología local puede permitir que el metano se filtre hacia las aguas; la última causa también puede liberar fluidos inyectados al acuífero.[70] Los pozos abandonados de gas y petróleo también proporcionan conductos a la superficie en áreas como Pennsylvania, donde estos son comunes.[71].
Un estudio realizado por Cabot Oil and Gas examinó el estudio de Duke utilizando un tamaño de muestra más grande, y encontró que las concentraciones de metano estaban relacionadas con la topografía, con las lecturas más altas encontradas en áreas bajas, en lugar de estar relacionadas con la distancia desde las áreas de producción de gas. Usando un análisis isotópico más preciso, mostraron que el metano encontrado en los pozos de agua provenía de las formaciones donde se producía la fracturación hidráulica y de las formaciones menos profundas.[72] La Comisión de Conservación de Petróleo y Gas de Colorado investiga las quejas de los propietarios de pozos de agua, y ha encontrado que algunos pozos contienen metano biogénico no relacionado con los pozos de petróleo y gas, pero otros que tienen metano termogénico debido a los pozos de petróleo y gas con revestimiento de pozo con fugas.[73] Una revisión publicada en febrero de 2012 no encontró evidencia directa de que la fase de inyección real de fractura hidráulica causara contaminación del agua subterránea, y sugiere que los problemas reportados ocurren debido a fugas en su aparato de almacenamiento de fluidos o desechos; La revisión dice que el metano en los pozos de agua en algunas áreas probablemente proviene de recursos naturales.[74][75].
Otra revisión de 2013 encontró que las tecnologías de fracturamiento hidráulico no están libres de riesgo de contaminar el agua subterránea y describió la controversia sobre si el metano que se detectó en pozos de agua subterránea privados cerca de los sitios de fracturamiento hidráulico fue causado por la perforación o por procesos naturales.[76].