A demanda da sociedade por energia depende principalmente de petróleo e gás, que são recursos finitos. As tecnologias futuras podem reduzir o consumo de energia, mas até então, os recursos existentes devem ser administrados com cuidado. Diretor do Centro de Pesquisa de Engenharia de Petróleo Ali I. Al-Naimi na KAUST Tadeusz Patzek está usando a física para enfrentar esse desafio, modelando a produção de gás a partir do fracking.

Patzek e seus colegas de trabalho descrevem duas visões do consumo global de energia. Os otimistas acreditam que a população humana, o uso de energia e as economias podem continuar a crescer exponencialmente porque os humanos continuarão inventando maneiras inovadoras de sobreviver. Outros, Contudo, observe que a Terra impõe limites claros ao crescimento, o que significa que a produção de energia atingirá o pico antes de diminuir.

A produção de petróleo e gás realmente atingiu picos no passado, mas estes foram usurpados por descobertas de novas reservas e tecnologias para extrair combustíveis de áreas anteriormente inacessíveis. O novo processo mais complexo e controverso é o fracking (fraturamento hidráulico) de antigos leitos oceânicos chamados formações de xisto. O fraturamento hidráulico envolve a injeção de água de alta pressão e areia em camadas de xisto a vários quilômetros de profundidade, produzindo rachaduras que liberam hidrocarbonetos presos.

"Meus co-autores, Scott Tinker e Michael Marder, e eu, trabalhou em um projeto da Fundação Sloan, cujo objetivo era modelar a recuperação de gás de xisto nos EUA com detalhes sem precedentes, "diz Patzek. Em vez de aplicar as simulações existentes de poços de gás, que são complexos e demorados para executar, os pesquisadores foram inspirados pelo elegante, modelos simples de física da matéria condensada, como aqueles que governam o transporte de elétrons em baixas temperaturas.

Seu modelo resultante requer muito poucos parâmetros para modelar a difusão de gás de poços de fracking, e os pesquisadores o validaram ao prever com precisão a produção de 14.000 poços de gás nos Estados Unidos.

Geral, o estudo mostrou que apenas 10-20% do gás natural em campos de fracking está sendo extraído com as técnicas atuais. Isso sugere que, enquanto as melhorias técnicas podem prolongar a vida útil do fraturamento hidráulico como uma fonte de combustível útil, a inundação de gás prevista por alguns industriais ainda não está garantida.

Patzek não declara se é otimista ou pessimista em relação ao fraturamento hidráulico. "Eu não sou nem, "ele diz." Eu sou um cientista, e minha visão da natureza é estritamente governada pela química e pela física dos processos em questão. Contudo, Eu também sou um ambientalista ávido, e dessa perspectiva, negócios como de costume estão terminando para a humanidade. "

Patzek e seus colegas de trabalho certamente mostraram que os físicos têm um papel no desenvolvimento de novos modelos de negócios para futuras fontes de energia.