Esta nueva tecnología atraviesa la roca sin molerla

Una startup llamada Petra utiliza gas supercaliente para penetrar el lecho de roca. El método podría hacer que sea más barato trasladar los servicios públicos bajo tierra y hacer que las líneas eléctricas sean más seguras. 

Roca iluminada por luz fucsia y sobre un fondo negro sólido

EN LOS 1970S,Los investigadores del gobierno de EE. UU. Se imaginaron cavando en la roca con una tuneladora de propulsión nuclear. Pensaron que esta maquinaria podría cambiar el mundo viajando a través del manto superior de la Tierra como un submarino se mueve a través del agua, influyendo en la seguridad nacional y permitiendo potencialmente a las personas controlar terremotos y volcanes. Más de una década antes, los experimentos de científicos del Laboratorio Nacional de Los Alamos habían llevado a la creación de un taladro para derretir rocas. Esa atención atraído a partir de algunas empresas y, según los científicos de papel , ‘una seria consideración fue dada a utilizar el dispositivo como un taladro lunar para la serie de vuelo de Apolo,’ pero la idea nunca llegó más allá de un prototipo.

Ahora Petra, una startup de tres años inspirada por esa visión, dice que está desarrollando tecnología para cortar rocas sin molerlas. La compañía probó por primera vez cortar rocas con un soplete de plasma en un parque industrial en Oakland, California en 2018. Posteriormente, un soplete de plasma más grande cortó losas de piedra a temperaturas superiores a los 10,000 grados Fahrenheit.

Más tarde, Petra abandonó el plasma por una mezcla de gas y calor por encima de los 1.800 grados Fahrenheit que rompe la roca en pedazos pequeños. Los sensores conectados a pequeñas varillas tocan la roca, pero la excavación se lleva a cabo por el calor y el gas. Usando esta tecnología, que fue creada en parte por uno de los cofundadores de Tesla, Petra quiere hacer que la construcción de túneles a través del lecho de roca sea lo suficientemente barata como para alentar a las empresas de servicios públicos a enterrar la electricidad y otras líneas bajo tierra.

Un video que muestra una demostración del sistema de Petra para hacer túneles a través de la roca.

 CORTESÍA DE PETRA

Un estudio publicado el mes pasado concluyó que los choques con las líneas subterráneas de servicios públicos cuestan $ 61 mil millones al año solo en los EE. UU. Y presentan riesgos crecientes para la seguridad pública. El director ejecutivo de Petra, Kim Abrams, dice que la compañía espera reducir el costo de enterrar las líneas de servicios públicos entre un 50 y un 80 por ciento, lo que la convierte en una opción viable. Ella se niega a compartir detalles sobre la mezcla de gas y calor, calificándola de propiedad.

“Cada método que está disponible comercialmente es un método de alto contacto que muele la Tierra que entra en contacto con el fin de eliminarla”, dice Abrams. “Esta es una forma completamente nueva de hacer túneles”.

Los ejecutivos de organizaciones de excavación de túneles como la Sociedad Norteamericana de Tecnología sin Zanjas dijeron a WIRED que Petra está desarrollando el primer enfoque sin contacto que han visto para excavar túneles en roca dura.

Bob Goodfellow ha pasado 30 años en proyectos de diseño y construcción subterránea y ahora trabaja en el sistema de metro de Los Ángeles. Su empresa Aldea está trabajando con Petra en las pruebas de sus sistemas iniciales.

“No se parece a nada que haya visto antes”, dice Goodfellow. “Se ha hablado de cosas como máquinas de perforación de túneles de propulsión nuclear y túneles sin contacto y cosas así, pero solo se ha hablado de prototipos. Hasta donde yo sé, estas son las primeras personas que están tratando de comercializarlo de verdad “.

Petra ha estado operando en modo sigiloso desde 2018. Inicialmente, dijo Abrams, el equipo fundador pensó que el plasma podría ser una forma ideal de cortar rocas. Pero el enfoque tropezó con problemas, incluido el tamaño del equipo, cómo suministrar el plasma y qué hacer con los charcos de magma creados por la excavación.

“Terminamos derritiendo gran parte de la roca y creando lava, y cuando creamos lava, efectivamente mantenía nuestro sistema en su camino”, dice ella.

El CTO de Petra y cofundador de Tesla, Ian Wright, se unieron a la compañía hace aproximadamente un año para trabajar en el consumo de energía para alimentar una antorcha de plasma, pero comenzaron a alejar al equipo del enfoque de la antorcha de plasma. Wright dice que regularmente responde preguntas sobre Boring Company, una empresa de túneles cofundada por Elon Musk, pero Wright dice que no jugó ningún papel en ella.

Las empresas de servicios públicos emplean una variedad de métodos para colocar las líneas eléctricas o de cable bajo tierra. En las calles de la ciudad, se suele hacer con una sierra con una hoja gigante para cortar asfalto u hormigón. En lugares menos concurridos, la dinamita u otros explosivos destruyen la roca, o las excavadoras rompen la roca en pedazos más pequeños. La perforación se puede realizar con un cabezal de perforación tradicional y una mezcla de productos químicos, y las máquinas perforadoras pueden excavar túneles tan grandes como una autopista o tan pequeños como unas pocas pulgadas de ancho.

John Fluharty es un contratista que instala tuberías para empresas de servicios públicos y miembro de PDi2, una empresa que investiga y respalda formas de suministro de energía y servicios “subterráneos”. Él dice que enterrar las líneas eléctricas generalmente cuesta hasta cinco veces más que colocarlas sobre el suelo; Las instalaciones de roca dura pueden costar hasta 20 veces más que las líneas aéreas. Pero una vez instaladas, los costos de mantenimiento son mucho más bajos que para las líneas aéreas.

Las preocupaciones sobre el cambio climático han aumentado el interés en enterrar las líneas eléctricas. Para que Estados Unidos alcance la neutralidad de carbono para 2050, concluyeron los investigadores de la Universidad de Princeton, la red eléctrica del país tendrá que transportar un 60 por ciento más de electricidad, incluido un aumento de cuatro veces en la capacidad eólica y solar. Los avances tecnológicos que permiten que las líneas eléctricas transporten más electricidad también podrían ayudar a abordar el cambio climático y promover proyectos de parques eólicos y solares.

Los partidarios dicen que trasladar los servicios públicos bajo tierra tiene más sentido en un mundo donde el clima extremo puede amenazar el acceso de las personas a la electricidad, especialmente en lugares propensos a incendios o huracanes. Las líneas de alto voltaje han provocado numerosos incendios en los últimos años, incluido un incendio en 2018 en el norte de California que mató a 84 personas. Pacific Gas & Electric, que se declaró culpable de homicidio involuntario en relación con ese incendio, se comprometió recientemente a colocar 10,000 millas de líneas eléctricas bajo tierra en el centro y norte de California.

Es demasiado pronto para decir si la tecnología de Petra puede tener un impacto significativo en los esfuerzos para combatir el cambio climático o hacer una red eléctrica más resistente, pero es probable que haya una demanda creciente y una innovación potencial en tuneladoras y máquinas perforadoras en los próximos años.

El mes pasado, el presidente Biden firmó un proyecto de ley de infraestructura de $ 1.3 billones que promete asignar más de $ 60 mil millones a la red eléctrica para llevar más energía limpia de los parques solares y eólicos en áreas rurales a las ciudades.

“Es solo una industria en crecimiento para nosotros”, dice Matthew Izzard, director ejecutivo de la Sociedad Norteamericana de Tecnología sin Zanjas, un grupo enfocado en proyectos de infraestructura subterránea en Canadá, México y Estados Unidos. “Soy bastante optimista acerca de la industria de la infraestructura y, en particular, de la tecnología sin zanjas”.

La excavación de túneles sin zanjas como la que hace Petra implica perforar agujeros debajo de la superficie con máquinas perforadoras controladas a distancia. Los entusiastas de la excavación de túneles como Goodfellow también esperan que los planes del gobierno federal inyecten decenas de miles de millones de dólares para enterrar las líneas de servicios públicos en lugares como California.

“Va a ser cada vez menos aceptable que se corte la luz porque hay un incendio en las montañas. Quiero decir, ¿por qué es eso? No es necesario ”, dice Goodfellow.

Las rocas más difíciles pueden requerir decenas de miles de libras de presión para triturar y abrir un camino para una tubería, pero las rocas pueden absorber líquidos o romperse de manera diferente cuando se rompen en pedazos más pequeños. Petra está probando su método de perforación de túneles en una cantera de Minnesota en Sioux Quartzite, una roca que, según el Servicio Geológico de EE. UU., Requiere 25.000 libras de presión por pulgada cuadrada para romperse. Eso es aproximadamente ocho veces más resistente que la mayoría de las formas de hormigón. En la prueba, Petra dice que su método se mueve a través de la roca a unos 12 metros por hora. Una vez que la roca se rompe en pedazos diminutos, se usa una aspiradora para succionar los fragmentos de roca fuera del agujero.

A continuación, Petra planea probar su método fuera del laboratorio en proyectos que involucren granito, dolomita, piedra caliza y basalto para intentar demostrar que su método puede funcionar en lugares como California, Colorado y los Apalaches.

Más allá de las antorchas de plasma y el método de Petra que involucra calor y gas, también se están desarrollando otros métodos innovadores o menos tradicionales para perforar. Los proyectos en la Escuela de Minas de Colorado y en la provincia china de Fujian utilizaron chorros de agua en la parte delantera de los cabezales de corte que muelen en la roca dura. El agua ayuda a reducir la tensión en los cortadores de metal y a ablandar el suelo. En ciudades como Atenas y Madrid, el proyecto BADGER está utilizando robots para cavar túneles y tuberías de impresión 3D. Y empresas como Silo.ai y Sewerai están creando hardware y software para ayudar a inspeccionar las tuberías en busca de reparaciones o mantenimiento.