Control de la actividad sísmica con inyecciones de fluidos
El 6 de febrero de 2023, un terremoto de magnitud 7,8 sacudió Turquía y Siria y causó más de 55 000 muertes. Los terremotos son temblores destructivos que, según las estimaciones, causan más de la mitad de las muertes relacionadas con catástrofes naturales, además de provocar enormes daños económicos. Sin embargo, predecirlos es una tarea endiabladamente difícil, ya que a menudo se producen con rapidez o se originan a gran profundidad bajo la superficie terrestre. Los investigadores del proyecto CoQuake, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, tomaron un camino distinto y desarrollaron un método innovador para reducir los terremotos controlándolos. «El objetivo principal de CoQuake era explorar la viabilidad del control de los terremotos, una cuestión científica desafiante con implicaciones profundas tanto para la ciencia como para la humanidad», afirma Ioannis Stefanou, catedrátio de la Centrale Nantes en Francia y coordinador del proyecto CoQuake. El método de CoQuake pretendía prevenir la liberación súbita de energía sísmica y evitar así terremotos catastróficos y salvar vidas. Se demostró que esto puede lograrse inyectando adecuadamente fluidos (como el agua) en la corteza terrestre, que se esparcen bajo tierra y modifican eficazmente la fricción de las fallas sísmicas maduras. «En otras palabras, en CoQuake se ha demostrado la posibilidad de inducir deslizamientos asísmicos controlados mediante la inyección de fluidos en la corteza terrestre», explica Stefanou. «Este descubrimiento abre nuevos horizontes científicos y transforma una idea antes considerada ciencia ficción en un hecho científico».
De los estudios teóricos sobre los terremotos a la demostración de una prueba de principio
En el proyecto CoQuake se incluyeron trabajos teóricos, numéricos y experimentales. El primer paso consistió en estudiar teóricamente la posibilidad de prevenir los terremotos utilizando la teoría matemática del control, que usa la retroalimentación del sistema para alcanzar un objetivo deseado. Además, se idearon y diseñaron nuevos montajes experimentales para simular las inestabilidades de tipo sísmico en el laboratorio y luego controlarlas. «Cabe destacar que durante estos avances surgieron nuevos resultados teóricos con aplicaciones más amplias en mecánica», añade Stefanou. Ejemplos notables son el desarrollo de las redes neuronales artificiales basadas en la termodinámica (TANN, por sus siglas en inglés), que permiten simulaciones multiescala de materiales inelásticos y el estudio detallado de las propiedades de fricción de las fallas sísmicas. En los experimentos realizados en el laboratorio de CoQuake se demostró con éxito el potencial de prevención de terremotos debido a una única falla sísmica madura. En CoQuake se ha dado lugar a una serie de innovaciones en diversos ámbitos interdisciplinarios, como la fusión pionera de la teoría del control con la mecánica de los terremotos y la capacidad de estabilizar y controlar los sistemas de fallas sísmicas sin información geológica detallada. El equipo también imprimió en 3D muestras similares a rocas con arena, uniendo la ingeniería de materiales con la mecánica, la geomecánica, la ingeniería civil, la geofísica y la geología. «Estas muestras fueron cruciales para reproducir inestabilidades similares a los terremotos en nuestros experimentos, imitando el comportamiento de las fallas sísmicas reales en el laboratorio», señala Stefanou.
Impulsar a la comunidad científica y contribuir a la investigación climática
Los hallazgos de CoQuake pueden ser aprovechados por diversas comunidades científicas. «Los conceptos de control de terremotos que emplean herramientas matemáticas rigurosas inspirarán nuevas aplicaciones en la mecánica de los terremotos, y en la mecánica en general», afirma Stefanou. Debido a la emergencia climática, pueden desarrollarse diversas tecnologías para aprovechar las fuentes de energía renovables subterráneas y su almacenamiento, pero en la actualidad se ven obstaculizadas por la actividad sísmica inducida por el hombre. Los resultados de CoQuake se incorporarán a un nuevo proyecto financiado con fondos europeos, INJECT, en el que se estudia cómo equilibrar la sismicidad inducida con la producción y almacenamiento subterráneos de energías renovables. «En función de los hallazgos de este nuevo proyecto, puede que en el futuro sea más fácil llevar a cabo intervenciones sobre el terreno y controlar de forma práctica los grandes terremotos catastróficos», concluye Stefanou.
Palabras clave
CoQuake, terremoto, actividad, sísmica, deslizamiento, científica, comunidad, climático, investigación, inducida, teóricos
