O hidrogênio formado nas profundezas do subsolo por processos naturais pode ser uma nova fonte importante de energia livre de carbono inexplorada – e, ao contrário do petróleo ou do gás, o suprimento é virtualmente ilimitado.
TA pressão para afastar o planeta dos combustíveis livres de carbono e a transição para a energia renovável se concentrou principalmente na energia eólica e solar. Mas evidências científicas crescentes sugerem que existe uma fonte de energia limpa inexplorada no subsolo que poderia fornecer muito mais energia do que precisamos: hidrogênio criado por processos geológicos naturais. E, como nos primeiros dias da indústria do petróleo no século 19, ela está gerando uma onda de startups de perfuração competindo para serem as primeiras a encontrar grandes depósitos.
“Veja-os como exploradores de petróleo agora”, disse Doug Wicks, diretor da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Energia dos EUA. Forbes, equiparando os caçadores de hidrogênio aos perfuradores tradicionais em busca de petróleo em novos campos. Globalmente, ele diz que a quantidade de hidrogênio geológico pode ser “astronômico” com base em quão comuns são as condições geológicas necessárias para gerá-lo: bolsões de água ricos em ferro perto de fendas tectônicas, localizadas em todo o mundo.
Potencialmente, “são 150 trilhões de toneladas métricas”, disse Wicks. “Um bilhão de toneladas abasteceria os Estados Unidos por um ano inteiro.”
Grandes empresas de energia como Shell, BP e Chevron estão se juntando a um consórcio criado pelo US Geological Survey e a Colorado School of Mines para estudar o hidrogênio geológico, mas um punhado de startups ambiciosas já está em busca. A HyTerra e a Natural Hydrogen Energy estão se preparando para procurá-lo em Nebraska e Kansas, e a Gold Hydrogen está procurando por ele na Austrália. Pesquisadores franceses acreditam que ela existe em antigas minas de carvão no país região da Alsácia-Lorena e estão procurando lá. Na África, a Hydroma, com sede em Montreal, já está explorando um poço de hidrogênio descoberto anos atrás no Mali e está procurando mais. (No espectro de cores de hidrogênio, a variedade geológica também é conhecida como ouro ou branco; o hidrogênio feito com energia renovável é verde. A forma produzida a partir do gás natural é cinza.)
Rastrear potenciais locais de hidrogênio requer habilidades semelhantes às usadas na indústria de petróleo e gás, e chegar a milhares de metros de profundidade usa as mesmas plataformas de perfuração. Mas ao contrário dos depósitos de petróleo e gás, que são sujos e finitos, o hidrogênio natural é gerado continuamente. Existem diferentes teorias sobre como ele é gerado, mas a visão principal é que é um subproduto de uma reação química contínua de mistura de água com ferro em estado de oxidação. É um estágio intermediário, “não totalmente enferrujado, não é metal”, de acordo com Wicks.
“Imagine o potencial de uma fábrica subterrânea alimentada pela natureza que gera um suprimento reabastecido de energia limpa e despachável.”
“Imagine o potencial de uma fábrica subterrânea alimentada pela natureza, que gera um suprimento reabastecido de energia limpa e despachável”, disse Luke Velterop, COO da Subiaco, HyTerra com sede na Austrália. Ele acredita que o hidrogênio geológico “resolve a intermitência da energia renovável e fornece a segurança e a estabilidade necessárias para substituir os combustíveis fósseis”.
O elemento mais abundante do universo tem sido uma forma atraente, mas elusiva, de energia limpa por décadas. Não é tão inatingível quanto a fusão nuclear, mas ainda enfrenta grandes desafios. Atualmente, é vital para o refino de petróleo, fabricação de fertilizantes, produtos químicos e processamento de alimentos e produção de aço. Passe-o por uma célula de combustível e ele cria eletricidade para alimentar carros e caminhões com apenas vapor de água como subproduto. Pode ser produzido de forma barata e fácil a partir do gás natural, mas isso gera poluição por carbono. Produzi-lo a partir de água e energia renovável resolve esse problema, mas cria outro: o hidrogênio verde requer mais energia para gerar do que fornece quando usado. O apelo do hidrogênio geológico é que ele resolve esses dois problemas.
micróbios comedores de hidrogênio
Tem sido comumente pensado que, como o hidrogênio é o elemento mais leve da tabela periódica, ele existia principalmente em combinação com outros elementos e não sozinho. Mas relatos de ocorrência natural de hidrogênio remontam a décadas. Em 1984, o entusiasta do hidrogênio Roger Billings acreditava ter encontrado um campo de hidrogênio natural no Kansas. De acordo com um contemporâneo relatório UPI, sua empresa, a Billings Energy, com sede no Missouri, queria explorar seu potencial energético, estimado em 65 milhões de barris de petróleo. O Billings não respondeu a um e-mail solicitando detalhes sobre o motivo da falha.
Mais recentemente, a existência de hidrogênio natural tem sido um tema quente. Na Montana State University, os cientistas têm monitorado o hidrogênio expelido dos caldeirões ferventes do Parque Nacional de Yellowstone. Ciência revista publicou um artigo detalhado em fevereiro de 2023 sobre a descoberta de um poço de hidrogênio no Mali em 2015, que a Hydroma está explorando.
Então, por que demorou tanto para começar a caçar hidrogênio natural? Além de não saber procurá-lo, a presença do hidrogênio geológico é ocultada por micróbios no solo que o consomem, disse Geoff Ellis, geoquímico de petróleo do Programa de Recursos Energéticos do USGS. (Os organismos que se alimentam de hidrogênio incluem caminibacter e aquifexenquanto hidrogenobacter thermophilusdescoberto no Japão, prospera com o hidrogênio produzido por fontes termais.)
“Não é tão surpreendente que tenha sido negligenciado porque é um gás incolor e inodoro e esses micróbios o comem com muita eficiência no subsolo à medida que vaza do solo”, disse Ellis Forbes. “Pode haver acumulações realmente grandes no solo. Nós apenas temos que descobrir onde encontrá-los e podemos apenas perfurar lá e obter essa grande fonte de energia limpa.”
Mas ele adverte que, embora haja um grande volume potencial de hidrogênio geológico globalmente, muito dele pode ser muito difícil de alcançar.
“A maior parte disso será muito profunda ou muito longe da costa, ou acumulações muito pequenas que nunca seriam econômicas”, disse Ellis. Ele estima que globalmente pode haver pelo menos 10 milhões de megatons de hidrogênio no solo, muito mais do que os 100 megatons que o mundo agora usa para processos industriais. Novas aplicações do elemento para coisas como combustível de aviação e geração de energia estacionária aumentarão a demanda global para pelo menos 500 megatons nas próximas duas décadas.
“A maior parte disso será muito profunda ou muito longe da costa, ou acumulações muito pequenas que nunca seriam econômicas”.
“Portanto, se apenas 2% ou 3% dos 10 milhões de megatons existentes puderem ser aproveitados, isso supriria toda a demanda mundial de 500 milhões de toneladas por ano por centenas de anos”, disse ele.
E não é apenas o potencial para hidrogênio barato e limpo. É importante ressaltar que as condições subterrâneas que criam hidrogênio também podem gerar hélio altamente valioso, um gás industrial que se tornou mais caro à medida que os suprimentos tradicionais diminuem, disse Ellis.
A HyTerra, que levantou US$ 4 milhões para financiar os esforços iniciais de perfuração e está buscando mais alguns milhões de dólares, fez parceria com a Natural Hydrogen Energy em um projeto de poço em Genebra, Nebraska. Este mês, a startup disse que também tem direitos de perfuração para procurar depósitos de hidrogênio ao longo de Nemaha Ridge, no Kansas. Ambos os locais estão localizados ao longo do Midcontinent Rift System de 1200 milhas, uma fissura tectônica no meio da América do Norte.
Construindo um mercado de hidrogênio
Descobrir onde existem grandes volumes de hidrogênio geológico e encontrar maneiras de extrair o gás com segurança são desafios a serem resolvidos. O DOE’s Wicks também quer criar um programa de subsídios federais para ajudar pesquisadores de empresas e universidades a desenvolver métodos para estimular o processo subterrâneo natural que gera hidrogênio, potencialmente usando métodos químicos ou elétricos para aumentar substancialmente a quantidade já sendo criada. Isso pode ser crítico para a comercialização do hidrogênio geológico, pois ajudaria as empresas a extrair mais do solo.
“Seríamos o primeiro programa governamental, estrangeiro ou nacional, a reconhecer essa possibilidade”, disse Wicks.
A confirmação de que grandes quantidades comerciais de hidrogênio natural podem ser extraídas de fontes subterrâneas pode levar anos, mas isso não é um problema. Ainda é cedo para o uso de hidrogênio como combustível além de seu atual nicho industrial; o mercado ainda não se formou, de acordo com Ellis do USGS.
“Se eu perfurar o poço no meu quintal hoje e encontrar um monte de hidrogênio, provavelmente não conseguiria vendê-lo a ninguém”, disse ele. Isso é parte da razão pela qual a HyTerra e a Natural Hydrogen Energy estão trabalhando juntas em um projeto de perfuração em Nebraska.
“Eles escolheram aquele local porque há uma fábrica de fertilizantes na estrada”, disse ele. “Eles entraram em contato com eles e disseram: ‘Você compraria hidrogênio de nós?’ E a planta disse: ‘Claro que sim.’ Então eles tinham um mercado por perto.”
Se startups menores mostrarem algum sucesso, grandes empresas de petróleo, com capacidade de investir bilhões de dólares em hidrogênio geológico, podem entrar na corrida, disse Ellis. “Eles ainda não estão olhando para a perfuração de poços. Eles estão adotando uma atitude de esperar para ver.”
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