Investigadores detalharam os ingredientes geológicos necessários para encontrar fontes limpas de hidrogénio natural debaixo dos nossos pés
No mundo moderno, um abastecimento fiável de hidrogénio gasoso é vital para o funcionamento da sociedade. Os fertilizantes produzidos a partir do hidrogénio contribuem para o abastecimento alimentar de metade da população mundial, e este é também um componente energético fundamental em muitos roteiros para um futuro neutro em termos de carbono, essencial se quisermos evitar as piores previsões das alterações climáticas.
Atualmente, o hidrogénio é produzido a partir de hidrocarbonetos, sendo que os gases residuais contribuem para 2,4% das emissões globais de CO2. A procura de hidrogénio deverá aumentar de 90 milhões de toneladas em 2022 para 540 milhões de toneladas em 2050, mas é vital que este hidrogénio não emita CO2. A produção seguida do enterramento de resíduos de CO2 (“sequestro de carbono”) ou a partir de fontes de energia renováveis (eólica ou solar) são ambas fontes futuras de hidrogénio, mas ainda não são comercialmente competitivas.
Uma nova investigação da Universidade de Oxford, em colaboração com a Universidade de Durham e a Universidade de Toronto, apresenta uma solução. Nos últimos mil milhões de anos, a crosta continental da Terra produziu gás hidrogénio suficiente para suprir as necessidades energéticas da humanidade durante, pelo menos, 170 000 anos. Embora uma parte desta produção se tenha perdido, sido consumida ou esteja inacessível hoje em dia, o hidrogénio restante poderia oferecer uma fonte natural (e sem emissões) deste recurso natural.
Poço de água abandonado, Montana, EUA. Medição de gases dissolvidos em águas subterrâneas pode ajudar a descobrir o hidrogénio natural. Crédito da foto: Chris Ballentine, Universidade de Oxford
Até agora, as limitadas amostragens e medições históricas de hidrogénio têm restringido o conhecimento atual dos cientistas sobre onde e quanto hidrogénio se encontra na crosta. Uma receita de exploração é fundamental para encontrar acumulações acessíveis e comercialmente viáveis de hidrogénio geológico natural.
O Professor Jon Gluyas (Universidade de Durham), coautor do estudo, observa: “Desenvolvemos com sucesso uma estratégia de exploração para o hélio e uma abordagem semelhante de ‘primeiros princípios’ pode ser adoptada para o hidrogénio”.
Esta investigação descreve os principais ingredientes necessários para informar uma estratégia de exploração para encontrar diferentes “sistemas de hidrogénio”. Isto inclui a quantidade de hidrogénio produzida e os tipos e condições de rocha em que ocorre, a forma como o hidrogénio migra para o subsolo a partir destas rochas, as condições que permitem a formação de um campo de gás e as condições que destroem o hidrogénio.
Barbara Sherwood Lollar (Universidade de Toronto), coautora do estudo, afirmou: “Sabemos, por exemplo, que os micróbios subterrâneos se alimentam facilmente de hidrogénio. Evitar ambientes que os ponham em contacto com o hidrogénio é importante para preservar o hidrogénio em acumulações económicas”.
Os autores descrevem as áreas em que a compreensão destes ingredientes é forte e destacam as áreas que necessitam de mais trabalho – como a eficiência da reação das rochas e a forma como as histórias geológicas podem juntar as rochas certas com a água que reage com elas.
Algumas fontes de hidrogénio gasoso, como o manto da Terra, têm alimentado muita especulação e hipérbole – mas esta investigação mostra que estas não são fontes viáveis. Em vez disso, os autores mostraram que os ingredientes para um sistema completo de hidrogénio podem ser encontrados numa série de ambientes geológicos comuns dentro da crosta. Alguns deles podem ser geologicamente muito jovens, formando hidrogénio “recentemente” (milhões a dezenas de milhões de anos), outros são verdadeiramente antigos (centenas de milhões de anos) – mas, criticamente, encontram-se em todo o mundo.
O autor principal, Chris Ballentine (Universidade de Oxford, Departamento de Ciências da Terra), afirmou: “Combinar os ingredientes para encontrar hidrogénio acumulado em qualquer um destes cenários pode ser comparado a cozinhar um soufflé – se nos enganarmos em qualquer um dos ingredientes, quantidades, tempo ou temperatura, ficaremos desapontados. Uma receita de exploração bem sucedida que seja repetível irá desbloquear uma fonte de hidrogénio comercialmente competitiva e com baixo teor de carbono que contribuirá significativamente para a transição energética – temos a experiência certa para combinar estes ingredientes e encontrar essa receita”.
O potencial do hidrogénio geológico natural motivou os autores a formar a Snowfox Discovery Ltd., uma empresa de exploração com a missão de encontrar acumulações de hidrogénio natural socialmente significativas.
Em conclusão
Este trabalho detalha os requisitos para que o hidrogénio natural, produzido pela própria Terra ao longo do tempo geológico, se acumule na crosta e identifica que os ambientes geológicos com esses ingredientes estão espalhados por todo o mundo.
O hidrogénio é uma indústria de 135 mil milhões de dólares, essencial para a produção de fertilizantes e outros produtos químicos importantes para a sociedade, e uma fonte de energia limpa fundamental para as futuras tecnologias de baixas emissões de carbono, com um mercado estimado em 1000 mil milhões de dólares até 2050.
Estas descobertas oferecem uma solução para o desafio do fornecimento de hidrogénio e ajudarão a indústria a localizar e extrair hidrogénio natural para satisfazer a procura global, eliminando a utilização de hidrocarbonetos para este fim.
Os resultados foram publicados hoje (terça-feira, 13 de maio) na revista Nature Reviews Earth & Environment.
