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Los esfuerzos para extraer hidrógeno subterráneo para su uso como combustible limpio han recibido un gran impulso por parte del Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE), que a principios de este mes anunció una financiación de 20 millones de dólares para explorar el concepto . ¿Qué se esconde detrás del rápido aumento del interés por este “hidrógeno geológico”, que hace menos de un año estaba al margen de la ciencia?
«Estamos en una curva exponencial», dice Geoffrey Ellis del Servicio Geológico de EE. UU., cuya investigación ha contribuido a impulsar el interés por el combustible . En octubre de 2022, él y sus colegas presentaron un modelo que sugería que la Tierra contiene mucho más hidrógeno de lo que se pensaba. El entusiasmo por el hidrógeno geológico también ha crecido con la tendencia más amplia a utilizar el gas para obtener energía limpia.
Ahora, ARPA-E, el ala de I+D de alta tecnología del Departamento de Energía, quiere financiar métodos para estimular minerales subterráneos para producir hidrógeno geológico. También apoya la investigación sobre la extracción de este gas, que al quemarse sólo emite vapor de agua y calor. Ellis dice que los 20 millones de dólares son la mayor oportunidad de financiación para la investigación del hidrógeno natural que conoce. «Es importante».
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¿Qué es el hidrógeno geológico?
El hidrógeno geológico es el tipo de hidrógeno creado por procesos geológicos naturales. Si bien el hidrógeno es el más abundante y ligero de los elementos en la tierra, debe ser «extraído» de diversas fuentes.
El hidrógeno geológico es el tipo de hidrógeno creado por procesos geológicos naturales, se trata de una fuente de energía limpia sin explotar, que se encuentra en las profundidades subterráneas y podría proporcionar mucha más energía de la que necesita la población mundial.
Por qué el hidrógeno geológico es más limpio
Rastrear sitios potenciales de hidrógeno requiere habilidades similares a las que se usan en la industria del petróleo y el gas, y llegar a miles de pies bajo tierra usa las mismas plataformas de perforación.
A diferencia de los depósitos de petróleo y gas, que son sucios y finitos, el hidrógeno natural se genera continuamente. Existen diferentes teorías sobre cómo sucede este proceso, pero la opinión principal es que es un subproducto de una reacción química continua de agua mezclada con hierro en estado de oxidación.
“Imagine el potencial de una fábrica subterránea alimentada por la naturaleza que genera un suministro de energía limpia y manejable”, precisa Luke Velterop, director de operaciones de HyTerr
En este sentido, Velterop cree que el hidrógeno geológico «resuelve la intermitencia de la energía renovable y proporciona la seguridad y la estabilidad necesarias para desplazar a los combustibles fósiles».
Quedan enormes interrogantes sobre si el hidrógeno geológico podría ser una fuente viable de energía limpia, y el uso de grandes cantidades de hidrógeno de cualquier fuente puede tener sus propios efectos de calentamiento climático. Pero obtener el gas del subsuelo podría ser una forma de obtenerlo que requiere mucha menos energía y emisiones que producirlo a partir de metano o utilizar electricidad limpia para dividir las moléculas de agua.
El hecho de que el Departamento de Energía, una de las organizaciones científicas más sofisticadas del mundo, esté tomando en serio el hidrógeno geológico es significativo. «Da mucha credibilidad», dice Ellis, quien habló con New Scientist justo antes de emprender un viaje para consultar con el gobierno de Omán sobre el potencial del hidrógeno geológico allí.
Obtener el gas del subsuelo podría ser una forma de obtenerlo que requiere mucha menos energía y emisiones que producirlo a partir de metano o utilizar electricidad limpia para dividir las moléculas de agua.
A la caza del hidrógeno geológico
Un grupo de empresas ya están explorando reservas naturales, desde numerosas empresas emergentes en Australia hasta una empresa con sede en Estados Unidos que ha recaudado casi 100 millones de dólares de Bill Gates y otros conocidos inversores en energía limpia. A principios de este verano, se descubrió en Francia una reserva de hidrógeno natural que puede contener el equivalente a la mitad de la producción actual de gas en el mundo.
Compañías como Shell, BP y Chevronse se unieron a un consorcio creado por el Servicio Geológico de Estados Unidos y la Escuela de Minas de Colorado para estudiar el hidrógeno geológico. Y ya hay varias, HyTerra y Natural Hydrogen Energy se están preparando en Nebraska y Kansas, y Gold Hydrogen lo está buscando en Australia.
Europa prevé para 2030 un consumo de alrededor de 30 millones de toneladas de hidrógeno verde, de las cuales 10 millones serán importadas. En este sentido, y teniendo en cuenta la preponderancia geográfica, esta tendencia se traduce en el impulso de proyectos a gran escala, sobre todo, para Argentina, Brasil y el resto de la región.
Mientras las grandes petroleras analizan si sumarse o no a esta «guerra por el hidrógeno», el estado norteamericano ha lanzado un programa gubernamental para promover el estudio de este gas entre universitarios y empresarios.
En tanto Argentina y Brasil son dos potenciales productores estratégicos para los integrantes del G-7. Al igual que China, que se enfoca en la búsqueda del litio latinoamericano, los gigantes de occidente hacen lo propio en la zona más austral de América del Sur.
En este contexto, los países latinoamericanos intentan adaptarse aunque muy lentamente. En el primer caso, el oficialismo viene de presentar un proyecto para incentivar el desarrollo de inversiones de hidrógeno con beneficios fiscales, pero la cercanía con las elecciones genera trabas en los debates del Congreso. Entre otras cosas, la iniciativa promueve la «estabilidad fiscal por 30 años» y el acceso al Mercado Libre de Cambios.
Arabela Carreras, gobernadora de Río Negro, junto con el presidente Alberto Fernández y el expuma, Agustín Pichot, anunciaron una inversión de u$s 8400 de la empresa australiana Fortescue en noviembre de 2021, sin embargo, la propuesta se cayó por la demoras legislativas al tratar la ley que regula esta actividad.
En tanto, tras la asunción de Lula da Silva, Brasil cumplió casi dos décadas de una política de estado para la generación de energías renovables, las cuales alcanzan hoy 40GW. Vale aclarar que el gobierno brasileño tiene previsto un envío de hidrógeno hacia Alemania, pero advirtieron que se concretaría en unos tres años.
Sin embargo, el enfoque de ARPA-E no se centra tanto en los depósitos naturales del gas, a menudo denominados hidrógeno «blanco» u «dorado», sino más bien en formas de aprovechar los procesos geológicos que lo crean para estimular su producción. “Cuando se trata de hidrógeno geológico, nos preguntamos ¿existen formas disruptivas de acceder a esta fuente de hidrógeno y explorar su potencial?’”, dijo la directora de la agencia, Evelyn Wang , en un comunicado de prensa .
Un enfoque implicaría bombear agua bajo tierra, donde interactuaría con minerales ricos en hierro para producir hidrógeno, a veces llamado » hidrógeno naranja «.
En un taller sobre hidrógeno geológico organizado por ARPA-E en abril, antes de la decisión de financiación, investigadores y representantes de la industria discutieron qué se necesitaba para hacer este proceso más eficiente y productivo, qué nuevas tecnologías se necesitarían para almacenar, purificar y extraer el hidrógeno. gas, así como identificar áreas con la geología adecuada.
La agencia aún no ha anunciado cómo asignará los nuevos fondos y no está claro si las empresas ya han intentado estimular la producción de hidrógeno geológico. Pero los investigadores están trabajando en esto. Por ejemplo, Toti Larson, de la Universidad de Texas en Austin, dice que su grupo está buscando catalizadores que puedan reducir las temperaturas necesarias para producir hidrógeno mezclando agua y roca rica en hierro. «Sabemos el potencial que existe si podemos estimular el subsuelo», afirma.
«Estimular el hidrógeno representa muchos más desafíos [que extraer hidrógeno natural], pero también mucho más potencial», dice Viacheslav Zgonnik de Natural Hydrogen Energy, la empresa con sede en Colorado detrás de un pozo exploratorio de hidrógeno en Nebraska. «Esto tendrá un impacto no sólo en Estados Unidos, sino creo que en todo el mundo», afirma.
«Estimular el hidrógeno representa muchos más desafíos, pero también mucho más potencial. Esto tendrá un impacto no sólo en Estados Unidos, sino creo que en todo el mundo», dice Viacheslav Zgonnik de Natural Hydrogen Energy.
Adam Brandt , de la Universidad de Stanford en California, advierte que, a pesar de todos los rumores, se desconoce cuánto hidrógeno geológico podría estar disponible para su uso. Pero está contento de ver la atención: «Creo que este es el momento perfecto para que el Departamento de Energía apoye el trabajo de ‘cielo azul’ en las primeras etapas para ver si el hidrógeno geológico será una solución material».
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Construyendo un mercado de hidrógeno
Descubrir dónde existen grandes volúmenes de hidrógeno geológico y encontrar formas de extraer el gas de manera segura son desafíos que aún deben resolverse. Wicks del DOE también quiere crear un programa de subvenciones federales para ayudar a los investigadores universitarios y de empresas a desarrollar métodos para estimular el proceso subterráneo natural que genera hidrógeno, utilizando métodos químicos o eléctricos para aumentar sustancialmente la cantidad que ya se está creando. Eso podría resultar fundamental para comercializar hidrógeno geológico, ya que ayudaría a las empresas a obtener más del suelo.
Descubrir dónde existen grandes volúmenes de hidrógeno geológico y encontrar formas de extraer el gas de manera segura son desafíos que aún deben resolverse.
“Seríamos el primer programa gubernamental, extranjero o nacional, en reconocer esta posibilidad”, se esperanza Wicks. Confirmar que se pueden extraer grandes cantidades comerciales de hidrógeno natural de fuentes subterráneas podría llevar años, pero eso no es un factor decisivo. “Todavía es pronto para el uso del hidrógeno como combustible más allá de su nicho industrial actual; el mercado aún no se ha formado”, confiesa Ellis del USGS.
Esa es parte de la razón por la cual HyTerra y Natural Hydrogen Energy están trabajando juntos en un proyecto de perforación en Nebraska. “Eligieron ese sitio porque hay una planta de fertilizantes al final de la calle. Se pusieron en contacto con ellos y les dijeron: ‘¿Nos comprarían hidrógeno?’ Y la planta dijo: ‘Claro, lo haríamos’. Así que tenían un mercado cerca” detalla Ellis.
Si las nuevas empresas más pequeñas muestran cierto éxito, las grandes compañías petroleras, con la capacidad de invertir miles de millones de dólares en hidrógeno geológico, pueden unirse a la carrera. “Todavía no están pensando en perforar pozos. Están adoptando una actitud de esperar y ver”, explica Ellis.
Una de las razones también puede ser un conflicto con su negocio principal. “Desafía su modelo económico. El anuncio de que hay un recurso al que se puede acceder usando las mismas técnicas, la misma tecnología, pero que no es un combustible fósil y es renovable y limpio, eso puede depreciar sus activos”, concluye Viacheslav Zgonnik, fundador y director ejecutivo de Natural Hydrogen Energy.
