El hidrogênio natural ou hidrogênio branco Em um curto espaço de tempo, passou de curiosidade geológica a um dos candidatos mais promissores para revolucionar a transição energética. Enquanto o mundo se concentra na produção de hidrogênio a partir de gás natural ou eletricidade renovável, sob nossos pés pode haver... trilhões de toneladas de hidrogênio geológico Gerando continuamente por milhões de anos.
Em vários pontos ao redor do mundo - de forma discreta floresta na Baviera De uma aldeia no Mali ao subsolo de Huesca, surgem evidências muito sólidas de que esse recurso não só existe, como também que Ele pode ser extraído de forma economicamente viável e com uma pegada de carbono mínima.Isso está desencadeando uma verdadeira "corrida do ouro" pelo hidrogênio branco, à medida que governos, universidades e empresas tentam adaptar seus marcos legais, tecnologias e modelos de negócios a um recurso que até recentemente era praticamente ignorado.
O que é hidrogênio natural e por que ele é tão importante?
Hidrogênio natural (branco ou dourado) É o hidrogênio encontrado livremente no subsolo, sem necessidade de ser fabricado por meio de processos industriais. Ao contrário do hidrogênio produzido a partir de combustíveis fósseis ou eletricidade, este é gerado espontaneamente por reações geológicas na crosta e no manto da Terrae podem se acumular em armadilhas subterrâneas semelhantes às do gás natural.
A grande diferença em comparação com outras formas de hidrogênio é que, neste caso, o recurso já está disponível. disponível em estado gasososem passar por processos de transformação intensivos. Isso implica, em teoria, custos de produção muito mais baixos e um impacto ambiental muito pequeno, desde que a extração seja feita com cuidado e sob rigorosas normas regulamentares.
A Agência Internacional de Energia estima que A demanda global por hidrogênio poderá triplicar até 2050.Grande parte desse hidrogênio será utilizada em setores muito difíceis de descarbonizar: siderurgia, transporte marítimo, aviação, produtos químicos pesados ou calor industrial de altíssima temperatura.onde a eletrificação direta é complicada ou antieconômica.
Até agora, a grande maioria do hidrogênio tem sido produzida a partir de gás natural ou carvão, com forte emissões de CO₂ associadasMenos de 1% é "verde", obtido por meio da eletrólise da água utilizando energia renovável. É aqui que o hidrogênio natural entra em cena como uma possível alternativa. atalho tecnológico e econômicoSe houver quantidade suficiente disponível, isso poderia suprir uma parte significativa dessa demanda sem a necessidade de implantar tantas usinas de eletrólise ou consumir tanta eletricidade renovável.
Estimativas do Serviço Geológico dos Estados Unidos sugerem que a crosta terrestre poderia armazenar cerca de 5,6 bilhões de toneladas de hidrogênio brancoEmbora a maior parte estivesse em profundidades inacessíveis com a tecnologia e os custos atuais, os geólogos calculam que, mesmo que apenas uma pequena porcentagem — cerca de 2% — pudesse ser extraída, haveria hidrogênio suficiente para para suprir as necessidades da humanidade por cerca de 200 anos. à taxa de consumo esperada.
Como o hidrogênio branco se forma nas profundezas da Terra.
Uma das chaves para o potencial do hidrogênio natural é que ele é gerado por processos geológicos que ainda estão ativos hojeO mais frequentemente citado é o chamado serpentinaQuando rochas ricas em ferro do manto — como as peridotitas — entram em contato com a água a temperaturas entre 200 e 350 °C, o ferro "rouba" o oxigênio da água, e o que resta é hidrogênio molecular (H₂).
Esse processo ocorre especialmente em áreas de Crosta oceânica e antigos leitos marinhos que ficaram aprisionadas em cadeias montanhosas ou em regiões onde a crosta terrestre é altamente fraturada e permite que a água se infiltre profundamente no planeta. O resultado são enormes volumes de hidrogênio que podem subir e se concentrar em armadilhas geológicas, da mesma forma que acontece com o gás natural.
Além da serpentinização, existem outros mecanismos que produzem hidrogênio branco: decomposição de rochas sedimentares ricas em ferro, radiólise (um tipo de “eletrólise natural” causada pela radiação de elementos radioativos no subsolo) ou a desgaseificação do manto terrestre, que libera gases em direção à crosta superior.
Embora durante décadas se acreditasse que o hidrogênio livre era extremamente raro e que qualquer pequena acumulação seria rapidamente consumida por microorganismos do subsoloModelos recentes indicam que essa visão era pessimista demais. Novas medições e perfurações em diferentes continentes mostram que, longe de ser uma raridade, o hidrogênio nativo é muito mais difundido do que se pensava anteriormente, mesmo em profundidades relativamente rasas.
Uma consequência importante desses processos é que o hidrogênio natural poderia se comportar quase como um... fonte renovávelNo campo de Mali, por exemplo, a pressão de saída do gás permaneceu estável por mais de uma década, sugerindo que o sistema se regenera continuamenteContanto que a taxa de extração não exceda a taxa de geração subterrânea, o depósito se comportará como uma fonte estável e de longa duração.
Cores do hidrogênio: do preto ao branco
Para contextualizar o hidrogênio branco, vale a pena lembrar o clássico classificação de coresque não se refere à aparência do gás (o hidrogênio é incolor), mas à sua origem e à sua pegada de carbono associada.
El hidrogênio preto ou marrom É obtido pela gaseificação do carvão (carvão betuminoso, linhito). É a opção com maior impacto climático, pois libera grandes quantidades de CO₂ e outros poluentes. Uma opção menos poluente, mas também muito problemática do ponto de vista ambiental, é... hidrogênio cinza, que é produzido pela reforma do gás natural: o metano é combinado com vapor de alta temperatura para gerar hidrogênio e dióxido de carbono.
Uma evolução desse processo é o hidrogênio azulque também começa com gás natural, mas inclui Captura, utilização e armazenamento de CO₂ (CCUS). Nesse caso, o gás de efeito estufa não é liberado na atmosfera, mas fica confinado em formações geológicas ou é utilizado em processos industriais, reduzindo significativamente a pegada climática, embora com custos adicionais e desafios técnicos consideráveis.
Outras vias interessantes são as Hidrogênio turquesaque é obtido através da pirólise do metano, gerando hidrogênio e carbono sólido em vez de CO₂ (o que facilita seu gerenciamento), e o hidrogênio amarelo, que provém da eletrólise da água utilizando eletricidade da rede convencional, com uma pegada de carbono que dependerá da matriz energética do país.
Na extremidade inferior do espectro de emissões estão os hidrogênio rosa -eletrólise movida a energia nuclear- e a tão alardeada hidrogênio verde, que é obtido a partir de água e eletricidade de fontes renováveis (energia eólica, solar e hidrelétrica). Esta última é a grande aposta da União Europeia e, especialmente, da Espanha, mas hoje permanece... várias vezes mais caro do que o hidrogênio cinza, com diferenças que chegam a um fator de oito em algumas análises.
Faltava uma cor a este ventilador: a hidrogênio branco ou dourado, aquela que se forma na natureza e é extraída diretamente do subsolo. Sua grande vantagem é que Não requer um processo prévio de conversão industrial.Além da perfuração e do condicionamento do poço e, em muitos casos, da separação do hidrogênio de outros gases presentes, isso o torna um candidato particularmente atraente para atingir... Hidrogênio de baixo carbono a custos muito competitivos.
Casos reais: dos “incêndios eternos” à floresta bávara
A ideia de que o subsolo pode emitir gases inflamáveis não relacionados ao petróleo ou ao gás natural não é nova. Lugares como esses são conhecidos desde a antiguidade. “Fogos eternos” do Monte Quimera, em Yanartaş (Türkiye)onde chamas irrompem continuamente da rocha. Textos de Ctésias de Cnido e Plínio, o Velho, já mencionavam essas curiosas emanações há mais de 2.500 anos, embora sua natureza exata fosse desconhecida na época.
Um enorme salto no conhecimento ocorreu com a descoberta das fontes hidrotermais de Cidade Perdida, no Atlântico Norte, no início dos anos 2000. Estas são estruturas subaquáticas de calcita, conhecidas como fumantes brancosque expelem salmouras alcalinas muito quentes carregadas de gases. Alguns estudos mediram essas fontes. até 70% de hidrogênio nativocom emissões entre 5 e 10 milhões de metros cúbicos por ano por chaminé. Suspeita-se que haja milhares de sistemas semelhantes espalhados pelos oceanoso que dá uma ideia da magnitude global do fenômeno.
Em terra, uma das descobertas mais impressionantes foram os depressões subcirculares do oblast de Voronezh, a cerca de 600 km ao sul de Moscou, descobertas pelos geólogos russos Vladimir e Nikolay Larin. Essas estruturas, denominadas “círculos de fadas”Essas estruturas são caracterizadas pela ausência total de vegetação e pela liberação constante de misturas de hidrogênio, nitrogênio e hélio. Após anos de relativa indiferença, equipes do IFPEN francês validaram suas observações e, desde então, estruturas semelhantes foram identificadas em outros lugares. Austrália, Brasil, Mali e Estados Unidos.
Outro marco importante ocorreu por acaso em 1987, quando um poço raso para extração de água foi perfurado em Bourakébougou, MaliDurante a obra, ocorreu uma explosão porque um operário estava fumando, e o poço foi tamponado sob a falsa crença de que continha uma pequena reserva de gás natural. Somente em 2011 a empresa local Hydroma analisou o gás e descobriu que ele continha [substância não especificada]. aproximadamente 98% hidrogênioDesde então, mais de 25 poços foram perfurados, todos com concentrações de hidrogênio nativo entre 90 e 99%.
O caso Bourakébougou é hoje o único depósito de hidrogênio natural explorado comercialmenteO gás é queimado no local para produzir eletricidade para a comunidade local e, o mais impressionante, a pressão nos poços praticamente não mudou em 14 anos, reforçando a ideia de que se trata de um sistema sustentável. autossustentável por meio de processos geológicos contínuos.
Na Europa, um exemplo muito ilustrativo é o trabalho do geólogo. Jürgen Grötsch em uma floresta no norte da Baviera. Depois de décadas trabalhando para a petrolífera Shell, ele agora percorre a região com estudantes da Universidade de Erlangen-Nuremberg, praticando perfurações em pequena escala, com um metro de profundidade, e realizando a colocação de tubos. sensores de gás para "farejar" o subsolo. Em uma dessas medições, um pouco mais do que 500 partes por milhão de hidrogênioOu seja, cerca de 0,05% do gás analisado, o suficiente para confirmar a presença de uma veia interessante em profundidade.
Espanha e Europa: Aragão como ponta de lança
No contexto europeu, a Espanha entrou para o mapa do hidrogênio natural graças a Redescoberta do poço Monzón-1, na província de HuescaDurante a década de 60, a Companhia Nacional de Petróleo de Aragão SA perfurou a área em busca de hidrocarbonetos e encontrou hidrogênio puroNaquela época, sem mercado para esse gás e sem tecnologia adequada para explorá-lo, a descoberta foi arquivada.
Hoje a situação mudou radicalmente. A startup Hélio AragãoCom ligações a importantes empresas do setor energético, ele recuperou esses dados históricos e está propondo um projeto ambicioso para converter Monzón-1 em Primeiro poço de produção de hidrogênio natural da EuropaA empresa estima que o depósito poderá produzir entre 55.000 e 70.000 toneladas por ano por cerca de 25 ou 30 anos, o que significaria aproximadamente 1,1 milhão de toneladas de hidrogênio durante toda a sua vida útil.
Os investimentos planejados são consideráveis: fala-se em aproximadamente 14 milhões de euros inicialmente em 2025. e um total que poderia chegar a 900 milhões de eurosA ideia é usar técnicas muito semelhantes às usadas em poços de gás naturalmas adaptado às características do hidrogênio, e comercializar o gás diretamente através de tubulações de água em direção às indústrias próximas, sem a necessidade de armazenamento em grande escala.
O projeto envolve perfuração profunda na área de Monzón, perto da autoestrada A-22 e da linha férrea Zaragoza-Lleida, nos depósitos aluviais do rio Cinca. A hipótese geológica é que... rochas marinhas ricas em ferro As formações geológicas que emergem nos Pirenéus, erguidas quando a Placa Ibérica colidiu com a Placa Europeia há cerca de 65 milhões de anos, estão gerando hidrogênio em profundidade, que ascende através da Terra. falhas e fraturas até que se acumulem em camadas de arenito poroso, seladas por xistos impermeáveis.
Caso a presença de uma bolsa de gás significativa seja confirmada, a Helios espera poder extrair hidrogênio a um custo próximo de 0,60 euros por quilogramaEste valor é bem inferior aos mais de 2 €/kg que o hidrogênio verde pode custar atualmente. Essa vantagem econômica seria um fator diferenciador para posicionar a Espanha como um país líder no setor. Líder europeu em hidrogênio douradocomplementando seu já notável compromisso com o hidrogênio renovável.
No entanto, o projeto Monzón-1 esbarrou em... desafios regulatóriosA empresa obteve uma licença de exploração de hidrocarbonetos em 2020, mas a subsequente Lei de Mudanças Climáticas de 2021 proibiu novas atividades relacionadas a petróleo e gás. O problema é que o hidrogênio natural não se encaixa perfeitamente nas categorias legais existentes, deixando o projeto em suspenso até que novos desenvolvimentos sejam realizados. Regulamentações de mineração e energia "alcançam o atraso" e inclua explicitamente esse tipo de recurso.
Desafios legais, tecnológicos e ambientais
O caso espanhol não é exceção. Na maioria dos países, o O hidrogênio branco ainda não é claramente reconhecido como um recurso mineral. nas leis, o que complica o acesso a auxílios públicos, licenças de perfuração ou regimes tributários específicos. Na Alemanha, por exemplo, espera-se que o hidrogênio geológico possa ser explorado. formalmente regulamentado até 2026, o que abriria caminho para projetos maiores.
Essa brecha legal também dificulta a chegada de investidores privadosCom algumas exceções, as principais empresas de petróleo e gás optaram por observar de fora, deixando startups especializadas Eles assumem riscos na fase pioneira. Analistas como Kate Adie, da Wood Mackenzie, apontam que, no momento em que uma dessas jovens empresas demonstra que consegue produzir, elas se tornam líderes de mercado. volumes de comércio significativosÉ provável que se siga uma corrida para garantir as melhores zonas de extração.
Em termos tecnológicos, localizar e explorar o hidrogênio branco não é trivial. Muitas vezes, ele aparece... misturado com outros gases como hélio, nitrogênio, CO₂, monóxido de carbono ou metano, o que exige tecnologias de separação altamente eficientes. Empresas como A H2SITE desenvolveu membranas de liga de paládio. capaz de separar hidrogênio mesmo quando sua concentração na mistura é de 2%, recuperando até 98% do hidrogênio presente e oferecendo um gás de alta pureza.
Essas membranas funcionam em condições nas quais Outras tecnologias de separação não são viáveis.Isso os torna componentes essenciais para a monetização de depósitos onde o hidrogênio não é encontrado em estado quase puro. Além disso, o gás residual após a separação, enriquecido com hélio ou outros componentes valiosos, pode, por sua vez, ser convertido em uma fonte adicional de rendaIsso é muito interessante, considerando que o hélio é considerado um gás estratégico, difícil de substituir em muitas aplicações industriais e médicas.
Além disso, qualquer programa intensivo de extração geológica de hidrogênio deve levar em consideração o impactos ambientais e sociaisEm alguns cenários, foi levantada a possibilidade de usar técnicas semelhantes ao fraturamento hidráulico para abrir fraturas na rocha e permitir a circulação de água, gerando mais hidrogênio. Isso suscita preocupações compreensíveis sobre riscos sísmicos, contaminação de aquíferos ou impactos na paisagemPortanto, muitos especialistas defendem uma abordagem cautelosa, com estudos detalhados e regulamentação rigorosa antes de autorizar operações em larga escala.
Existem, no entanto, alguns conceitos muito sugestivos de uma perspectiva climática. Alguns modelos propõem injetar água em rochas ricas em ferro a uma profundidade de um ou dois quilômetros para estimular a produção de hidrogênio, aproveitando simultaneamente a energia geotérmica do fluido quente que retorna à superfície. Nesse esquema, se ele se dissolve CO₂ na água injetadaIsso pode reagir com minerais de magnésio e cálcio e ficar preso na forma de carbonatos sólidos (calcário)Ou seja, um sistema capaz de produzir hidrogênio e sequestrar dióxido de carbono simultaneamente.
Além dessas abordagens mais experimentais, os projetos atualmente em análise — como Baviera, Nebraska, Mali ou Aragão — estão focados, por ora, em aproveitar os acúmulos naturais existentes com técnicas de perfuração já dominadas pela indústria do gás, combinadas com novas ferramentas de modelagem geológica que ajudam a identificar as áreas com maior potencial.
Se esses tipos de sistemas forem confirmados como energias renováveis em escala humana —isto é, se for observado que os depósitos são reabastecidos à medida que o gás é produzido—, o hidrogênio natural poderia deixar de ser visto meramente como um vetor fabricado a partir de outras fontes e tornar-se, estritamente falando, um fonte de energia primária de baixo carbonoEssa é precisamente a grande revolução conceitual que muitos pesquisadores consideram imparável.
Tudo indica que o papel do hidrogênio nativo na transição energética dependerá tanto de avanço científico e tecnológico (compreender melhor os mecanismos de geração, conceber métodos de prospecção confiáveis), bem como o apoio às políticas públicas E isso depende da disposição da indústria em assumir um compromisso de longo prazo com um recurso que, até algumas décadas atrás, sequer era mencionado nos livros didáticos de energia. Se essas peças se alinharem, os "fogos eternos" que fascinavam os antigos poderão se tornar um dos pilares discretos, porém cruciais, do sistema energético do futuro.
