El hidrógeno geológico: un combustible potente, abundante e ignorado

En esta presentación vamos a explicar la importancia que puede tener el uso del hidrógeno geológico, es decir el hidrógeno que ha sido o es almacenado en las formaciones geológicas y emana en mucho lugares dl planeta. Es el combustible con mayor poder calorífero y potencial futuro. Sus volúmenes son inmensos y ha sido ignorado inexplicablemente. De eso hablaremos a continuación. En primer lugar el hidrógeno es por lejos el elemento más común en el universo en donde constituye más del 75 % del total, también hay un porcentaje similar de hidrógeno en el sol, en los grandes planetas como Jùpiter y Saturno y en el gas interplanetario e interestelar por esa razón no es extraño que este elemento, ya sea bajo la forma de gas o de compuesto abunde en la Tierra tanto en la atmósfera e hidrósfera combinado con oxígeno para formar agua como en la corteza e interior planetario donde aparece formando, además de agua, hidrocarburos y otros fluidos hidratados.

Dicha esta introducción vamos a referirnos a la utilización potencial o efectiva del hidrógeno como recurso social, económico y tecnológico.

El hidrógeno es el combustible mineral cuya combustión proporciona más energía por unidad de masa. Su rendimiento energético es 2.5 veces mayor que el metano que el principal hidrocarburo y 4 veces mayor que una gasolina común. Por esa razón se considera que el hidrógeno representa una de los combustibles con más potencial de producción de energía.

Generalmente se obtiene por separación del hidrógeno de hidrocarburos mediante la aplicación de vapor en los hidrocarburos con presión de 3 a 25 bars y 900 grados de temperatura y adición de un catalizador generalmente níquel. Al ser un procedimiento endotérmico es un método que consume energía. También se puede obtener mediante electrolisis del agua a traves de la aplicación de una corriente eléctrica en un recipiente de agua y la adición de electrolitos ácidos. Este método también consume energía.

Por esa razón, a pesar de que es el combustible natural que proporciona más energía los métodos utilizados para obtenerlo requieren el empleo de energía para el procedimiento de separación. Quiere decir que para obtener hidrógeno a menudo se requiere más energìa de la que se obtiene al utilizarlo.

De todas maneras la utilización del hidrògeno como combustible es una opción que debe ser considerada por su rendimiento energético. Si bien al tratarse de un gas el envasado y transporte puede ser relativamente simple, su mínima densidad y su punto de condensación extremedamente bajo requiere una compresión muy fuerte agregando complejidades a su manejo y utilización práctica. 

De todas maneras, si hubiera una forma de obtener hidrógeno sin necesidad de recurrir a procedimientos de alto consumo de energía como la aplicación de vapor, temperatura y presión o de energía eléctrica para lograr su separación podría ser una excelente opción para su utilización generalizada y económicamente conveniente.

Lo interesante de este desarrollo conceptual es que hoy tenemos elementos para pensar que el hidrógeno puede ser obtenido de yacimientos geológicos, y que tal vez, la tierra posea gigantescos contenidos de hidrógeno que podrían ser utilizados si se resuelve el problema de su identificación y explotación.

Un importante indicio que demostró claramente la presencia de grandes volúmenes de hidrógeno en profundidad en la corteza se obtuvo con la perforación soviética realizada en la península de Kola en el período 1970 a 1989. La perforación llegó a 12,262 de profundidad. Sorprendentemente, a partir de los 5 y 10 kilómetros de profundidad se encontraron rocas metamórficas de tipo granitoide impregnadas en agua y más sorprendentemente todavía fue la gran cantidad de hidrógeno que contenían los lodos extraídos. Los lodos parecían hervir por el hidrógeno que se escapaba de ellos. 

En la región que rodea la aldea de Bourakébougou en Malí ocurrió una emanación especial.

A la sombra de un árbol de mango, Mamadou Ngulo Konaré contó el evento legendario de su infancia. En 1987, los excavadores de pozos llegaron a su pueblo de Bourakébougou, Malí, para perforar en busca de agua, pero se dieron por vencidos en un pozo seco a una profundidad de 108 metros. “Mientras tanto, salía viento del agujero”, le dijo Konaré a Denis Brière, petrofísico y vicepresidente de Chapman Petroleum Engineering, en 2012. Cuando un perforador se asomó al agujero mientras fumaba un cigarrillo, el viento le explotó en la cara.

“No murió, pero fue quemado”, continuó Konaré. “Y ahora teníamos un gran incendio. El color del fuego durante el día era como agua azul con gas y no tenía contaminación de humo negro. El color del fuego en la noche era como oro brillante, y en todos los campos podíamos vernos a la luz. … Teníamos mucho miedo de que nuestro pueblo fuera destruido”.

La tripulación tardó semanas en apagar el fuego y tapar el pozo. Y allí permaneció, rechazado por los aldeanos, hasta 2007. Fue entonces cuando Aliou Diallo, un rico hombre de negocios, político y presidente de Petroma, una compañía de petróleo y gas de Malí, adquirió los derechos de prospección en la región que rodea a Bourakébougou. “Tenemos un dicho de que los seres humanos están hechos de tierra, pero el diablo está hecho de fuego”, dice Diallo. “Era un lugar maldito. Dije: ‘Bueno, lugares malditos, me gusta convertirlos en lugares de bendición’”.

En 2012, reclutó a Chapman Petroleum para determinar qué salía del pozo. Protegidos del calor de 50°C en un laboratorio móvil, Brière y sus técnicos descubrieron que el gas era 98% hidrógeno.

El proyecto de Huesca

En España, en Monzón y alrededores en la provincia de Huesca cerca del Pirineo, cadena de los Pirineos, se han identificado filtraciones de hidrógeno. La historia de descubrimiento hay que remontarse a 1963. Ensapa (Empresa Nacional de Petróleos de Aragón SA) fracasó en su búsqueda de petróleo en la zona, pero registró la presencia de hidrógeno en varios puntos, incluyendo una pureza del 100% en el pozo Monzón-1.

Hay iniciativas actuales para desarrollar la extracción del hidrógeno natural por parte de una empresa geológica local. Probablemente estas características se extiendan a la franja contigua a la cadena pirenaica.

En los últimos tiempos se han documentado cientos de filtraciones de hidrógeno en todo el mundo. Según el químico ucraniano basado en Paría Viacheslav Zgonnik especializado en el tema las filtraciones de hidrógeno pueden ser la causa cientos de miles de depresiones circulares poco profundas en la tierra, de decenas o cientos de metros de diámetro, que reciben nombres como círculos de hadas, anillos de brujas o cuencas de agua. “Están muy extendidos y son muy misteriosos”, dice. Al inspeccionar varias de estas características a lo largo de la costa este de los EE. UU., donde se llaman Carolina Bays, Zgonnik y sus colegas descubrieron que estaban filtrando hidrógeno y que su concentración crecía con la profundidad. Zgonnik cree que el hidrógeno disuelve los minerales en las rocas subyacentes, lo que lleva a que se desplome en la superficie.

La vegetación dentro de los círculos a veces se puede suprimir, señala Isabelle Moretti, geóloga de la Universidad de Pau y la región de Adour que ha documentado la filtración de hidrógeno de los círculos de hadas en Brasil, Namibia y Australia. Ella especula que podría tener algo que ver con los microbios amantes del hidrógeno que consumen otros nutrientes. “Tal vez no quede nada”, dice ella.

Para Barbara Sherwood Lollar, geoquímica de la Universidad de Toronto, la revelación del hidrógeno se produjo en la década de 1980, cuando era estudiante de posgrado. Estaba tomando datos en minas en Canadá y Finlandia, siguiendo la evidencia de que a veces contenían gases inflamables. Midió los hidrocarburos esperados, algo de metano, algo de etano, pero no sumaron la masa total de sus muestras. Finalmente, se dio cuenta de que algunos contenían hasta un 30 % de hidrógeno. “Ni siquiera lo medimos, porque nadie esperaba que hubiera hidrógeno en el sistema”, dice ella.

La industria del petróleo y el gas ha perforado la Tierra con millones de pozos. ¿Cómo pudo haber pasado por alto el hidrógeno durante tanto tiempo? 

Una de las razones es que el hidrógeno es escaso en las rocas sedimentarias que contienen petróleo y gas, como las lutitas y areniscas a menudo ricas en materia orgánica 

Cuando se compactan y calientan, las moléculas de carbono en esas rocas consumen cualquier hidrógeno disponible y forman hidrocarburos de cadena más larga. Cualquier hidrógeno que encuentre el petróleo a medida que migra a una roca porosa de «reservorio», como una arenisca, tiende a reaccionar para formar más hidrocarburos. El hidrógeno también puede reaccionar con el oxígeno en las rocas para formar agua o combinarse con dióxido de carbono para formar metano «abiótico». Los microbios lo engullen para producir aún más metano.

Incluso si el hidrógeno sobrevive, pensaron los geólogos, no debería acumularse. El hidrógeno es la molécula más pequeña de todas: puede filtrarse a través de minerales e incluso metales. Si la Tierra estuviera produciendo hidrógeno, parecía poco probable que se mantuviera.

Y así, históricamente, cuando los registradores de pozos catalogaron las emanaciones de sus pozos, rara vez se molestaron en medir el hidrógeno. “La conclusión es que en realidad no estaban buscando hidrógeno”, dice Geoffrey Ellis, geoquímico orgánico del USGS. “No buscábamos en los lugares correctos con las herramientas adecuadas”.