Hidrogênio natural em Kidd Creek, Ontário, pode chegar antes do esperado

Hidrogênio natural - um gás gerado por rochas no subsolo, e não por fábricas - pode estar bem mais perto de um uso prático do que se imaginava. Hoje, a maior parte do hidrogênio que abastece siderúrgicas, unidades de fertilizantes e fábricas de metanol ainda é produzida a partir de combustíveis fósseis.

Descarbonizar essa oferta exige bilhões em infraestrutura nova.

Só que uma mina em operação no norte de Ontário vem, discretamente, contornando esse obstáculo. Há mais de uma década, hidrogênio escapa por furos de sondagem perfurados em rochas com bilhões de anos - sem que ninguém o tenha injetado ali.

Gás vindo de rocha antiga

Geoquímicos da University of Toronto e da University of Ottawa passaram anos monitorando esse gás na mina Kidd Creek, perto de Timmins, em Ontário.

Os furos analisados ficam entre 2,070 metros (6,800 pés) e 2,390 metros (7,850 pés) de profundidade.

O trabalho foi liderado por Barbara Sherwood Lollar, professora de Ciências da Terra na University of Toronto.

Em todos os furos avaliados pela equipa houve produção de hidrogênio - e, na maioria, a emissão continuou por longos períodos; alguns fluxos permaneceram por mais de 11 anos.

Esse gás - por vezes chamado de hidrogênio branco - já tinha sido observado antes em exsudações dispersas e em poços isolados.

O que torna o conjunto de dados de Kidd Creek diferente é que ele registra fluxos sustentados, em dezenas de furos, dentro de uma mina ativa.

Como a rocha gera hidrogênio

A reação segue uma “receita” relativamente clara: água entra em contacto com minerais ricos em ferro nas profundezas da crosta, retira eletrões desses minerais e, como produto, forma-se gás hidrogênio.

Para que isso aconteça, é preciso o tipo certo de rocha - e grande parte do Escudo Canadense encaixa-se nesse perfil.

Esse bloco antigo de crosta que se estende sob Ontário, Quebec e os territórios do norte reúne áreas vastas de rochas com muito ferro, onde essa química ocorre naturalmente ao longo de tempos geológicos.

Um artigo recente sugeriu que reações parciais numa única formação rica em ferro poderiam gerar quantidades enormes de hidrogênio. As novas medições, por sua vez, acrescentam números obtidos num local subterrâneo em funcionamento - e não apenas num modelo.

Onze anos de dados

No nível de 2,070 metros (6,800 pés), a equipa recolheu amostras em 27 furos atravessando diferentes unidades rochosas. Todos libertaram hidrogênio, com concentrações que foram de abaixo de 1% até quase 13% do gás que saía.

O observatório mais profundo, a 2,390 metros (7,850 pés), trouxe um histórico ainda mais prolongado.

Num dos furos, as concentrações de hidrogênio ficaram entre aproximadamente 2% e 6.5% de 2008 a 2019, com média em torno de 4% ao longo desses 11 anos.

As taxas de fluxo oscilaram, mas a média de longo prazo manteve-se próxima de 1 galão (3.8 litros) por minuto - ano após ano, furo após furo.

É justamente essa persistência que sustenta o argumento. Para a exploração, a pergunta não é apenas se o gás existe; é se o fluxo se mantém em concentrações úteis, em volumes úteis, por tempo suficiente para viabilizar um projeto económico.

Uma vantagem canadense

As mesmas rochas associadas ao hidrogênio tendem a abrigar os minerais que o Canadá exporta. O norte de Ontário e Quebec, assim como os territórios, concentram depósitos importantes de níquel, cobre e diamantes - além de minerais críticos que a indústria agora disputa para garantir fornecimento.

Oliver Warr, professor assistente de Ciências da Terra na University of Ottawa e coautor do estudo, explicou esse vínculo.

“Os pontos em comum são as rochas”, afirmou.

Essa sobreposição pode reduzir um dos entraves mais teimosos do hidrogênio: transportar e armazenar custa caro, e a construção de grandes gasodutos novos leva anos.

Quando o gás é aproveitado perto de onde se forma, parte desses custos deixa de existir.

Micróbios e outras perdas

Esses resultados não significam que toda rocha com hidrogênio vai virar, automaticamente, uma fonte de energia limpa. Uma preocupação central é a perda do gás.

O hidrogênio pode ser consumido em reações que produzem metano, ou então ser “comido” por micróbios que vivem nas rochas.

Um volume crescente de estudos tem mostrado o quão eficientes esses micróbios podem ser a consumir hidrogênio no subsolo, especialmente quando a água superficial consegue infiltrar-se e alimentá-los. Kidd Creek é um caso raro em que isso não acontece.

Os fluidos em grande profundidade na mina indicam isolamento prolongado em relação à superfície, poucos micróbios e pouca entrada de água nova.

Assim, o hidrogênio acumula-se em vez de desaparecer - um arranjo geológico incomum que nem todos os locais terão.

Energia para locais remotos

Para minas, o argumento é direto: o hidrogênio que já é ventilado durante perfurações de rotina poderia transformar-se numa fonte de energia no próprio local, reduzindo gastos com combustível e diminuindo emissões.

O artigo estima que os quase 15,000 furos de sondagem da mina poderiam descarregar mais de 140 metric tons de hidrogênio por ano. Isso equivale a cerca de 4.7 million kilowatt-hours de energia.

Como comparação, um projeto de vento e solar de $30 million numa mina de diamantes nos Northwest Territories gera 4.2 million kilowatt-hours por ano.

O caminho do hidrogênio não é gratuito - mas também não é barato transportar diesel por centenas de milhas até comunidades remotas.

Hidrogênio natural no horizonte

Antes deste estudo, o hidrogênio natural era sobretudo uma curiosidade, relatada em exsudações à superfície e em testes pontuais em poços.

O novo trabalho regista fluxos sustentados, na casa de alguns por cento, em todos os furos amostrados numa mina em operação por mais de uma década.

Com uma linha de base medida, os investigadores passam a fazer perguntas mais precisas. Em vez de ficar apenas na modelagem, a exploração pode mirar possibilidades concretas: rocha antiga rica em ferro, água subterrânea isolada e um utilizador industrial nas proximidades já a pagar caro por energia.

A questão mais difícil passa a ser onde investir. Uma revisão sobre a descarbonização da indústria pesada aponta o hidrogênio como peça-chave para aço, amônia e vários processos intensivos em carbono que baterias não conseguem substituir.

Extrair hidrogênio natural diretamente da rocha encurtaria esse caminho.