Para ser clasificado como un combustible sostenible, el hidrógeno ha de ser verde, lo que implica que su producción, mediante la electrólisis del agua, utiliza energía renovable, como la solar o la eólica. Este hidrógeno puede ser usado directamente en motores para generar electricidad o en celdas de combustible para vehículos eléctricos, superando así los inconvenientes asociados con las baterías.
Una ventaja adicional es que el hidrógeno puede almacenarse durante meses y utilizarse cuando las necesidades de energía superen el suministro proporcionado por fuentes de energía renovables. Sin embargo, el hidrógeno tiene menos capacidad energética en un volumen específico que los combustibles basados en carbono, como el gas natural o el propano. Además, comprimirlo es más complicado. Por lo tanto, almacenar grandes cantidades de hidrógeno en tanques metálicos en la superficie no es viable.
Increíblemente, la solución viene de la mano del petróleo
En Estados Unidos, un equipo de científicos está investigando mediante simulaciones por ordenador y experimentos de laboratorio la posibilidad de utilizar yacimientos agotados de petróleo y gas natural para almacenar hidrógeno.
Ya se sabe que el hidrógeno puede almacenarse bajo tierra en cavernas de sal, pero estas no están muy extendidas. El equipo del ingeniero químico de Sandia National Laboratories, Tuan Ho, director de la investigación, está estudiando si el hidrógeno almacenado en yacimientos agotados de petróleo y gas quedará atrapado en la roca, se filtrará o se contaminará.
El objetivo es asegurar que el hidrógeno permanezca donde se inyecta para evitar pérdidas y garantizar la eficiencia del almacenamiento, explican en un comunicado y en un artículo publicado en el International Journal of Hydrogen Energy. “En verano es posible producir mucha electricidad con energía solar, pero no se necesita. El exceso se puede convertir en hidrógeno y almacenar hasta el invierno", añade.
La investigación paso a paso
El equipo de Ho estudió si el hidrógeno se quedaría atrapado en la arenisca o el esquisto que forma el cuerpo y sellaría muchos depósitos de petróleo y gas o, al contrario, se escaparía.
La arenisca se compone de granos de minerales y rocas del tamaño de arena que han sido comprimidos durante eones. Tiene muchos espacios entre las partículas y, por lo tanto, puede almacenar agua en acuíferos o formar depósitos de petróleo y gas. El esquisto es lodo comprimido en roca y está formado por partículas mucho más pequeñas de minerales ricos en arcilla. Por lo tanto, el esquisto puede formar un sello alrededor de la arenisca, atrapando petróleo y gas natural. De esta manera, el hidrógeno inyectado permanece en el mismo lugar y no se pierde.
Utilizaron experimentos para estudiar cómo interactúa el hidrógeno con muestras de arenisca y esquisto. Descubrieron que el hidrógeno no permanece dentro de la arenisca después de ser bombeado, pero hasta el 10% del gas adsorbido queda atrapado dentro de la muestra de esquisto. Estos resultados fueron confirmados por las simulaciones por ordenador realizadas por Ho.
Al observar más de cerca un tipo específico de arcilla, que es común en el esquisto alrededor de los yacimientos de petróleo y gas, Ho realizó simulaciones virtuales de las interacciones moleculares entre capas de arcilla de montmorillonita, agua e hidrógeno. Descubrió que el hidrógeno no penetra en los espacios acuosos entre las capas minerales de ese tipo de arcilla.
Para que el hidrógeno se clasifique como un combustible limpio, debe ser de verde, es decir, obtenido, habitualmente a través de la electrólisis del agua y utilizando energía que provenga de fuentes renovables como la solar o la eólica. Este hidrógeno verde puede emplearse directamente en motores para producir electricidad industrial o en celdas de combustible para propulsar vehículos eléctricos, resolviendo así las dificultades asociadas a las baterías.
Utilizando experimentos y simulaciones, el equipo de Ho descubrió que el gas natural residual puede liberarse de la roca al hidrógeno cuando este se inyecta en un depósito de gas natural agotado. Esto significa que cuando el hidrógeno se retire para su uso, contendrá una pequeña cantidad de gas natural. Por lo tanto, es importante tener en cuenta que cuando ese hidrógeno se queme producirá también una pequeña cantidad de dióxido de carbono.
Actualmente, y mediante simulaciones y experimentos moleculares, el equipo de Ho está estudiando los efectos del hidrógeno en un yacimiento de petróleo agotado y cómo el sobrante podría contaminar o interactuar con él. Pero todavía se necesita investigación adicional para comprender cómo los microorganismos y otras sustancias químicas de los depósitos de petróleo agotados podrían interactuar con el hidrógeno almacenado.
