Quando queima, você sabe, só emite vapor d'água. Talvez seja por isso que o hidrogénio pode ser a alternativa mais saudável aos combustíveis fósseis, como o petróleo e o gás natural, responsáveis pela emissão de dióxido de carbono e pelas alterações climáticas. Isso se a produção desse “combustível verde” ainda não fosse difícil e cara. Agora, porém, um grupo de cientistas russos encontrou uma forma engenhosa de extrair hidrogénio diretamente de depósitos de gás natural, explorando os mesmos hidrocarbonetos que contêm grandes quantidades deste elemento a nível molecular. Um processo revolucionário que poderá mudar a face da energia do futuro.
Vapor, catalisador e oxigênio: os ingredientes da receita verde
Elena Mukhina, Ph.D., pesquisador sênior da Skoltech em Moscou e líder do estudo publicado em Combustível (eu linko aqui), está orgulhoso do resultado. “Todas as etapas do processo são baseadas em tecnologias bem estabelecidas, que não foram previamente adaptadas para a produção de hidrogênio a partir de campos reais de gás”, explica.
Demonstramos que a nossa abordagem pode ajudar a converter hidrocarbonetos em combustíveis “verdes” no ambiente do reservatório com até 45% de eficiência. No futuro, pretendemos testar o nosso método em grandes reservatórios de gás.
Mas como exatamente funciona esse processo?
Primeiro de tudo, vapor e um catalisador são injetados no poço do reservatório. O catalisador será então usado para separar o hidrogênio dos componentes do gás natural. Subseqüentemente, ar ou oxigênio puro são bombeados para inflamar o gás diretamente no reservatório.
Auxiliado pelo vapor e pelo catalisador, o gás natural queima e se converte em uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio. O dióxido de carbono formado a partir do monóxido de carbono permanece preso no reservatório, sem contribuir para o efeito estufa.
Na última etapa, o hidrogênio é extraído do poço através de uma membrana que bloqueia outros produtos de combustão, deixando o monóxido de carbono e o dióxido de carbono permanentemente presos no subsolo.
Hidrogênio de campos de gás, testes de laboratório: resultados promissores
A equipe testou esse processo em reatores de laboratório que simulavam o ambiente real de um campo de gás. “Colocamos brita no reator e depois bombeamos metano, principal componente do gás natural, junto com vapor e catalisador, e depois oxigênio”, diz o pesquisador. “A pressão dentro do reator foi mantida em um nível típico de campos de gás, oitenta vezes superior à pressão atmosférica.”
À medida que o experimento avançava, a equipe analisou a composição dos gases do reator para avaliar a eficiência da conversão de metano em hidrogênio. Descobriu-se que a maior parte do hidrogênio, 45% do volume total do gás, foi formada a 800°C com grandes quantidades de vapor injetadas no reator.
Para tornar a reação o mais eficiente possível, deveria haver quatro vezes mais vapor que gás natural. “Optamos pela temperatura de 800°C porque ela é facilmente alcançável na combustão do gás natural e não precisa ser mantida artificialmente”, explica o pesquisador.
A importância da rocha: muitas jazidas, muitos cenários
O rendimento de hidrogênio também depende da composição da rocha. “Por exemplo, em experimentos com alumina porosa, o rendimento de hidrogênio atingiu 55%”, observa o Dr.
A maior eficiência neste caso é explicada pelo fato da alumina ser inerte, ou seja, não reage com os elementos circundantes. A rocha natural contém outros minerais mais ativos que podem reagir com componentes da mistura gasosa e afetar o rendimento de hidrogênio.
Isto significa que cada campo de gás terá características diferentes e exigirá uma análise cuidadosa antes que este processo possa ser aplicado em larga escala. Mas os resultados obtidos até agora são promissores e abrem caminho para uma nova era de energia limpa.
Rumo a um futuro do hidrogénio: desafios e oportunidades
A transição dos combustíveis fósseis para o hidrogénio não será imediata nem isenta de obstáculos. Pelo contrário. Ainda será necessário muito trabalho de pesquisa e desenvolvimento para otimizar o processo e adaptá-lo às diferentes condições dos campos de gás natural. Sem falar na infraestrutura de transporte e distribuição de hidrogénio, que atualmente ainda é limitada.
O potencial desta tecnologia, no entanto, é enorme. Se conseguíssemos produzir hidrogénio verde em grande escala directamente em campos de gás, poderíamos reduzir drasticamente as emissões de dióxido de carbono e abrandar as alterações climáticas. O hidrogénio poderá tornar-se uma fonte de energia versátil e aplicável em muitos setores, do transporte à produção de eletricidade.
O trabalho da equipe Skolkovo é um passo importante nessa direção. O hidrogénio extraído diretamente de depósitos de gás natural pode ser um trunfo.
