Entenda o que é hidrogênio branco e seu potencial

Hidrogênio branco é produzido naturalmente e uma fonte de energia limpa

Hidrogênio branco, também conhecido como hidrogênio natural ou geológico, é aquele produzido por processos naturais e encontrado em ambientes geológicos. Esta cor do hidrogênio é uma das mais promissoras fontes de energia descarbonizada, mas existem desafios sobre sua viabilidade como um combustível alternativo aos fósseis.

O que é hidrogênio?

O elemento mais prevalente no universo é o hidrogênio, caracterizado por possuir a menor massa atômica (1 u) e o menor número atômico (Z=1) entre todos os elementos identificados. Embora esteja localizado no primeiro período da família IA (metais alcalinos) na tabela periódica, o hidrogênio não integra essa família devido as suas propriedades físicas e químicas singulares, que o distinguem dos demais elementos.

Quais são os processos de formação do hidrogênio branco?

Segundo uma revisão literária realizada por pesquisadores chineses, o hidrogênio natural pode ser formado por diversos processos geológicos.

Serpentinização

Esse processo envolve a reação entre minerais contendo ferro(II), como o peridotito, e água formando outros minerais e hidrogênio (H2). Neste caso, o processo também é conhecido como “alteração hidrotermal do peridotito”, pois ocorre sob altas temperaturas.

Radiólise

A radiação liberada por elementos radioativos em rochas marinhas, como urânio, tório e potássio, pode gerar radicais livres resultantes da decomposição da molécula de água (H2O). Esses elementos quebram as ligações entre oxigênio e hidrogênio da água, resultando em radicais livres como hidrogênio, oxigênio e seus compostos.

Fraturamento de rochas

O processo de fraturamento de rochas ocorre quando rochas são quebradas, rompendo ligações químicas e gerando radicais livres. Esse fenômeno é especialmente associado à movimentação de falhas tectônicas.

Durante o fraturamento, as ligações entre silício e oxigênio (Si-O) em minerais de silicato se “quebram”, resultando em elementos químicos que reagem com a água. Essa reação libera hidrogênio como subproduto.

Esse processo, também conhecido como geração mecânica de hidrogênio, pode ocorrer sempre que rochas de silicato são esmagadas, incluindo rochas que se encontram abaixo de geleiras em movimento. O hidrogênio produzido em ambientes glaciais pode, até mesmo, sustentar vida microbiana (1). Além disso, congelamento, expansão térmica, desgaste por erosão, impactos gravitacionais e de meteoritos também são eventos que podem provocar a produção mecânica de hidrogênio.

Degaseificação do magma

A presença de hidrogênio em sistemas magmáticos, onde o magma libera gases durante seu resfriamento, pode gerar hidrogênio branco. Essa geração pode ocorrer tanto após erupções vulcânicas quanto em eventos onde a lava entra em contato com a água do mar.

Intemperismo da crosta terrestre

À medida que a água do mar esfria e envelhece, a crosta oceânica sofre reações de intemperismo, sobretudo em locais de fraturas, que geram hidrogênio branco a partir da oxidação de seus minerais e rochas. Esse processo pode levar de 10 a 20 milhões de anos.

Alteração de basalto

Alguns dos silicatos ferrosos encontrados na crosta oceânica, quando expostos a elevadas temperaturas (300 a 400ºC) se convertem em minerais contendo ferro e geram hidrogênio branco. O basalto é um exemplo de rocha que contém minerais de ferro contendo hidrogênio, podendo liberar esse gás quando sofre alteração.

Como ocorre o hidrogênio branco?

O hidrogênio branco pode ocorrer de diferentes formas, dependendo do ambiente e das condições geológicas envolvidas na sua produção.

Hidrogênio livre

O hidrogênio livre se refere àquele que migra livremente através dos poros ou fissuras de rochas. Exemplos incluem as fontes hiper alcalinas em ofiolitos no Massif de Voltri, na Itália (1) e o vazamento de gás ativo perto de Antalya, na Turquia, conhecido como Chimaera e que existe há pelo menos 2.500 anos (2).

Hidrogênio adsorvido

O hidrogênio natural pode ser aprisionado em diferentes tipos de rochas, como as rochas de argila do depósito de urânio Cigar Lake, no norte de Saskatchewan, Canadá (3). Estudos indicam que essas rochas são dominadas por ilita, e contêm 500 ppm de hidrogênio produzido por radiólise e adsorvidos em suas estruturas (4, 5, 6).

Hidrogênio em inclusões

Inclusões são pequenas bolsas ou cavidades em minerais que contêm fluidos. Elas são formadas durante o processo de cristalização de minerais e podem conter gases, como o hidrogênio. Diversos ambientes geológicos contendo rochas basálticas, do Precambriano, ígneas e vulcânicas, bacias de carvão, rochas sedimentares ou metamórficas e depósitos de sal foram identificadas contendo hidrogênio (5).

Quais são as vantagens e desvantagens do hidrogênio branco?

Vantagens do hidrogênio branco

O hidrogênio branco é gerado de forma contínua no subsolo, sendo uma fonte renovável de energia. Diferentemente dos combustíveis fósseis, o hidrogênio não contém carbono, contribuindo para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Além disso, ele é vital para algumas reações biogeoquímicas, influenciando a distribuição, abundância e diversidade da vida subsuperficial (1). Sua presença em locais como fontes hidrotermais sustenta organismos através do metabolismo microbiano (5).

Outro ponto positivo reside em sua disponibilidade em diversos ambientes geológicos, incluindo superfície e subsuperfície do fundo do mar, falhas geológicas e margens de corpos hídricos (5).

Adicionalmente, o hidrogênio possui maior poder calorífico, por unidade de massa, que outros combustíveis convencionais (7), sendo uma fonte de energia com maior potencial de suprir as maiores demandas energéticas que virão ao longo do tempo.

Por fim, quando passa pelo processo de combustão ou de conversão em células de combustível, o hidrogênio libera apenas água e energia, sendo assim uma fonte de baixo carbono (e). Assim como o hidrogênio verde (H2V), o branco não exige mecanismos alimentados por combustíveis fósseis; entretanto, este é produzido naturalmente, e não requer o processo intensivo de energia usado na obtenção do H2V para a decomposição da água.

Desvantagens do hidrogênio branco

Por outro lado, ainda existem incertezas e desafios na compreensão da geração e acúmulo do hidrogênio branco no subsolo. Questões sobre os mecanismos de geração e transporte, especialmente em rochas ricas em ferro, dados limitados e exploração ainda em fase inicial são aspectos que dificultam sua exploração em massa e demandam maiores pesquisas (8).

O hidrogênio branco ainda é uma descoberta relativamente recente, sendo uma classificação utilizada sobretudo no meio acadêmico. Ainda não existe arcabouço legal que o regulamente, o que pode dificultar a aplicação de licenças e autorizações para sua exploração e produção (8).

Como o hidrogênio branco pode contribuir para a transição energética?

O hidrogênio branco surge como uma promissora fonte de energia limpa para a transição energética. Utilizado em células de combustível, esse elemento poderia reduzir a pegada de carbono em setores desafiadores de eletrificação, como aviação, navegação, produção de aço e outros produtos que demandam intenso aquecimento industrial.

A pesquisa sobre o hidrogênio branco é extensa, mas ainda existem muitas dúvidas sobre seu potencial. Apesar dos obstáculos citados anteriormente, reservas de hidrogênio branco podendo conter grandes quantidades deste gás já foram descobertas. Sendo assim, além de uma fonte de energia renovável, ele pode fortalecer a luta contra as mudanças climáticas oriundas do aquecimento global.