Enquanto os governos aceleram a descarbonização, a maior parte das atenções continua focada na energia solar, na eólica e no armazenamento em baterias. No entanto, por baixo das cicatrizes deixadas pelos sismos, pode estar a acumular-se lentamente uma outra fonte de energia - uma que surge sem turbinas, painéis solares ou electrolisadores.
Como se forma o “hidrogénio branco” nas profundezas
O hidrogénio já ocupa um lugar central em muitos planos climáticos. Ainda assim, hoje o hidrogénio de baixo carbono chega sobretudo por duas vias: electrolisadores que consomem muita electricidade ou produção a partir de gás com captura de carbono. Em ambos os casos, surgem custos elevados, lacunas de infra-estruturas e disputas políticas sobre quem deve pagar.
Perante isto, os geólogos têm perseguido uma pergunta mais simples: será que o próprio planeta consegue fornecer hidrogénio utilizável de forma directa, tal como fornece gás natural ou petróleo? Tudo indica que sim - e os sismos podem ser um dos motores mais importantes.
Este gás de ocorrência natural é muitas vezes designado por “hidrogénio branco” ou “hidrogénio geológico”. Forma-se através de reacções químicas na crusta e no manto, e não em fábricas ou refinarias. Há dois mecanismos principais por detrás dessa formação:
- Serpentinização: rochas ricas em ferro ou magnésio reagem com água, libertando hidrogénio à medida que se transformam em novos minerais.
- Radiólise: a radiação proveniente de pequenas quantidades de elementos radioactivos separa moléculas de água, num processo extremamente lento, ao longo de escalas de tempo geológicas.
A segunda via funciona como um fio contínuo que pode durar milhões de anos. Já a primeira pode avançar muito mais depressa, sobretudo onde as rochas se fracturam de forma violenta - como acontece ao longo de falhas sísmicas.
“O hidrogénio branco não precisa de painéis solares nem de parques eólicos para se formar; resulta de reacções rocha–água impulsionadas pelo próprio calor e pela tensão interna do planeta.”
O grande obstáculo é que as moléculas de hidrogénio são minúsculas e tendem a atravessar a maioria das rochas. Só quando existem camadas densas e selantes, capazes de reter o gás, se podem formar acumulações com potencial comercial. Durante anos, faltou um mapa convincente que indicasse onde procurar.
Porque é que os sismos podem transformar rocha e água em hidrogénio
Uma equipa francesa liderada pelo geocientista Nicolas Lefeuvre, da Université Grenoble Alpes, veio agora colocar as zonas sísmicas no centro do debate. O trabalho sugere que falhas moldadas por terramotos repetidos podem esconder reservatórios relevantes de hidrogénio.
Durante um sismo, placas tectónicas deslizam e rangem entre si, enquanto grandes volumes de rocha se partem. Essa violência mecânica desencadeia dois efeitos em simultâneo.
Partir rocha, criar radicais
Em primeiro lugar, a agitação e a fracturação podem libertar gases já aprisionados em poros e microfissuras - incluindo hidrogénio. Mas o mecanismo mais intrigante é a produção de hidrogénio novo.
Quando a rocha se estilhaça, expõe, em fracções de segundo, uma enorme área de superfície mineral fresca. Se a água alcançar essas superfícies - vinda de águas subterrâneas, de fluidos aprisionados ou de chuva que se infiltra - inicia-se uma cascata de reacções. Formam-se fragmentos muito reactivos, conhecidos como radicais, nas ligações minerais quebradas. Esses radicais capturam electrões e combinam-se rapidamente, originando moléculas como hidrogénio (H₂) e peróxido de hidrogénio (H₂O₂).
“As falhas sísmicas não armazenam apenas tensão mecânica; também desencadeiam fábricas químicas no escuro, convertendo rocha partida e água em gás hidrogénio.”
Assim, uma zona de falha torna-se um sistema intricado em que fracturação, circulação de fluidos, reacções químicas e migração de gases se influenciam mutuamente. Depois de formado, o hidrogénio pode deslocar-se ao longo de fracturas, escapar para a superfície ou, quando a geologia é favorável, acumular-se sob rochas-cobertura estanques.
Exsudações de hidrogénio acima de falhas activas são registadas desde a década de 1980. Em alguns casos, medições mostram que as emissões de gás aumentam antes de sismos, alimentando expectativas de melhoria em alertas sísmicos precoces. Agora, além disso, os cientistas interrogam-se se parte desse gás pode permanecer retida em profundidade em volumes suficientemente grandes para terem importância nos sistemas energéticos.
Simular sismos dentro de um moinho de rocha
Para estimar quanto hidrogénio os sismos poderão gerar, a equipa de Lefeuvre recorreu a ensaios laboratoriais. Usaram amostras de quartzo - um mineral comum na crusta - com diferentes teores de sílica, triturando-as com água num moinho de rocha.
Ao ajustar a velocidade do moinho de bolas, procuraram reproduzir a intensidade da fracturação das rochas associada a sismos de várias magnitudes. Em seguida, mediram quanto hidrogénio surgia na mistura água–rocha em cada cenário.
Com base nesses resultados, extrapolaram para a sismicidade global, concentrando-se em sismos de magnitude 4 e superiores. A estimativa no limite superior aponta que sismos dessa dimensão poderão gerar até 29 million tonnes de gás hidrogénio livre por ano.
| Parâmetro | Valor estimado |
|---|---|
| Hidrogénio anual de sismos ≥ M4 | Até 29 million tonnes |
| Equivalente energético | Cerca de 966 TWh |
| Consumo comparável | Aproximadamente dois anos do consumo de electricidade da Alemanha |
Este número parte do pressuposto de que as zonas de falha são constituídas inteiramente por rochas ricas em quartzo e de que todo o hidrogénio gerado se mantém como gás livre. Na realidade, as falhas são mais complexas: minerais mistos, diferentes quantidades de água e condições de pressão variáveis. Por isso, o valor de 29 million tonnes representa a extremidade mais optimista do que é fisicamente possível.
Ainda assim, fornece uma ordem de grandeza para um fluxo energético que, até agora, ninguém tinha quantificado de forma adequada.
Será possível aproveitar o hidrogénio gerado por sismos?
Lefeuvre defende que as falhas sísmicas merecem muito mais atenção por parte de quem procura recursos energéticos. Na sua visão, pelo menos parte do hidrogénio produzido conseguirá migrar para armadilhas estruturais sob camadas impermeáveis, de forma semelhante ao que acontece em campos de gás convencionais.
Geoffrey Ellis, um dos principais especialistas em hidrogénio geológico do Serviço Geológico dos Estados Unidos, recomenda prudência. Salienta que os sismos também geram grandes volumes de fluidos, o que pode manter o hidrogénio dissolvido ou disperso, tornando a separação tecnicamente difícil e potencialmente pouco rentável.
“Transformar o hidrogénio sísmico num recurso vai exigir o tipo de paciência e tentativa‑erro que, em tempos, definiu a exploração inicial de petróleo e gás.”
Ou seja, a química parece promissora no papel. Já o desafio de engenharia mal começou.
Para lá das falhas: pontos quentes de hidrogénio em montanhas e riftes
Os sismos não são as únicas “fábricas” naturais de hidrogénio. Uma outra equipa, liderada por Frank Zwaan no Centro Helmholtz GFZ, em Potsdam, recorreu a modelos numéricos para identificar outros pontos com elevada probabilidade.
As simulações destacam zonas em que rochas do manto interagem com água. Minerais do manto ricos em ferro e magnésio encontram-se, em regra, a dezenas de quilómetros sob a crusta, demasiado fundos para a presença de água líquida. No entanto, a tectónica pode arrastá-los para cima.
Dois contextos geológicos sobressaem:
- Zonas de rifte: onde as placas tectónicas se afastam, material profundo ascende e fractura-se, permitindo que a água se infiltre e reaja.
- Cadeias montanhosas de colisão: onde as placas colidem, empurrando para cima blocos de rocha do manto, como nos Alpes ou nos Pirenéus.
As cadeias montanhosas poderão, na prática, superar os riftes como produtoras de hidrogénio. Em terrenos de grande relevo, a água circula intensamente através de rocha fracturada, alimentando reacções contínuas. Além disso, formações densas e selantes são mais frequentes em regiões orogénicas, aumentando a probabilidade de o hidrogénio se acumular em vez de escapar para a atmosfera.
Sem surpresa, campanhas iniciais de exploração já começaram em áreas dos Pirenéus, dos Alpes e dos Balcãs, onde parece existir a combinação certa de rochas derivadas do manto, falhas activas e circulação profunda de água.
O que isto significa para metas climáticas e para os sistemas energéticos futuros
Estas fontes subterrâneas de hidrogénio despertam entusiasmo, mas não irão, por si só, resolver as metas climáticas europeias para 2030 ou 2050. A produção à escala de campo continua numa fase inicial e experimental. Ainda não foi demonstrada a existência de um campo de hidrogénio, de alto caudal e longa duração, alimentado exclusivamente por reacções naturais em curso.
Perfurar zonas de falha complexas também levanta questões ambientais e de segurança. Será necessário gerir riscos de sismicidade induzida, evitar a contaminação de aquíferos e monitorizar quaisquer fugas acidentais de gás - não apenas de hidrogénio, mas também de metano co‑existente ou de outros gases.
O próprio hidrogénio traz complicações climáticas. Embora não retenha calor como o CO₂, fugas de hidrogénio podem interferir com a química atmosférica e prolongar a vida do metano, um gás com efeito de estufa ainda mais potente. Assim, transporte, armazenamento e produção em grande escala exigem uma gestão rigorosa de fugas para evitar um efeito de aquecimento “invisível”.
Como o hidrogénio natural poderia encaixar no conjunto global
Se existirem acumulações comerciais suficientes, o hidrogénio geológico poderá ocupar vários nichos. Poderá fornecer hidrogénio de carga de base para a indústria, reduzir a dependência de hidrogénio importado produzido a partir de gás, ou alimentar centrais flexíveis que sirvam de apoio à eólica e à solar. Também poderá combinar-se com armazenamento subterrâneo, aproveitando reservatórios esgotados próximos de fontes naturais.
Face ao hidrogénio “verde” produzido por electrólise, o gás de origem natural pode, em algumas regiões, reduzir a procura de electricidade e baixar custos. Porém, terá de competir com avanços rápidos nos electrolisadores, a descida dos preços das renováveis e novos incentivos de política pública, como créditos fiscais para hidrogénio limpo.
Um cenário plausível parece menos um único avanço decisivo e mais um mosaico: electrolisadores junto de renováveis baratas, hidrogénio geológico onde a geologia ajudar, e alguma produção a partir de combustíveis fósseis com captura de carbono onde já exista infra-estrutura.
Por agora, o hidrogénio impulsionado por sismos é simultaneamente uma curiosidade científica e um potencial recurso. Para os geofísicos, abre uma nova janela sobre a química das falhas; para os planeadores de energia, acrescenta uma nova pista aos mapas do subsolo. A próxima década de perfuração, monitorização e modelação mostrará se esses 29 million tonnes teóricos por ano ficam sobretudo no papel ou se começam a circular em gasodutos.
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