Ricercatori dell’Università di Oxford, dell’Università di Durham e dell’Università di Toronto hanno descritto nel dettaglio gli ingredienti geologici necessari per trovare fonti pulite di idrogeno naturale sotto i nostri piedi, prodotto dalla Terra stessa nel corso delle ere geologiche.
Negli ultimi miliardi di anni, la crosta continentale terrestre ha prodotto una quantità di idrogeno gassoso sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico dell’umanità per almeno 170.000 anni. Sebbene una parte di questo sia andata perduta, consumata o sia oggi inaccessibile, l’idrogeno rimanente potrebbe offrire una fonte naturale (e priva di emissioni) di questa risorsa naturale.
È quanto rivela la ricerca “Natural hydrogen resource accumulation in the continental crust” pubblicata su Nature Reviews Earth & Environment e condotta da ricercatori dell’Università di Oxford, in collaborazione con l’Università di Durham e l’Università di Toronto, che sottolinea la necessità fondamentale di una strategia di esplorazione per trovare accumuli di idrogeno geologico naturale accessibili e commercialmente redditizi.
Nel mondo moderno, una fornitura affidabile di idrogeno gassoso è vitale per il funzionamento della società. I fertilizzanti prodotti a partire dall’idrogeno contribuiscono all’approvvigionamento alimentare di metà della popolazione mondiale, e l’idrogeno è anche una componente energetica chiave in molte roadmap verso un futuro a zero emissioni di carbonio, essenziale per prevenire le peggiori previsioni di cambiamento climatico.
Oggi, l’idrogeno viene prodotto dagli idrocarburi, con i gas di scarico che contribuiscono al 2,4% delle emissioni globali di CO2, con una domanda che è destinata ad aumentare da 90 milioni di tonnellate nel 2022 a 540 milioni di tonnellate nel 2050, ma è fondamentale che questo idrogeno non emetta CO2. La produzione seguita dall’interramento della CO2 di scarto (“sequestro del carbonio“) o da fonti energetiche rinnovabili (eolica o solare) sono entrambe fonti future di idrogeno, ma non sono ancora competitive a livello commerciale.
Negli ultimi miliardi di anni, la crosta continentale terrestre ha prodotto una quantità di idrogeno gassoso sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico dell’umanità per almeno 170.000 anni. Sebbene una parte di questo sia andata perduta, consumata o sia oggi inaccessibile, l’idrogeno rimanente potrebbe offrire una fonte naturale (e priva di emissioni) di questa risorsa naturale.
Finora, i limitati campionamenti e misurazioni storiche dell’idrogeno hanno limitato la comprensione attuale degli scienziati su dove e quanto idrogeno si trovi nella crosta terrestre. È noto che ci sono accumuli di gas di idrogeno ad alta purezza (>90%), come nella riserva di Bourakebougou (Mali), ma in molti contesti è prevista la presenza di idrogeno mescolato con elio, azoto e altri gas. Una strategia di esplorazione è fondamentale per trovare accumuli di idrogeno geologico naturale accessibili e commercialmente redditizi.
“Abbiamo sviluppato con successo una strategia di esplorazione per l’elio – ha dichiarato il Professor Jon Gluyas a capo del Dipartimento di Scienze della Terra presso l’Università di Durham e Direttore del Durham Energy Institute,co-autore dello studio – e un approccio simile, basato sui ‘princìpi di base’, può essere adottato anche per l’idrogeno”.
La ricerca ingredienti chiave necessari per definire una strategia di esplorazione volta a individuare diversi “sistemi a idrogeno”. Tra questi, la quantità di idrogeno prodotta, i tipi di roccia e le condizioni in cui si verifica, il modo in cui l’idrogeno migra nel sottosuolo da queste rocce, le condizioni che consentono la formazione di un giacimento di gas e le condizioni che distruggono l’idrogeno.
“Sappiamo, ad esempio, che i microbi sotterranei si nutrono facilmente di idrogeno – ha sottolineato la Professoressa Barbara Sherwood Lollar del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Toronto e coautrice dello studio – Evitare ambienti che li mettano a contatto con l’idrogeno è importante per preservarlo negli accumuli economici”.
Gli autori sottolineano i punti in cui la comprensione di questi ingredienti è più approfondita e sottolineano gli ambiti in cui è necessario indagare ulteriormente, come l’efficienza delle reazioni delle rocce e il modo in cui le rocce giuste si uniscano all’acqua, reagendo con esse.
Alcune fonti di idrogeno gassoso, come quelle provenienti dal mantello terrestre, hanno alimentato numerose speculazioni e iperboli, ma questa ricerca dimostra che non si tratta di fonti valide. Gli autori hanno invece dimostrato che gli ingredienti per un sistema completo dell’idrogeno si possono trovare in una serie di contesti geologici comuni all’interno della crosta. Alcuni di questi possono essere geologicamente piuttosto giovani, formando l’idrogeno “di recente” (da milioni a decine di milioni di anni), altri davvero antichi (centinaia di milioni di anni), ma la loro presenza critica è globale.
“Combinare gli ingredienti per trovare l’idrogeno accumulato in uno qualsiasi di questi contesti può essere paragonato alla preparazione di un soufflé: basta sbagliare uno qualsiasi degli ingredienti, delle quantità, dei tempi o della temperatura e si rimarrà delusi – ha affermato il Professor Chris Ballentine del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Oxford ed autore principale dello studio – Una ricetta di esplorazione di successo e ripetibile sbloccherà una fonte di idrogeno a basse emissioni di carbonio e commercialmente competitiva, che contribuirebbe in modo significativo alla transizione energetica: abbiamo l’esperienza giusta per combinare questi ingredienti e trovare quella ricetta“.
Il potenziale dell’idrogeno geologico naturale ha spinto gli autori a fondare Snowfox Discovery Ltd., una società di esplorazione con la missione di individuare accumuli di idrogeno naturale di rilevanza socio-economica.
In copertina: Un “cerchio delle fate” in Brasile che trasuda idrogeno ed è curiosamente privo di vegetazione (foto: Alain Prinzhofer)