Imagínate un gran yacimiento de arenisca porosa, antaño lleno de petróleo y gas natural y ahora repleto de un combustible diferente, libre de carbono: el hidrógeno. Este puede obtenerse dividiendo el agua mediante energía solar o eólica y usarse por generar electricidad, alimentar la industria pesada o bien para propulsar vehículos con pilas de combustible.
"El hidrógeno sería bueno para el almacenamiento estacional y a largo plazo", afirma Tuan Ho, ingeniero químico de los laboraorios Sandia y al frente de la investigación. "Si pensamos en la energía solar, en verano se puede producir mucha electricidad, pero no se necesita mucha para la calefacción. El exceso puede convertirse en hidrógeno y almacenarse hasta el invierno".
Sin embargo, el hidrógeno es mucho más difícil de comprimir que el gas natural o el propano. Esto significa que almacenar grandes cantidades de hidrógeno en tanques metálicos en la superficie no es factible, dice Ho. Don Conley, responsable de los trabajos de Sandia sobre almacenamiento subterráneo de hidrógeno, añade que el gas sí podría almacenarse en cavernas de sal, pero los depósitos de sal no están muy extendidos en Estados Unidos. Por ello, los científicos están investigando si el hidrógeno almacenado en yacimientos de petróleo y gas agotados se atascaría en la roca, se filtraría o se contaminaría.
Prioritario: que el almacén sea seguro
Las conclusiones de este trabajo se pueden leer en un artículo publicado en la revista International Journal of Hydrogen. En el, los investigadores explican que la arenisca se compone de granos de minerales y rocas que se han comprimido durante eones; y la arenisca tiene muchos huecos entre partículas y por eso puede almacenar agua en acuíferos o formar yacimientos de petróleo y gas. El esquisto es lodo comprimido en roca y está formado por partículas mucho más pequeñas de minerales ricos en arcilla. Así, el esquisto puede formar un sello alrededor de la arenisca, atrapando petróleo y gas natural.
"Queremos que el hidrógeno permanezca donde lo inyectamos", explica Ho. "No queremos que se aleje de la zona de almacenamiento y se pierda. Eso sería una pérdida de dinero y una gran preocupación para cualquier instalación de almacenamiento”. Así que los colaboradores de Ho en la Universidad de Oklahoma han estudiado cómo interactúa el H2 con muestras de arenisca y pizarra, lo que les ha llevado a comprobar que el hidrógeno no permanece en el interior de la arenisca después de ser bombeado, sino que hasta un 10% del gas adsorbido se quedaba atascado en el interior de la muestra de esquisto, explican.
Estos resultados fueron confirmados por las simulaciones informáticas de Ho, quien estudió detenidamente un tipo concreto de arcilla, denominada “montmorillonita”, habitual en las pizarras que rodean los yacimientos de petróleo y gas, y realizó simulaciones por ordenador de las interacciones moleculares entre las capas de esta arcilla, el agua y el hidrógeno. El científico comprobó que el hidrógeno no entra en los huecos acuosos entre las capas minerales de la montmorillonita. Esto significa que la pérdida de hidrógeno (por atascarse o desplazarse a través de la arcilla) sería ínfima, algo muy positivo para el almacenamiento subterráneo del gas.
El equipo científico estudia ahora los efectos del hidrógeno en un yacimiento de petróleo agotado y cómo los restos de petróleo podrían contaminar o interactuar con el H2, utilizando tanto simulaciones moleculares como experimentos.
