Els autors destaquen la necessitat d’impulsar una investigació multidisciplinària per solucionar les incerteses associades a l’emmagatzematge subterrani d’hidrogen en roques poroses. El treball, publicat a la revista Energy and Environmental Science, ha comptat amb la participació dels investigadors del CSIC Juan Alcalde i Ramon Carbonell.

L’emmagatzematge subterrani d’hidrogen a gran escala encara no ha estat provat, però podria ser una tecnologia decisiva si es pretén que l’hidrogen contribueixi de manera significativa a reduir les emissions de diòxid de carboni a l’atmosfera. La idea és que aquestes reserves subterrànies d’hidrogen puguin servir com a magatzems d’energia per fer front a períodes d’alta demanda energètica.

Un nou article de prospectiva ha identificat els principals reptes científics de l’emmagatzematge subterrani d’hidrogen en formacions de roques poroses per a la seva futura implementació a gran escala. El treball, que ha comptat amb la participació dels investigadors de Geociències Barcelona del CSIC (GEO3BCN-CSIC) Juan Alcalde i Ramon Carbonell, ha estat publicat recentment a la revista Energy and Environmental Science.

Una reserva d’energia per a situacions imprevistes d’alta demanda

L’hidrogen està atraient l’atenció de la indústria i els governs pel seu potencial per contribuir a la descarbonització del transport i de les indústries amb una alta demanda energètica, com la química o la de l’acer. A més, l’emmagatzematge d’aquest gas pot ser una solució eficaç per superar un dels principals inconvenients de les energies renovables: la intermitència en la seva producció, que no sempre coincideix amb els increments de la demanda.

Així, en períodes de baixa demanda energètica, l’excedent d’energia produït per fonts renovables es podria destinar a obtenir hidrogen mitjançant electròlisi (produint l’anomenat “hidrogen verd”), hidrogen que s’emmagatzemaria sota terra per a la seva posterior conversió en electricitat en èpoques de alta demanda, amb unes emissions associades de CO2 gairebé nul·les.

“Aquestes reserves d’energia en forma d’hidrogen poden ser útils, per exemple, per mantenir l’estabilitat en els preus de l’electricitat en situacions sobrevingudes que generen una altíssima demanda energètica, com les onades de fred a l’hivern o de calor a l’estiu”, argumenta Juan Alcalde, investigador de GEO3BCN-CSIC i coautor de l’article.

Els autors de la feina plantegen alguns dels grans interrogants actuals: com podem emmagatzemar hidrogen de manera segura? ¿quina és la dinàmica de l’hidrogen una vegada que és injectat en el reservori? ¿quins processos químics ocorren en el reservori? què passarà amb l’hidrogen quan les comunitats microbianes que habiten en els reservoris comencin a alimentar-se d’aquest?

“L’article avalua la investigació disponible en el camp de l’emmagatzematge d’hidrogen i identifica els reptes clau que han de ser superats per permetre la seva implantació global”, explica Niklas Heinemann, autor de l’article i col·laborador de el projecte HyStorPor. “El treball proporciona també una relació detallada dels factors que fan única aquesta solució i aborda les incògnites que marcaran el futur de la recerca en aquest àmbit”.

Aqüífers salins i antics reservoris d’hidrocarburs

Els aqüífers salins i els antics reservoris d’hidrocarburs són les formacions geològiques subterrànies ideals per emmagatzemar l’hidrogen i per assegurar en el futur un subministrament d’aquest gas en quantitats suficients i en un escenari d’absència d’emissions, segons expliquen els investigadors en l’article. No obstant això, tot i els avantatges que sembla oferir aquest tipus d’emmagatzematge, encara falten investigacions que redueixin les incerteses que pesen sobre el seu desenvolupament.

“L’hidrogen s’acostuma a emmagatzemar en tancs en superfície, però si es pretén utilitzar a gran escala com a combustible de reemplaçament, caldrà buscar alternatives que permetin acumular volums de gas molt més grans. Aquí és on entra en joc l’emmagatzematge d’hidrogen en formacions geològiques , més eficaç pel que fa a la capacitat i el temps de conservació que les infraestructures de superfície”, indica Juan Alcalde.

 “La nostra societat porta més d’un segle aprofitant els recursos geològics del subsòl, com el petroli i el gas natural, de manera consistent, de forma que comptem amb molta informació de partida sobre els processos que tenen lloc durant aquestes operacions d’aprofitament”, explica Alcalde . “No obstant això, tenim molt poca experiència pel que fa a l’emmagatzematge d’hidrogen a gran escala, i és precisament aquest fet, el tractar amb un fluid diferent, el que planteja certes incògnites que han de ser aclarides”, afegeix l’investigador.

En l’elaboració de l’estudi han participat científics de múltiples institucions europees: de la Universitat de Friburg, de la Universitat de Groningen, de la Universitat d’Utrecht, de l’GFZ de Potsdam, de l’Institut Federal de Geociències i Recursos Naturals d’Alemanya, de la Universitat de Tecnologia de Clausthal i de el Servei Geològic Britànic. La idea d’aquest treball va sorgir en el si d’una de les reunions de la plataforma GEO.8 (Aliança Europea per a les Geociències), de la qual l’institut Geociències Barcelona-CSIC és un membre actiu.

Article de referència:

Heinemann, J. Alcalde, J. M. Miocic, S. J. T. Hangx, J. Kallmeyer, C. Ostertag-Henning, A. Hassanpouryouzband, E. M. Thaysen, G. J. Strobel, M. Wilkinson, C. Schmidt-Hattenberger, K. Edlmann, M. Bentham, R. S. Haszeldine, R. Carbonell and A. Rudloff, Enabling large-scale hydrogen storage in porous media – the scientific challenges Energy Environ. Sci., 2021, DOI: 10.1039/D0EE03536J.

Instituto de Análisis Económico (IAE)

Els experts pensen que l’emmagatzematge d’hidrogen pot ser una solució eficaç per superar un dels principals inconvenients de les energies renovables, com l’eòlica: la intermitència en la seva producció, que no sempre coincideix amb els increments de la demanda. A la imatge, un aerogenerador.