Cómo el hidrógeno natural, oculto en las profundidades de la Tierra, podría convertirse en una nueva fuente de energía.

en el proceso para reducir las emisiones. El hidrógeno “verde” proviene de la electrólisis alimentada por energías renovables, utilizando electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno “blanco” o “dorado” se encuentra de forma natural bajo tierra y puede extraerse directamente con un procesamiento mínimo.

Cómo se forma el hidrógeno natural

El hidrógeno natural se origina a partir de varios procesos geológicos. El mecanismo más estudiado es la serpentinización, una reacción en la que el agua interactúa con rocas ricas en hierro conocidas como ultramáficas, liberando gas hidrógeno.

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La serpentinización ocurre en diversos entornos alrededor del mundo, incluidos dorsales oceánicas y formaciones continentales como el Rift Medio Continental en América del Norte, una franja compuesta principalmente por rocas ígneas con algunas rocas sedimentarias mezcladas, que se extiende desde Minnesota a través de la región del Lago Superior y hacia el sur hasta Kansas.

Otro proceso, la formación termogénica de hidrógeno, ocurre en cuencas sedimentarias profundas cuando el material orgánico se descompone bajo altas temperaturas, aproximadamente entre 480 y 930 grados Fahrenheit (250 a 500 grados Celsius). Estas reacciones también pueden producir hidrógeno junto con otros gases, como metano o nitrógeno.

Dado que estos procesos ocurren durante millones de años, el uso de hidrógeno natural generalmente requiere mucha menos energía que los métodos creados por el ser humano, como la electrólisis, que consume aproximadamente 50 kilovatios-hora de electricidad por kilogramo de hidrógeno producido —suficiente para alimentar una vivienda promedio durante uno o dos días, y más energía de la que ese kilogramo de hidrógeno puede proporcionar—. El hidrógeno natural ya está producido: solo hay que recolectarlo.

La ciencia y la búsqueda

Los investigadores y las empresas de exploración están desarrollando métodos similares a los utilizados en la exploración de petróleo y gas para localizar posibles acumulaciones de hidrógeno. Están analizando tres tipos de formaciones geológicas:

1.      Filtración focalizada, donde el hidrógeno se filtra de forma natural a través de grietas y fallas. Tiende a alcanzar la superficie y dispersarse rápidamente, lo que dificulta su captura a gran escala.

2.      Capas de carbón, donde el hidrógeno se adhiere a las capas de carbón, ofrecen un mayor potencial de densidad pero plantean dificultades para su extracción. El hidrógeno primero debe separarse del carbón y luego fluir a través de capas de roca compacta hasta el punto de extracción.

3.      Sistemas de reservorio con trampa y sello, comparables a las formaciones rocosas que atrapan gas natural bajo tierra, se consideran los más prometedores para la producción comercial porque pueden concentrar grandes volúmenes de hidrógeno en estructuras bien definidas y perforables. Sin embargo, en la práctica siguen siendo en gran medida no probados: la idea básica está bien establecida y los geólogos tienen una buena noción de dónde podrían encontrarse estas formaciones, pero todavía carecen de datos detallados sobre cuánto hidrógeno contienen realmente y cuán fácil sería extraerlo.

Un sitio de perforación en el este de Kansas es uno de los varios lugares donde las empresas están buscando hidrógeno natural. HyTerra.

Reservas masivas… en algún lugar

El Servicio Geológico de Estados Unidos estima que podría haber más de 5 billones (trillones estadounidenses) de toneladas métricas de hidrógeno geológico bajo tierra en todo el mundo. Sin embargo, solo una pequeña fracción de esa cantidad se considera recuperable, tanto desde el punto de vista técnico como económico.

Aun así, incluso el 2% de ese total superaría todas las reservas probadas de gas natural del planeta y sería suficiente para cubrir la demanda proyectada durante los próximos 200 años, incluso teniendo en cuenta el aumento del consumo.

Toda esa reserva se ha acumulado a lo largo de miles de millones de años. La Tierra produce de forma natural entre 15 y 31 millones de toneladas métricas de hidrógeno natural cada año —menos del 1% de la cantidad que se prevé necesaria anualmente para 2050—. Pero solo una fracción de ese volumen probablemente podrá capturarse de manera eficiente.

Por ello, el hidrógeno geológico debe considerarse como una fuente muy grande, pero en última instancia finita, de energía baja en carbono que puede complementar de forma significativa —aunque no sustituir— otras fuentes energéticas, incluidos los distintos métodos de producción de hidrógeno.

Puntos calientes a nivel mundial

Actualmente, solo un yacimiento de hidrógeno, ubicado en la aldea de Bourakébougou en Mali, produce hidrógeno natural de forma comercial, suministrando decenas de toneladas al año para abastecer de energía al pueblo.

No obstante, el número de empresas que exploran hidrógeno natural ha aumentado rápidamente, pasando de aproximadamente 10 en 2020 a unas 40 a finales de 2023, según Rystad Energy y diversos informes gubernamentales y de laboratorios de investigación.

Aparte de ese yacimiento en Mali, la exploración se concentra en Estados Unidos, Australia, Canadá y varios países europeos.

En Estados Unidos, el Proyecto Nemaha de HyTerra en Kansas ha confirmado concentraciones subterráneas que superan el 90% de hidrógeno y el 3% de helio. Cuanto mayor es la concentración de hidrógeno, más eficiente y rentable resulta su recuperación. HyTerra también está explorando otras zonas del Medio Oeste y la región de las Montañas Rocosas.

El proceso geológico de formación de la serpentinitas puede producir hidrógeno. James St. John vía Flickr, CC BY.

Barreras técnicas

Transformar el hidrógeno geológico en una fuente de energía comercial plantea importantes desafíos científicos y técnicos. Detectar y medir hidrógeno bajo tierra es complicado debido a su pequeño tamaño molecular y a su reactividad con otros elementos presentes en las rocas.

Además, si lo que se encuentra son bajas concentraciones de hidrógeno mezcladas con grandes cantidades de otros gases, puede resultar costoso —e incluso prohibitivamente caro— separar y purificar el hidrógeno antes de poder utilizarlo.

Economía y eficiencia

La promesa económica del hidrógeno natural radica en su simplicidad.

Dado que los procesos geológicos ya han realizado el “trabajo” de producción, las primeras estimaciones sugieren que los costes de extracción podrían ser una décima parte de los costes de producción de otras técnicas tradicionales de generación de hidrógeno —o incluso inferiores—.

Sin embargo, esas cifras se basan en las pequeñas cantidades de hidrógeno encontradas hasta ahora y podrían no reflejar el rendimiento futuro a gran escala. Para producir lo suficiente como para abastecer la demanda comercial será necesario descubrir acumulaciones grandes y de alta calidad.

Como señaló un destacado grupo de investigación: «Esto no es una fiebre del oro». Se trata de una exploración cuidadosa en busca de evidencias científicas que, con el tiempo, podrían conducir a una fuente de energía abundante, libre de carbono y continua, que complemente otras fuentes de energía renovable.

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