Hydrogen mon amour

Imagine um futuro onde a energia do mundo venha principalmente do sol e do vento. Este é um objetivo que muitas nações estão perseguindo, mas estas fontes têm um ritmo natural: o sol não brilha à noite e o vento não sopra sempre. Quando o tempo está calmo e escuro por vários dias seguidos, a rede elétrica enfrenta uma escassez. Para manter as luzes acesas, precisamos de uma forma de armazenar energia para esses períodos raros e difíceis. Uma ideia é usar o hidrogênio, um gás que pode ser feito de água usando eletricidade, armazenado por um longo tempo e, depois, transformado de volta em energia quando necessário. No entanto, fabricar este gás, movê-lo e convertê-lo novamente em eletricidade é um processo que perde muita energia e ainda pode criar poluição se não for feito com cuidado. Cientistas estão agora fazendo uma pergunta diferente: em vez de fabricar este combustível, poderíamos encontrar algo que já esteja esperando por nós debaixo da terra?

Esta pergunta está no cerne de um novo ensaio dos físicos Christophe Grojean e Patrick Janot, que exploram como o FCC, um enorme colisor de partículas, poderá alimentar-se a si próprio sem depender fortemente da energia nuclear. O FCC é uma máquina planeada que estudará os menores blocos de construção do universo, mas também precisará de uma quantidade tremenda de eletricidade — cerca de 1,3 terawatts-hora todos os anos. Embora os autores argumentem que a maior parte desta potência poderia vir de fontes renováveis como o sol e o vento, eles reconhecem que uma pequena, mas significativa, parte poderá ainda ter de vir de centrais nucleares. A energia nuclear é limpa em termos de emissões de carbono, mas produz resíduos radioativos, o que é uma grande preocupação para o público e para o ambiente. Os autores querem ver se existe uma forma de reduzir ainda mais essa quota nuclear restante e, com ela, o resíduo radioativo associado, encontrando uma forma melhor de lidar com aqueles dias em que o vento e o sol falham.

Os autores começam por percorrer as opções para o armazenamento de energia, tratando o problema como uma jornada. A forma mais eficiente de usar a eletricidade é utilizá-la imediatamente quando é gerada. Se isso não for possível, o próximo melhor passo é armazená-la em baterias. As baterias são excelentes para guardar energia por algumas horas, como do período da tarde até à noite, e são muito eficientes a devolver a energia. No entanto, as baterias tornam-se demasiado caras e pesadas se tentarmos armazenar energia por vários dias ou semanas. Para essas lacunas mais longas, conhecidas como "calmaria escura", os autores procuram o hidrogênio. O hidrogênio pode ser armazenado em grandes tanques por longos períodos, mas o processo de transformar eletricidade em hidrogênio, armazená-lo e transformá-lo de volta em eletricidade é muito ineficiente. Perde-se mais de metade da energia original ao longo do caminho.

O artigo examina então a ideia de fabricar hidrogênio "verde" usando energia solar em regiões ensolaradas e distantes, transportando-o para o colisor e convertendo-o novamente em eletricidade. Os autores calculam que isto exigiria uma enorme quinta solar, cobrindo uma área de aproximadamente três a quatro quilómetros de cada lado, e custaria cerca de um bilião de euros apenas para os painéis solares. Mesmo com este investimento colossal, o sistema apenas recuperaria cerca de 20 por cento da energia original. Eles concluem que, embora isto possa funcionar como uma solução de último recurso, é demasiado ineficiente e caro para ser a solução primária para as necessidades do colisor. Os autores são claros ao afirmar que o hidrogênio não é um combustível mágico; é simplesmente uma forma de mover energia através do tempo ou do espaço, e vem com um preço elevado em termos de perda de energia e custo.

Tendo descartado a ideia de fabricar hidrogênio apenas para alimentar o colisor, os autores voltam a sua atenção para uma possibilidade mais surpreendente: o hidrogênio natural. Durante muito tempo, os geólogos ignoraram o hidrogênio encontrado debaixo da terra porque procuravam petróleo e gás. No entanto, levantamentos recentes na região de Lorraine, em França, encontraram quantidades significativas de hidrogênio dissolvido em água nas profundezas do subsolo. Numa perfuração específica, realizada a uma profundidade de 3.655 metros, os cientistas encontraram hidrogênio nas camadas de rocha. Algumas estimativas sugerem que esta área poderá conter até 46 milhões de toneladas de hidrogênio. Se este recurso for real e acessível, será um divisor de águas porque não exigirá o processo de divisão da água para criar o combustível. A natureza já terá feito o trabalho.

Os autores são cuidadosos ao não chamar isto um problema resolvido. Eles enfatizam que encontrar hidrogênio numa amostra de rocha é muito diferente de ter um fluxo constante de gás a sair de um poço. A questão fundamental é se o reservatório consegue produzir hidrogênio suficiente todos os dias para ser útil. Os dados atuais mostram que, embora o hidrogênio esteja presente, ninguém demonstrou ainda uma taxa de fluxo industrial suficientemente grande para alimentar uma instalação como o FCC. Os autores sugerem que, se este recurso puder ser explorado de forma sustentável, poderá ser uma das fontes de energia mais limpas disponíveis, com uma pegada de carbono muito inferior à do hidrogênio fabricado a partir de combustíveis fósseis. Não produziria o resíduo radioativo associado à energia nuclear e não exigiria as enormes perdas de energia associadas à fabricação de hidrogênio a partir da eletricidade.

O ensaio propõe um caminho prático a seguir. Os autores sugerem que a organização por trás do colisor, o CERN, poderia atuar como um "cliente de lançamento". Ao assinar um acordo de longo prazo para comprar eletricidade gerada a partir de hidrogênio natural, eles poderiam ajudar a financiar o desenvolvimento da indústria. Isto daria aos cientistas e engenheiros a confiança necessária para construir a infraestrutura necessária, testar as taxas de fluxo e provar que o recurso é real. O cronograma encaixa bem: se os testes planeados para o final da década de 2020 forem bem-sucedidos, a indústria poderá estar pronta para fornecer o colisor quando este iniciar a sua operação em 2048.

Em última análise, este artigo não é uma promessa de que o hidrogênio natural salvará o dia, mas sim um apelo para o investigar seriamente. Os autores argumentam que devemos parar de assumir que todo o hidrogênio deve ser fabricado pelos humanos. Em vez disso, devemos procurar o hidrogênio que a Terra tem produzido durante milénios. Eles concluem que, enquanto a energia de fusão e outras tecnologias avançadas ainda estão num futuro distante, o hidrogênio natural oferece uma possibilidade tangível e imediata. O desafio agora é passar da esperança para os dados concretos, medir o fluxo, verificar a pegada de carbono e determinar se este "ouro branco" é realmente um recurso em que podemos confiar. A resposta ainda não é conhecida, mas os autores acreditam que é uma pergunta que vale a pena fazer, e uma que pode mudar a forma como alimentamos o nosso futuro.