L’idrogeno che si forma naturalmente in profondità nel sottosuolo potrebbe costituire una nuova importante fonte energetica che non emette anidride carbonica. E a differenza del petrolio e del gas, la sua fornitura è potenzialmente illimitata.
La spinta a sganciare il pianeta dalla dipendenza dai combustibili fossili e a passare alle rinnovabili si è focalizzata principalmente sull’energia eolica e solare. Ma crescenti prove scientifiche suggeriscono che nelle profondità del sottosuolo esiste una fonte di energia pulita non sfruttata che potrebbe fornire molta più energia di quella di cui abbiamo bisogno: l’idrogeno creato dai processi geologici naturali. E come era avvenuto con l’industria petrolifera agli albori del XIX secolo, questo elemento sta facendo nascere un’ondata di startup nel campo della trivellazione che competono per essere la prima a trovare grandi giacimenti.
“Considerateli come i cercatori di petrolio dei giorni nostri”, ha raccontato a Forbes Doug Wicks, responsabile dell’Advanced Research Projects Agency-Energy del dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Secondo l’esperto, la quantità di idrogeno geologico a livello globale potrebbe essere “stellare”, considerando quanto appaiono comuni le condizioni geologiche necessarie per generarlo: sacche d’acqua ricche di ferro in prossimità di fratture tettoniche, situate in tutto il mondo.
Potenzialmente, “si tratta di 150mila miliardi di tonnellate metriche”, ha dichiarato Wicks. “Un miliardo di tonnellate alimenterebbe gli Stati Uniti per un anno intero”.
I cercatori di idrogeno
Grandi società energetiche come Shell, Bp e Chevron si stanno associando a un consorzio creato dal Us Geological Survey (Usgs) e dalla Colorado School of Mines per studiare l’idrogeno geologico, ma una manciata di ambiziose startup è già a caccia. HyTerra e Natural Hydrogen Energy sono in procinto di trivellare in Nebraska e Kansas, mentre Gold Hydrogen è alla ricerca in Australia. Alcuni ricercatori francesi ritengono che questo elemento esista nelle vecchie miniere di carbone dell’Alsazia-Lorena e lo stanno cercando. In Africa, Hydroma, società con sede a Montreal, sta già sfruttando un giacimento di idrogeno scoperto anni fa nel Mali e ne sta cercando altri. (Nello spettro cromatico dell’idrogeno, la varietà geologica è nota anche come oro o bianco. L’idrogeno prodotto con energia rinnovabile è verde. La forma prodotta dal gas naturale è grigia).
Individuare i potenziali siti di idrogeno richiede competenze analoghe a quelle utilizzate nell’industria del petrolio e del gas, e per raggiungerli a migliaia di metri di profondità si utilizzano gli stessi impianti di perforazione. Ma a differenza dei giacimenti di petrolio e gas, che sono sporchi e in quantità limitata, l’idrogeno naturale viene generato di continuo. Ci sono diverse teorie su come questa risorsa viene generata, ma l’opinione dominante è che si tratti di un sottoprodotto di una reazione chimica continua in cui l’acqua si mescola con ferro in stato di ossidazione. Secondo Wicks, si tratterebbe di uno stadio intermedio: né ruggine, né metallo.
“Una fabbrica sotterranea alimentata dalla natura”
“Immaginate il potenziale di una fabbrica sotterranea alimentata dalla natura, che genera una fornitura costante di energia pulita e distribuibile”, ha dichiarato Luke Velterop, coo di HyTerra, società con sede a Subiaco, in Australia. Velterop ritiene che l’idrogeno geologico “risolva il problema della discontinuità dell’energia rinnovabile e garantisca la sicurezza e la stabilità necessarie per sostituire i combustibili fossili”.
L’elemento più abbondante dell’universo è stato per decenni un’affascinante ma sfuggente forma di energia pulita. Non comporta le stesse difficoltà della fusione nucleare, ma deve ancora affrontare grandi sfide. Oggi è fondamentale per la raffinazione del petrolio, la produzione di fertilizzanti, di prodotti chimici e alimentari e di acciaio. Se fatto passare attraverso una cella a combustibile, crea elettricità per alimentare automobili e autocarri, creando solo vapore acqueo come prodotto di scarto. L’elemento può essere ricavato facilmente e in modo economico dal gas naturale, ma questo genera inquinamento da carbonio. Ricavarlo dall’acqua e dall’energia rinnovabile risolve questo problema, ma ne crea a sua volta un altro: l’idrogeno verde richiede più energia per la sua produzione di quanta ne fornisca una volta utilizzato. L’idrogeno geologico risolve entrambi i problemi.
Microbi che si nutrono di idrogeno
Si è sempre pensato che, poiché è l’elemento più leggero della tavola periodica, l’idrogeno esistesse principalmente in combinazione con altri elementi e non da solo. Ma le segnalazioni di idrogeno di origine naturale risalgono a decenni fa. Nel 1984, l’appassionato di idrogeno Roger Billings credette di aver trovato un giacimento di idrogeno naturale in Kansas. Secondo Upi dell’epoca, la sua società, la Billings Energy, con sede nel Missouri, voleva sfruttarne il potenziale energetico, stimato nell’equivalente di 65 milioni di barili di petrolio. Billings non ha risposto a un’e-mail che chiedeva di specificare i motivi del fallimento.
Più di recente, l’esistenza dell’idrogeno naturale ha suscitato un grande interesse. Alla Montana State University, gli scienziati monitorano l’idrogeno fuoriuscito dai calderoni bollenti del Parco Nazionale di Yellowstone. Nel febbraio 2023 la rivista Science ha pubblicato un articolo dettagliato sulla scoperta di un giacimento di idrogeno in Mali nel 2015, quello che Hydroma sta sfruttando.
E allora perché ci è voluto così tanto tempo per iniziare a cercare l’idrogeno naturale? Oltre a non sapere come cercarlo, la presenza dell’idrogeno geologico è nascosta dai microbi nel terreno che lo consumano, ha spiegato Geoff Ellis, geochimico specializzato in prodotti petroliferi del Programma di Risorse Energetiche dell’Usgs. (Tra gli organismi che si nutrono di idrogeno ci sono i caminibacter e gli aquifex, mentre l’hydrogenobacter thermophilus, scoperto in Giappone, si nutre dell’idrogeno prodotto dalle sorgenti termali).
“Non è così sorprendente che questo elemento sia stato trascurato, perché si tratta di un gas incolore e inodore e questi microbi lo consumano in modo molto efficace nel sottosuolo, mentre fuoriesce dal terreno”, ha dichiarato Ellis a Forbes. “Potrebbero esserci accumuli molto grandi nel terreno. Dobbiamo solo capire dove trovarli e poi potremo trivellare lì sotto e ottenere questa grande fonte di energia pulita”.
Quanto idrogeno c’è nel sottosuolo
Ma Ellis avverte che, sebbene esista a livello globale un vasto volume potenziale di idrogeno geologico, la gran parte potrebbe essere troppo difficile da raggiungere.
“La maggior parte di questo materiale si trova troppo in profondità o troppo al largo, oppure si tratta di accumuli troppo piccoli che non saranno mai convenienti dal punto di vista economico”, ha dichiarato Ellis. Secondo le sue stime, a livello globale potrebbero esserci nel terreno almeno 10 milioni di megatoni di idrogeno, una quantità di gran lunga superiore ai 100 megatoni che il mondo utilizza oggi per i processi industriali. Le nuove applicazioni dell’elemento, come il carburante per l’aviazione e la generazione di energia stazionaria, nei prossimi due decenni innalzeranno la domanda globale ad almeno 500 megatoni.
“Se si riuscisse a sfruttare anche solo il 2% o il 3% dei 10 milioni di megatoni esistenti, quindi, si potrebbe soddisfare l’intera domanda mondiale di 500 milioni di tonnellate annue per centinaia di anni”, ha dichiarato.
E non si tratta solo del potenziale per idrogeno pulito ed economico. Le condizioni sotterranee che creano idrogeno, ha aggiunto Ellis, possono anche generare elio di grande pregio, un gas industriale diventato sempre più costoso a causa della riduzione delle forniture tradizionali.
HyTerra, che ha raccolto 4 milioni di dollari per finanziare le attività iniziali di perforazione e sta cercando di ottenere qualche altro milione, ha collaborato con Natural Hydrogen Energy per un progetto di giacimento a Geneva, in Nebraska. Questo mese ha dichiarato di disporre anche dei diritti di trivellazione per cercare depositi di idrogeno lungo la Nemaha Ridge del Kansas. Entrambi i siti si trovano lungo il Midcontinent Rift System, una fessura tettonica che attraversa il centro del Nord America, lunga 1.200 miglia.
Costruire un mercato dell’idrogeno
Scoprire dove esistono grandi volumi di idrogeno geologico e trovare il modo di estrarlo in modo sicuro sono sfide ancora da risolvere. Wicks vuole anche creare un programma di sovvenzioni federali per aiutare i ricercatori di aziende e università a sviluppare metodi per stimolare il processo naturale sotterraneo che genera l’idrogeno, ricorrendo a metodi chimici o elettrici per incrementare la quantità di idrogeno già creata. Questo potrebbe rivelarsi fondamentale per la commercializzazione dell’idrogeno geologico, perché aiuterebbe le aziende a estrarne di più dal terreno. “Saremmo il primo programma governativo al mondo a riconoscere questa possibilità”, ha dichiarato Wicks.
La conferma che grandi quantità di idrogeno naturale possono essere estratte da fonti sotterranee potrebbe richiedere anni, ma questo non è un problema. Secondo Ellis, saremmo ancora agli arbori dell’uso dell’idrogeno come combustibile oltre la sua attuale nicchia, e il mercato per il prodotto non si sarebbe ancora formato.
“Se oggi trivellassi il pozzo nel mio giardino e trovassi un mucchio di idrogeno, probabilmente non riuscirei a venderlo a nessuno”, ha dichiarato Ellis. Questo è uno dei motivi per cui HyTerra e Natural Hydrogen Energy stanno collaborando a un progetto di trivellazione in Nebraska. “Hanno scelto quel sito perché c’è una fabbrica di fertilizzanti proprio in fondo alla strada. Li hanno contattati e hanno chiesto: ‘Comprereste idrogeno da noi?’. E la fabbrica ha risposto: ‘Certamente sì’. E così hanno trovato un mercato lì vicino”.
Le grandi compagnie petrolifere
Se le startup più piccole dimostreranno di avere successo, le grandi compagnie petrolifere, che possono investire miliardi nell’idrogeno geologico, potrebbero unirsi alla gara, ha detto Ellis. “Non stanno ancora cercando di trivellare. Rimangono attendiste”.
Uno dei motivi potrebbe essere un conflitto con la loro attività principale, ha dichiarato Viacheslav Zgonnik, fondatore e amministratore delegato di Natural Hydrogen Energy. “L’idrogeno geologico mette in discussione il loro modello economico”, ha raccontato Zgonnik a Forbes. “L’esistenza di una risorsa a cui si può accedere utilizzando le stesse tecniche, la stessa tecnologia, ma che non è un combustibile fossile ed è rinnovabile e pulita, credo possa svalutare le loro attività”.
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