Sandia: ¿Pueden los reservorios agotados de petróleo y gas almacenar combustibles sin carbono?

Sandia: ¿Pueden los reservorios agotados de petróleo y gas almacenar combustibles sin carbono? es perfilado por BTW Media porque la evidencia publicada lo vincula con la infraestructura de internet, la gobernanza, las dependencias operativas o la visibilidad del mercado.

• Científicos delos Laboratorios Nacionales Sandiaestán utilizando simulaciones por computadora y experimentos de laboratorio para ver si los reservorios agotados de petróleo y gas pueden usarse para almacenar este combustible libre de carbono.
• El profesor Tuan Ho, en colaboración con colegas de la Universidad de Oklahoma, descubrió que el hidrógeno no permanece en la arenisca después de ser bombeado, pero hasta un 10% del gas adsorbido queda atrapado en las muestras de esquisto. Estos resultados fueron confirmados por las simulaciones por computadora de Ho.
• Tuan Ho considera que se necesita más investigación para comprender cómo los microbios y otros químicos en los reservorios agotados de petróleo interactúan con el hidrógeno almacenado.

¿Por qué vale la pena resolver el problema de almacenar hidrógeno bajo tierra?

La razón por la que vale la pena resolver este problema es que el hidrógeno, como una de las claves de la energía limpia, tiene un gran potencial en la transición energética y la reducción de carbono. El almacenamiento eficiente de hidrógeno puede promover su uso generalizado, fomentar el desarrollo de tecnologías de energía limpia y reducir la dependencia de los combustibles fósiles tradicionales, disminuyendo así las emisiones de gases de efecto invernadero y mitigando el impacto del cambio climático.

Por lo tanto, resolver el problema de cómo almacenar hidrógeno de manera eficiente y segura bajo tierra es importante para avanzar en la revolución de la energía limpia.

NUESTRA OPINIÓN:
Los científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia están investigando la posibilidad de utilizar reservorios agotados de petróleo y gas para almacenar combustibles libres de carbono. Los resultados muestran que, aunque el hidrógeno no permanece en la arenisca, hasta el 10 por ciento del hidrógeno queda atrapado en las muestras de esquisto. Además, los estudios de las capas de arcilla montmorillonita muestran que el hidrógeno rara vez entra en los huecos llenos de agua, lo que tiene implicaciones positivas para el almacenamiento subterráneo de hidrógeno. Aunque se requiere una verificación experimental adicional, si tiene éxito, la tecnología podría proporcionar una nueva forma de almacenar combustibles libres de carbono, con importantes implicaciones para la energía y la industria pesada. Sin embargo, los científicos también han expresado preocupaciones sobre la seguridad y la contaminación del almacenamiento de hidrógeno, señalando la necesidad de formas ampliamente distribuidas de almacenar grandes cantidades de hidrógeno para hacer realidad la visión de una economía del hidrógeno.
—-Fei Wang, Reportero de BTW

Combustibles limpios importantes: el hidrógeno

El hidrógeno se puede almacenar bajo tierra en cavernas de sal, pero las minas de sal no son comunes en los Estados Unidos, dijo Don Conley, gerente del programa de almacenamiento subterráneo de hidrógeno de Sandia. Por lo tanto, el equipo de Tuan Ho está investigando si el hidrógeno almacenado en reservorios agotados de petróleo y gas puede quedar atrapado en las rocas, filtrarse o contaminarse. El grupo de Tuan Ho compartió recientemente sus hallazgos en un artículo publicado en elInternational Journal of Hydrogen Energy.

El hidrógeno tiene muchas propiedades útiles, por lo que tiene una amplia gama de usos. El hidrógeno es fácil de combinar con elementos no metálicos, también puede formar hidruros metálicos; a altas temperaturas, el hidrógeno puede tomar oxígeno de muchos compuestos, logrando la reducción de óxidos. En el proceso de producción industrial moderno, utilizamos cada vez más el hidrógeno, participando en la industria electrónica, la industria metalúrgica, la industria química, la producción de nylon, la fabricación de gas y otras industrias.

Además, el hidrógeno se utiliza como combustible general y también tiene una ventaja muy destacada: más calor cuando se quema y menos contaminación. Y vale la pena señalar que el hidrógeno se puede almacenar durante meses y usar cuando la demanda de energía supera el suministro de energía renovable. La energía renovable es algo de lo que hemos estado hablando.

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Prueba de viabilidad del proyecto – almacenamiento seguro

El director de investigación Tuan Ho y su equipo han profundizado en la cuestión de si el hidrógeno, cuando se forma dentro de la arenisca o el esquisto, queda atrapado, sellándose alrededor de numerosos reservorios de petróleo y gas o corre el riesgo de fugarse. La arenisca, compuesta por partículas minerales y de roca comprimidas durante millones de años, presenta numerosos espacios entre las partículas, lo que facilita el almacenamiento de agua o la formación de reservorios de petróleo y gas.

En contraste, el esquisto es un lodo comprimido a partir de partículas minerales más pequeñas ricas en arcilla, capaz de formar una capa de sellado alrededor de la arenisca, sellando así el petróleo y el gas natural.

“Tuan Ho declaró: ‘Nuestro objetivo es que el hidrógeno inyectado permanezca in situ, en lugar de migrar fuera del área de almacenamiento, evitando así el desperdicio. Esta es una preocupación importante para todas las instalaciones de almacenamiento.’”

El profesor Tuan Ho, junto con colaboradores de la Universidad de Oklahoma, realizó experimentos para investigar la interacción entre el hidrógeno y muestras de arenisca y esquisto. Descubrieron que, si bien el hidrógeno no permanece en la arenisca después de la extracción, hasta el 10% del gas adsorbido queda atrapado en las muestras de esquisto. Estos hallazgos fueron corroborados mediante simulaciones por computadora realizadas por Ho.

Para explorar más a fondo un tipo específico de arcilla que se encuentra comúnmente en el esquisto alrededor de los reservorios de petróleo y gas, Ho realizó simulaciones por computadora de las interacciones moleculares entre las capas de arcilla montmorillonita, el agua y el hidrógeno. Descubrió que el gas hidrógeno tiene un acceso mínimo a los espacios llenos de agua entre estas capas de minerales arcillosos.

Tuan Ho destacó que esto sugiere una pérdida mínima de hidrógeno dentro de la arcilla debido a la adhesión o penetración, lo que es una buena señal para el almacenamiento subterráneo de hidrógeno. Estos hallazgos sobre la arcilla se han publicado el año pasado en la revistaSustainable Energy & Fuels. Agregó que se están llevando a cabo experimentos adicionales en el Instituto de Tecnología Stevens y la Universidad de Oklahoma para validar los resultados de las simulaciones moleculares.

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“Un enorme reservorio de arenisca porosa, que alguna vez estuvo lleno de petróleo y gas, ahora está lleno de un combustible diferente y libre de carbono: el hidrógeno”. Si esta tecnología se puede hacer realidad, sin duda será un gran avance, una gran noticia para la energía y la industria pesada.

¿Puede contaminarse el hidrógeno?

“Si queremos crear una economía del hidrógeno, realmente necesitamos formas ampliamente distribuidas de almacenar grandes cantidades de hidrógeno”, dijo Conley, gerente de la sección de Sandia del Programa de Evaluación, Almacenamiento y Aceleración Tecnológica del Hidrógeno Subterráneo (SHASTA, por sus siglas en inglés) en la Oficina de Energía Fósil y Gestión del Carbono del Departamento de Energía de EE. UU. “Es bueno almacenarlo donde hay sal, pero no puede ser la única opción”.

Así que estamos recurriendo a los reservorios agotados de petróleo y gas y a los acuíferos como una forma más descentralizada de almacenar grandes cantidades de hidrógeno. Todo en nombre de la descarbonización del sector energético”.

Mediante experimentos y simulaciones, el equipo de Tuan Ho ha descubierto que cuando se inyecta hidrógeno en reservorios de gas natural agotados, el gas natural residual puede liberarse de la roca al hidrógeno. Ho explica que esto implica que cuando se extrae el hidrógeno para su uso, contendrá pequeñas cantidades de gas natural.
“Esto no es alarmante, ya que el gas natural aún contiene energía, pero contiene carbono, por lo que cuando este hidrógeno se queme, producirá pequeñas cantidades de dióxido de carbono”, dice Ho. “Esto es algo que debemos tener en cuenta”. El equipo de Tuan Ho, compuesto principalmente por el investigador postdoctoral Aditya Choudhary de los Laboratorios Nacionales Sandia, está utilizando actualmente simulaciones moleculares y métodos experimentales para investigar el impacto del hidrógeno en los reservorios de petróleo agotados y cómo el petróleo residual puede contaminar el hidrógeno o interactuar con él.

Los hallazgos de Ho podrían utilizarse para guiar pruebas de campo a gran escala de almacenamiento subterráneo de hidrógeno, dijo Conley. Agregó que el proyecto SHASTA planea realizar pruebas de campo a esa escala en el futuro para demostrar la viabilidad del almacenamiento de hidrógeno a partir de petróleo y gas agotados. Ho cree que se necesita más investigación para comprender cómo los microbios y otros químicos en los reservorios de petróleo agotados interactúan con el hidrógeno almacenado.

Las tareas de Sandia

Desde 1949, la excelencia en el servicio al interés nacional ha sido el propósito central de Sandia.

Como laboratorio nacional multidisciplinario y Centro de Investigación y Desarrollo financiado por el gobierno federal(FFRDC, por sus siglas en inglés), Sandia cumple su misión, que es parte integral de la misión y las operaciones de nuestra agencia de subvenciones, de las siguientes maneras:

• Anticipar y abordar los desafíos emergentes de seguridad nacional
• Innovar y descubrir nuevas tecnologías para mejorar las ventajas tecnológicas nacionales
• Crear valor a través de productos y servicios que aborden importantes desafíos de seguridad nacional
• Informar el debate nacional sobre que la política tecnológica es fundamental para mantener la seguridad y la libertad en todo el mundo.