Sandia: Reservatórios vazios de petróleo e gás podem conter combustíveis sem carbono?

Sandia: Can empty oil and gas reservoirs hold carbon-free fuels? é perfilado pela BTW Media porque evidências publicadas o vinculam à infraestrutura da internet, governança, dependências operacionais ou visibilidade de mercado.

• Cientistas dosSandia National Laboratoriesusam simulações computacionais e experimentos de laboratório para determinar se reservatórios esgotados de petróleo e gás podem ser usados para armazenar este combustível sem carbono.
• O professor Tuan Ho, em colaboração com colegas da Universidade de Oklahoma, constatou que o hidrogênio não permanece no arenito após ser bombeado, mas até 10% do gás adsorvido fica retido nas amostras de xisto. Esses resultados foram confirmados pelas simulações computacionais de Ho.
• Tuan Ho estima que pesquisas adicionais são necessárias para entender como os micróbios e outros produtos químicos nos reservatórios de petróleo esgotados interagem com o hidrogênio armazenado.

Por que o problema do armazenamento subterrâneo de hidrogênio merece ser resolvido?

A razão pela qual esse problema merece ser resolvido é que o hidrogênio, como uma das chaves para a energia limpa, apresenta grande potencial na transição energética e na redução das emissões de carbono. O armazenamento eficiente de hidrogênio pode promover seu uso generalizado, impulsionar o desenvolvimento de tecnologias de energia limpa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis tradicionais, reduzindo assim as emissões de gases de efeito estufa e mitigando o impacto das mudanças climáticas.

Portanto, resolver o problema do armazenamento eficiente e seguro de hidrogênio subterrâneo é importante para avançar a revolução da energia limpa.

NOSSA OPINIÃO:
Os cientistas dos Sandia National Laboratories estudam a possibilidade de usar reservatórios de petróleo e gás esgotados para armazenar combustíveis sem carbono. Os resultados mostram que, embora o hidrogênio não permaneça no arenito, até 10% do hidrogênio fica retido nas amostras de xisto. Além disso, estudos sobre camadas de argila montmorilonita mostram que o hidrogênio raramente penetra nos vazios preenchidos com água, o que tem implicações positivas para o armazenamento subterrâneo de hidrogênio. Embora verificações experimentais adicionais sejam necessárias, se bem-sucedida, essa tecnologia pode oferecer uma nova maneira de armazenar combustíveis sem carbono, com implicações importantes para a energia e a indústria pesada. No entanto, os cientistas também levantaram preocupações sobre a segurança e a poluição do armazenamento de hidrogênio, destacando a necessidade de métodos amplamente distribuídos para armazenar grandes quantidades de hidrogênio para realizar a visão de uma economia do hidrogênio.
—Fei Wang, jornalista da BTW

Um combustível limpo importante: o hidrogênio

O hidrogênio pode ser armazenado no subsolo em cavidades salinas, mas as minas de sal não são comuns nos Estados Unidos, disse Don Conley, gerente do programa de armazenamento subterrâneo de hidrogênio da Sandia. A equipe de Tuan Ho estuda, portanto, se o hidrogênio armazenado em reservatórios de petróleo e gás esgotados pode ficar retido nas rochas, vazar ou ser contaminado. O grupo de Tuan Ho compartilhou recentemente seus resultados em um artigo publicado noInternational Journal of Hydrogen Energy.

O hidrogênio possui muitas propriedades úteis, o que lhe confere uma ampla gama de utilizações. O hidrogênio combina-se facilmente com elementos não metálicos, pode formar hidretos metálicos e, em altas temperaturas, pode capturar oxigênio de muitos compostos, permitindo assim a redução de óxidos. No processo de produção industrial moderna, usamos cada vez mais hidrogênio, que está presente na indústria eletrônica, metalurgia, indústria química, produção de náilon, fabricação de gás e outros setores.

Além disso, o hidrogênio é usado como combustível comum e apresenta uma vantagem notável: produz mais calor ao queimar e menos poluição. Vale ressaltar que o hidrogênio pode ser armazenado por meses e usado quando a demanda de energia excede a oferta de energia renovável. A energia renovável é um assunto sobre o qual falamos frequentemente.

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Viabilidade do projeto teste – armazenamento seguro

Tuan Ho, pesquisador-chefe, e sua equipe examinaram a questão de saber se o hidrogênio, quando se forma no arenito ou no xisto, permanece retido, auto-selando em torno de muitos reservatórios de petróleo e gás, ou corre o risco de vazar. O arenito, composto de partículas minerais e rochosas comprimidas ao longo de milhões de anos, apresenta muitos interstícios entre as partículas, facilitando o armazenamento de água ou a formação de reservatórios de petróleo e gás.

Por outro lado, o xisto é uma lama comprimida a partir de partículas minerais menores ricas em argila, capaz de formar uma camada de vedação em torno do arenito, selando assim o petróleo e o gás natural.

« Tuan Ho declarou: « Nosso objetivo é que o hidrogênio injetado permaneça in situ, em vez de migrar para fora da zona de armazenamento, evitando assim o desperdício. Essa é uma preocupação importante para todas as instalações de armazenamento. » »

O professor Tuan Ho, com colaboradores da Universidade de Oklahoma, realizou experimentos para estudar a interação entre o hidrogênio e amostras de arenito e xisto. Eles constataram que, embora o hidrogênio não persista no arenito após a extração, até 10% do gás adsorvido permanece retido nas amostras de xisto. Esses resultados foram corroborados por simulações computacionais conduzidas por Ho.

Para explorar mais um tipo específico de argila comumente encontrado no xisto ao redor de reservatórios de petróleo e gás, Ho realizou simulações computacionais das interações moleculares entre camadas de argila montmorilonita, água e hidrogênio. Ele descobriu que o hidrogênio gasoso tem acesso mínimo aos espaços preenchidos com água entre essas camadas minerais argilosas.

Tuan Ho destacou que isso sugere uma perda mínima de hidrogênio na argila por adesão ou penetração, o que é um bom presságio para o armazenamento subterrâneo de hidrogênio. Esses resultados sobre a argila foram publicados no ano passado na revistaSustainable Energy & Fuels. Ele acrescentou que experimentos adicionais estão em andamento no Stevens Institute of Technology e na Universidade de Oklahoma para validar os resultados das simulações moleculares.

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« Um enorme reservatório de arenito poroso, antes preenchido com petróleo e gás, agora está preenchido com um combustível diferente e sem carbono: o hidrogênio. » Se essa tecnologia puder ser realizada, sendo um enorme novo desenvolvimento, seria uma excelente notícia para a energia e a indústria pesada.

O hidrogênio pode ser contaminado?

« Se quisermos criar uma economia do hidrogênio, realmente precisamos de meios amplamente distribuídos para armazenar grandes quantidades de hidrogênio », disse Conley, gerente da seção Sandia do programa Underground Hydrogen Assessment, Storage and Technology Acceleration (Avaliação, Armazenamento e Aceleração Tecnológica do Hidrogênio Subterrâneo) do Escritório de Energia Fóssil e Gestão de Carbono do Departamento de Energia dos Estados Unidos. « É bom armazená-lo onde há sal, mas essa não pode ser a única opção.

Portanto, estamos nos voltando para reservatórios de petróleo e gás esgotados e aquíferos como um meio mais descentralizado de armazenar grandes quantidades de hidrogênio. Tudo isso em nome da descarbonização do setor de energia. »

Graças a experimentos e simulações, a equipe de Tuan Ho descobriu que quando o hidrogênio é injetado em reservatórios de gás natural esgotados, gás natural residual pode ser liberado da rocha para o hidrogênio. Ho explica que isso implica que quando o hidrogênio é extraído para uso, conterá pequenas quantidades de gás natural.
« Não é alarmante, pois o gás natural ainda contém energia, mas contém carbono, portanto, quando esse hidrogênio é queimado, produzirá pequenas quantidades de dióxido de carbono », diz Ho. « É algo de que precisamos estar cientes. » A equipe de Tuan Ho, composta principalmente pelo pesquisador pós-doutorando Aditya Choudhary dos Sandia National Laboratories, atualmente usa simulações moleculares e métodos experimentais para estudar o impacto do hidrogênio em reservatórios de petróleo esgotados e como o petróleo residual pode contaminar o hidrogênio ou interagir com ele.

Os resultados de Ho poderiam ser usados para orientar testes de campo em larga escala de armazenamento subterrâneo de hidrogênio, disse Conley. Ele acrescentou que o projeto SHASTA planeja realizar tais testes em escala de campo no futuro para comprovar a viabilidade do armazenamento de hidrogênio a partir de petróleo e gás esgotados. Ho estima que pesquisas adicionais são necessárias para entender como os micróbios e outros produtos químicos nos reservatórios de petróleo esgotados interagem com o hidrogênio armazenado.

As missões da Sandia

Desde 1949, a excelência a serviço do interesse nacional é a missão principal da Sandia.

Como um laboratório nacional multidisciplinar e centro de pesquisa e desenvolvimento financiado pelo governo federal (FFRDC), a Sandia cumpre sua missão, que é parte integrante da missão e das operações de nossa agência financiadora, das seguintes maneiras:

• Antecipar e enfrentar os desafios emergentes em segurança nacional
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• Informar o debate nacional sobre como a política tecnológica é essencial para manter a segurança e a liberdade no mundo.