Ingenieros estudian si la roca subterránea puede convertirse en una fuente práctica de hidrógeno al acelerar reacciones entre agua y minerales con hierro. Eden GeoPower aborda el problema con pulsos eléctricos de alta tensión que fracturan roca dura y abren vías para que el agua alcance superficies minerales nuevas.
El trabajo relaciona una pregunta geológica difícil con otra comercial. Es posible producir hidrógeno en laboratorio; obtenerlo en cantidad suficiente, durante suficiente tiempo y con un coste aceptable sigue siendo la prueba principal.
¿Por qué buscar hidrógeno bajo tierra?
El hidrógeno se utiliza ampliamente como materia prima química, especialmente en refino y fertilizantes. La demanda mundial fue de unos 100 millones de toneladas en 2024. Gran parte procede de combustibles fósiles, mientras producir hidrógeno bajo en carbono mediante electrólisis renovable sigue siendo costoso en muchos entornos.
Las reacciones naturales entre agua y roca pueden generar hidrógeno dentro de la Tierra. El descubrimiento y aprovechamiento a pequeña escala de un depósito cercano a Bourakébougou, en Malí, reactivó el interés por otros recursos. La exploración se ha ampliado, pero detectar hidrógeno no demuestra automáticamente un depósito capaz de sostener producción comercial.
Encontrar una acumulación natural exige minerales adecuados, espacio para almacenar el gas y un sello geológico que lo retenga. El hidrógeno geológico estimulado sigue otra vía: crear condiciones que favorezcan las reacciones en rocas accesibles ricas en hierro.
Las fracturas exponen la roca al agua
Inyectar agua en una formación adecuada permite que los minerales con hierro reaccionen y liberen hidrógeno. Una masa densa puede tener la química necesaria pero pocas vías de acceso. Fracturarla aumenta la permeabilidad y la superficie disponible para reaccionar.
Paris Smalls, fundador de Eden, desarrolló el enfoque eléctrico a partir de investigaciones sobre resistencia de rocas y geotermia mejorada. La estimulación hidráulica introduce fluido, pero el flujo puede concentrarse en pocas grietas existentes. La estimulación eléctrica busca una red de fracturas más distribuida.
Los primeros experimentos utilizaron corriente continua sostenida. El método fracturó carbonatos más blandos y se asoció a un aumento del 30% del petróleo producido en un ensayo de yacimiento, pero tuvo menos éxito en formaciones duras relevantes para geotermia e hidrógeno. La limitación llevó a concentrar la energía en pulsos breves.
Aplicar una descarga breve e intensa
Los sistemas de potencia pulsada liberan energía almacenada en un intervalo muy breve. En los experimentos de Eden, electrodos en extremos opuestos de una muestra crearon canales de plasma en espacios húmedos entre granos minerales. Su expansión rápida generó fuerzas que fracturaron la muestra.
Operar en campo exige mucha más tensión para actuar a través de metros de roca. Eden construyó generadores Marx llamados Zeus y Thor. Cargan condensadores en paralelo y los descargan en serie para combinar tensiones en un pulso elevado. Juntos pueden producir sobretensiones de varios cientos de kilovoltios.
Un ensayo en roca dura de una mina abandonada de Colorado multiplicó por diez la permeabilidad. Otros trabajos en Massachusetts examinan el comportamiento en distintas condiciones geológicas. Las mediciones subterráneas de presión y de caudal en superficie permiten evaluar los cambios de la red de fracturas.
Un bajo consumo no elimina la limitación de tiempo
La demanda energética media es relativamente moderada, pero acumular carga para un pulso máximo tarda aproximadamente un minuto en la configuración descrita. Hacen falta unos 100 pulsos para atravesar alrededor de 10 metros de roca dura. Trabajar a más distancia o a varias profundidades puede requerir horas o días, de modo que personal y logística resultan importantes.
Las muestras tratadas con potencia pulsada generaron hasta cuatro veces más hidrógeno que las no fracturadas. El resultado anima a continuar los experimentos, pero no establece una tasa rentable en campo. Un piloto propuesto todavía debe demostrar la secuencia completa en condiciones prácticas.
Calor, catalizadores y química mineral ofrecen otras vías
La temperatura, acidez, composición mineral y actividad microbiana también influyen. El trabajo de laboratorio apunta a unos 200–300 °C como intervalo favorable para algunas reacciones generadoras de hidrógeno. Una formación puede ser suficientemente permeable pero demasiado fría para reaccionar con rapidez.
GeoKiln investiga calentadores de sondeo adaptados de aplicaciones petroleras. Vema Hydrogen prueba agua caliente con catalizadores propios en pozos piloto canadienses. Koloma estudia inyecciones programadas de agua con dióxido de carbono que cambian la acidez y aumentan la rugosidad mineral, exponiendo más superficie. Los métodos abordan limitaciones diferentes y pueden necesitar combinarse.
Mantener la producción sigue siendo un problema abierto
La investigación dirigida por Rita Esuru Okoroafor en Texas A&M examina cómo interactúan los métodos con el tiempo. El hierro accesible de una superficie se consume gradualmente y una reacción inicial rápida puede ir seguida de menor producción. Los precipitados minerales también pueden obstruir el paso del agua.
Sus experimentos y modelos sugieren que pueden necesitarse estimulación repetida y métodos combinados. Los ensayos con ácidos investigan si es posible reabrir vías bloqueadas y exponer superficies nuevas. El tratamiento útil dependerá de cada formación.
El desarrollo comercial también debe resolver purificación, almacenamiento, transporte, efectos ambientales y costes. La fractura eléctrica ofrece una herramienta experimental prometedora, pero todavía debe demostrarse la viabilidad de producir hidrógeno geológico de forma sostenida.
