Historia y perspectivas de los combustibles de hidrógeno geológico
Círculos de hadas de hidrógeno en el valle de Marienfluss, Namibia Foto de Thorsten Becker a través de Wikipedia
Esto es lo que pensó en su sueño. Dmitry Mendeleev, quien inventó la tabla periódica y la ley periódica, enfrentó la pobreza en Siberia, los prejuicios en Moscú, la tuberculosis en San Petersburgo y la Guerra de Crimea mientras se recuperaba de la tuberculosis. Su madre exhortó antes de morir: «Cuidado con las alucinaciones; trabaja, buscando la verdad divina y científica. «
En febrero de 1869, escribió Atributos y jugabilidad de algunos elementos. algo así como naipes químicos Trate de entender este patrón antes de quedarse dormido. Mendeleev escribió más tarde: «En el sueño, vi una mesa con todos los elementos en su lugar según lo requerido. Cuando me desperté, inmediatamente lo escribí en un papel».
hidrógeno, El elemento más ligero y abundante del universo conocido permanece donde él lo escribió, solo en la esquina superior izquierda de la tabla periódica. En 1888, Mendeleev midió del 5,8 % al 7,5 % de hidrógeno que se filtraba a través de las grietas en la mina de carbón Makiivka en la región de Donetsk en Ucrania. Cuando los químicos nombraron hidrógeno, eran muy conscientes de su relación con el agua, pero su estudio fue una de las primeras mediciones científicas del hidrógeno geológico.
El hidrógeno como combustible perfecto
Avance rápido hasta la década de 1970, cuando los ambientalistas comenzaron a comprender las predicciones hechas por Eunice Newton Foote y otros científicos del siglo XIX sobre el planeta. impacto del dióxido de carbono en el clima. El carbón, la madera, el petróleo y el gas natural liberan dióxido de carbono cuando se queman, pero el hidrógeno se quema limpiamente, produciendo solo vapor de agua.este economía de hidrógeno El bombo parece demasiado bueno para ser verdad. Nuestra atmósfera no es oxígeno puro, por lo que una llama de hidrógeno produce algunos óxidos de nitrógeno (NOx), pero emite mucha menos contaminación que cualquier hidrocarburo. ¡Los científicos y los ecologistas están de acuerdo en que el hidrógeno es el combustible perfecto!
El hidrógeno está en todas partes, pero ni una sola molécula para quemar
hay una pregunta ¿De dónde obtenemos el hidrógeno? El Sol tiene un 73 % de hidrógeno y Júpiter tiene un 90 % de hidrógeno, pero no son tan convenientes como su estación de servicio local. Cada molécula de agua en los océanos del mundo contiene dos partes de hidrógeno y una parte de oxígeno. En masa, el 10% del océano es hidrógeno. Pero el hidrógeno en el agua está fuertemente ligado al oxígeno, por lo que se necesita energía para separar el hidrógeno del oxígeno en el agua. La electrólisis es un proceso que utiliza electricidad para hacer esto, pero con un nivel de eficiencia inferior al 70%. Por lo tanto, se necesitan alrededor de seis kilovatios-hora de electricidad para separar el hidrógeno del oxígeno en una botella de agua de un litro. (ver nota al pie a continuación)
Eso es suficiente para hacer funcionar el televisor y la nevera durante unas diez horas.Si la electricidad proviene combustible verde o neutro en carbono Podemos considerar que esto es hidrogeno verde. El hidrógeno hecho por el hombre no pretende reemplazar los combustibles fósiles, pero podría ser una forma útil de almacenar energía para su combustión o uso. la pila de combustible.
hidrógeno geológico
Pero, ¿y si no tuviéramos que separar el hidrógeno del oxígeno? ¿Qué pasaría si el contenido de hidrógeno fuera mayor en lugares como las minas de carbón que Mendeleev estudió en Ucrania? Al igual que los patrones químicos revelados en el sueño de Mendeleev, el llamado hidrógeno geológico siempre ha estado ahí, pero no lo buscamos, o lo buscamos en los lugares equivocados.
Los respiraderos productores de hidrógeno más conocidos están en Europa del Este y Rusia porque la gente allí Sí Parte de la razón, al parecer, es que los científicos rusos han adoptado la teoría del petróleo abiótico, que requiere hidrógeno en lugar de materia orgánica para crear reservas subterráneas de petróleo.ciencia occidental La creencia de que el hidrógeno geológico libre es raro se convierte en una profecía autocumplida. El hidrógeno se usa comúnmente como gas portador en instrumentos cromatográficos que se utilizan para estudiar gases geológicos. Esto hace que estos instrumentos sean ciegos al hidrógeno geológico.
En respuesta a la escasez de energía causada por la invasión de Ucrania por parte de Vladimir Putin en 2023, los buscadores están trabajando más duro para encontrar energía.Una de esas fuentes de hidrógeno geológico «oculto» es Una llama eterna arde en el monte Quimera en Türkiye. En su segundo libro, Historia natural (77 d. C.), Plinio el Viejo se refiere a los escritos de Ctesias del siglo V a. C., sugiriendo que estos respiraderos «Quemado por la llama eternaEste es el origen de la quimera legendaria, el monstruo león y cabra que escupe fuego. También se cree que aquí es donde se encendió originalmente la antorcha olímpica. La antorcha de los Juegos Olímpicos de Tokio 2023 en Japón se enciende con un caldero que quema hidrógeno verde artificial.
Foto de un incendio natural en las Montañas Quimera, Türkiye Carol Radato de Fráncfort, Alemania
¿Cómo produce hidrógeno la geología?
No se conocen todos los procesos exactos por los que proviene el hidrógeno geológico, pero cuando Howard Lane construyó un dispositivo en 1904 que utilizaba la reacción entre el hierro y el vapor para producir hidrógeno, se conocía algo de química básica. La nave de Lane se usó para inflar aeronaves como la Exposición de St. Louis y el Conde Zeppelin. En algunos lugares muy profundos, el agua entra en contacto con rocas calientes que contienen hierro. El olivino, un mineral rico en hierro, es común en el manto terrestre, y cuando entra en contacto con el agua, sufre una reacción llamada serpentinización, absorbiendo oxígeno del agua y produciendo hidrógeno y otro mineral llamado serpentina.
Foto serpentina de Hermann Hammer
Otras reacciones productoras de hidrógeno ocurren en las profundidades de la Tierra, pero se cree que algunas, como la radiólisis, en la que la energía de la descomposición radiactiva divide el agua, son demasiado lentas para producir hidrógeno en cantidades útiles. La reacción de serpentinización puede ser más rápida que la lenta descomposición biológica que produce el carbón y el petróleo.
sigue al mago del hidrogeno
La geología que favorece el carbón, el petróleo y las arenas bituminosas no es necesariamente ideal para producir y capturar hidrógeno. El hidrógeno puede escapar o unirse químicamente a la roca sedimentaria porosa, donde algunos microbios lo comen. Si las fuentes geológicas de hidrógeno de alta pureza son lo suficientemente comunes como para reemplazar algunos combustibles fósiles, es posible que nos encontremos en una nueva era de exploración de hidrógeno.
Necesito averiguar cómo buscar hidrógeno en los anillos de hadas en esta área a unos 50 metros de nuestra casa. 😉
Afortunadamente, la naturaleza nos ha dado algunas pistas. círculo de hadas Estos son parches circulares de pasto alterado y otra vegetación. Al igual que las quimeras turcas, diversas leyendas intentan explicar su origen. En el folclore inglés y celta, las provocan las hadas que bailan en círculo, y si alguien se une a ellas, se las obliga a bailar hasta que se desmayan. Ahora entendemos que muchos son causados por árboles, champiñón, tocones de árboles podridos y otras materias orgánicas alteran el suelo. Pero también podrían ser causados por la filtración de hidrógeno de las fisuras subterráneas.
Un artículo en Science.org titulado Hidrógeno oculto por Eric Hand Se describen algunos descubrimientos recientes de hidrógeno geológico. Uno fue escrito por un hombre llamado Luke Titus que leyó el Servicio Geológico de Australia del Sur de 1944 durante el bloqueo de Covid-19.Aprendió a usar Vara de zahorí Junto con otras técnicas de exploración y perforación inusuales en Kangaroo Island, se ha producido hasta un 80% de hidrógeno puro. El Sr. Titus adquirió derechos de prospección en el área y formó una empresa llamada Gold Hydrogen.
Se han descubierto otras fuentes prometedoras de hidrógeno geológico en Brasil, Namibia, Islandia, Canadá, Finlandia y Estados Unidos.
este hidrógeno oculto El artículo describe un descubrimiento de 1987 Malí Un perforador de pozos de agua fuma cerca del viento que sopla desde un pozo seco. Provocó la explosión con una llama que era «… como agua azul con gas sin la contaminación del humo negro». Por la noche, el color del fuego es como el oro brillante, y en los campos podemos vernos a la luz de las luces. «
Otro lugar donde se conoce el hidrógeno geológico es en los respiraderos humeantes que se encuentran donde las crestas volcánicas se encuentran con las aguas profundas del océano. La relativa inaccesibilidad de este hidrógeno es un recordatorio de que existe una diferencia entre saber dónde existe y poder extraerlo económicamente sin causar otros daños ambientales innecesarios.
Para los químicos, geólogos y ecologistas, el hidrógeno geológico podría ser un relámpago o una nueva «fiebre del oro» del hidrógeno que cambie el mundo para siempre.
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nota:
Mi padre, un profesor de ciencias jubilado, solía llamar a la compañía eléctrica local y averiguar cuánta electricidad se necesitaría para dividir suficiente agua para producir suficiente hidrógeno y oxígeno para sustentar el Titanic. Cuando los funcionarios de la empresa se dieron cuenta de que no era un cliente industrial, no devolvieron sus llamadas. Suponiendo que un Titanic de 131186287 litros está debajo de la superficie, obtengo:
131186287L/1865L/6kWh=70,348kWh*6=422,092kWh
422.092 kWh * 0,12/kWh = 50.651 dólares
Eso es sorprendentemente barato, aunque eso es solo en el caso ideal donde el Titanic completo está debajo de la superficie, en lugar de en el fondo a 3.800 metros de profundidad. La inversión proporcionó enormes volúmenes de hidrógeno y oxígeno, que tuvieron que combinarse para producir 422.092 kWh de energía.
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