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A pesquisa liderada pela Universidade de Oxford pode ajudar a reverter a atual crise de abastecimento de hélio, um recurso social vital. O estudo propõe um novo modelo para explicar a existência de reservatórios ricos em hélio inexplicados anteriormente. As conclusões, publicadas hoje na Naturezapoderia ajudar a localizar reservatórios inexplorados de hélio acessível.
Anran Cheng (Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Oxford), principal autor do estudo, disse: ‘Nosso modelo mostra a importância de levar em consideração a alta difusividade do hélio e os longos prazos necessários para acumular quantidades significativas de gás, e o fato que todo o sistema geológico atua dinamicamente para afetar o processo. Este modelo fornece uma nova perspectiva para ajudar a identificar os ambientes que reduzem a velocidade dos gases de hélio o suficiente para se acumularem em quantidades comerciais.’
Onde raros campos de gás subterrâneos ricos em hélio foram encontrados, eles sempre ocorrem ao lado de altas concentrações de gás nitrogênio. Até agora, não houve nenhuma explicação para isso. Pela primeira vez, este novo estudo, que também envolveu a Universidade de Toronto e a Universidade de Durham, fornece uma resposta.
A equipe de pesquisa construiu um modelo para explicar esses depósitos ricos em hélio (pela primeira vez) considerando a presença de nitrogênio, que também é liberado da crosta profunda junto com o hélio. Os autores identificaram as condições geológicas em que a concentração de nitrogênio se torna alta o suficiente para criar bolhas de gás nos poros da rocha.
Tal processo pode levar centenas de milhões de anos, mas quando acontece, o hélio associado escapa da água para as bolhas de gás. Essas bolhas sobem, devido à flutuabilidade, em direção à superfície até atingirem um tipo de rocha que não permite a passagem das bolhas. De acordo com o modelo, as bolhas de gás ricas em hélio se acumulam sob a vedação e formam um campo de gás substancial. Os gases ricos em nitrogênio e hélio não contêm metano ou dióxido de carbono, portanto, extraí-los não libera emissões de carbono.
Quando os pesquisadores aplicaram o modelo a um sistema de exemplo (Williston Basin, América do Norte) usando os valores esperados de concentração de nitrogênio, o modelo previu as proporções observadas de nitrogênio/hélio na vida real. O modelo pode ajudar a identificar áreas com probabilidade de conter depósitos ricos em hélio.
O hélio é um mercado de US$ 6 bilhões (£ 5,3 bilhões), sendo o gás essencial para a operação de scanners de ressonância magnética, chips de computador e fabricação de fibra óptica e aplicações nucleares e criogênicas de última geração. A atual escassez global levou a oferta quase a um ponto de crise, com os preços subindo vertiginosamente nos últimos anos. A situação foi agravada pela guerra na Ucrânia, que descartou o fornecimento de hélio pela nova fábrica russa de Amur, planejada para suprir 35% da demanda global de hélio.
Além disso, quase todo o hélio hoje é um subproduto da produção de gás natural de metano ou dióxido de carbono. Isso carrega uma pegada de carbono significativa e dificulta as ambições de alcançar emissões líquidas de carbono zero até 2050.
Juntos, esses motivos significam que a identificação de fontes alternativas e livres de carbono de hélio natural tornou-se extremamente importante.
O modelo também sugere regiões onde grandes quantidades de gás hidrogênio podem se acumular no subsolo, já que a radioatividade que gera o hélio também divide a água para formar o hidrogênio. Com um mercado global de US$ 135 bilhões, o hidrogênio é usado para criar fertilizantes e produzir muitos compostos essenciais para as indústrias alimentícia, petroquímica e farmacêutica. Praticamente todo o gás hidrogênio é atualmente produzido a partir de carvão e gás natural (metano), e isso sozinho representa 2,3% do CO2 global2 emissões. Depósitos subterrâneos ricos em hidrogênio podem fornecer uma fonte alternativa livre de carbono.
O professor Chris Ballentine (Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Oxford), co-autor do estudo, observa: ‘A quantidade de hidrogênio gerada pela crosta continental nos últimos 1 bilhão de anos poderia suprir as necessidades energéticas da sociedade por mais de 100.000 anos.’
A professora Barbara Sherwood Lollar (Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Toronto), co-autora, acrescenta: “Muito desse hidrogênio escapou, reagiu quimicamente ou foi usado por micróbios do subsolo – mas sabemos pelo estudo do gás em locais profundos no subsolo em todo o mundo que parte desse hidrogênio está realmente armazenado no subsolo em quantidades significativas’.
Prof Jon Gluyas: (Instituto de Energia de Durham/Departamento de Ciências da Terra, Universidade de Durham), co-autor, afirma ‘Esta nova compreensão da acumulação de hélio nos fornece o início crítico de uma receita para identificar onde quantidades significativas de hidrogênio geológico, bem como como hélio, ainda pode ser encontrado.’
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