Reacciones gequímicas y microbianas críticas en el almacenamiento subterráneo de hidrógeno: cuantificación de la pérdida de hidrógeno y evaluación del CO2 como gas de amortiguación
Autores: Al Homoud, Rana; Machado, Marcos Vitor Barbosa; Daigle, Hugh; Ates, Harun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Reacciones gequímicas y microbianas críticas en el almacenamiento subterráneo de hidrógeno: cuantificación de la pérdida de hidrógeno y evaluación del CO2 como gas de amortiguación
Categoría
Energía
Subcategoría
Energías renovables
Palabras clave
Hidrógeno
Almacenamiento subterráneo de hidrógeno
Reacciones geoquímicas
Actividad microbiana
Producción de metano
Eficiencia de almacenamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El hidrógeno es un portador de energía fundamental para lograr la sostenibilidad y la estabilidad, pero el almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) de manera segura y eficiente es crítico para su aplicación a gran escala. Este estudio investiga los impactos de las reacciones geoquímicas y bioquímicas en el UHS, abordando los desafíos que amenazan la eficiencia y la seguridad del almacenamiento. Se analizaron las reacciones geoquímicas en acuíferos salinos, particularmente la generación de sulfuro de hidrógeno (H2S), utilizando modelado composicional y geoquímico avanzado calibrado con datos cinéticos experimentales. Los resultados indican que las reacciones geoquímicas tienen un efecto mínimo en el consumo de hidrógeno. Sin embargo, para el año 10 de las operaciones de almacenamiento, los niveles de H2S podrían alcanzar 12-13 ppm, lo que requiere desulfurización para mantener el rendimiento y la seguridad del almacenamiento. El estudio también examina la reacción de metanogénesis, donde los microorganismos consumen hidrógeno y dióxido de carbono para producir metano. Las simulaciones numéricas revelan que la actividad microbiana en condiciones adecuadas puede reducir el volumen de hidrógeno in situ hasta en un 50%, presentando un obstáculo crítico para la viabilidad del UHS. Estos hallazgos destacan la necesidad de realizar análisis microbianos de las salmueras del reservorio durante la fase de selección para mitigar las pérdidas de hidrógeno. La novedad de este trabajo radica en su análisis integral a escala de campo de las reacciones geoquímicas y microbianas inducidas por impurezas y sus implicaciones para el almacenamiento subterráneo de hidrógeno. Al integrar parámetros cinéticos derivados de datos experimentales con modelado computacional avanzado, este estudio descubre los mecanismos que impulsan estas reacciones y destaca su impacto en la eficiencia y la seguridad del almacenamiento. Al ofrecer una perspectiva detallada a escala de campo, los hallazgos proporcionan un marco fundamental para avanzar en futuros proyectos de almacenamiento de hidrógeno y garantizar su viabilidad práctica.
Descripción
El hidrógeno es un portador de energía fundamental para lograr la sostenibilidad y la estabilidad, pero el almacenamiento subterráneo de hidrógeno (UHS) de manera segura y eficiente es crítico para su aplicación a gran escala. Este estudio investiga los impactos de las reacciones geoquímicas y bioquímicas en el UHS, abordando los desafíos que amenazan la eficiencia y la seguridad del almacenamiento. Se analizaron las reacciones geoquímicas en acuíferos salinos, particularmente la generación de sulfuro de hidrógeno (H2S), utilizando modelado composicional y geoquímico avanzado calibrado con datos cinéticos experimentales. Los resultados indican que las reacciones geoquímicas tienen un efecto mínimo en el consumo de hidrógeno. Sin embargo, para el año 10 de las operaciones de almacenamiento, los niveles de H2S podrían alcanzar 12-13 ppm, lo que requiere desulfurización para mantener el rendimiento y la seguridad del almacenamiento. El estudio también examina la reacción de metanogénesis, donde los microorganismos consumen hidrógeno y dióxido de carbono para producir metano. Las simulaciones numéricas revelan que la actividad microbiana en condiciones adecuadas puede reducir el volumen de hidrógeno in situ hasta en un 50%, presentando un obstáculo crítico para la viabilidad del UHS. Estos hallazgos destacan la necesidad de realizar análisis microbianos de las salmueras del reservorio durante la fase de selección para mitigar las pérdidas de hidrógeno. La novedad de este trabajo radica en su análisis integral a escala de campo de las reacciones geoquímicas y microbianas inducidas por impurezas y sus implicaciones para el almacenamiento subterráneo de hidrógeno. Al integrar parámetros cinéticos derivados de datos experimentales con modelado computacional avanzado, este estudio descubre los mecanismos que impulsan estas reacciones y destaca su impacto en la eficiencia y la seguridad del almacenamiento. Al ofrecer una perspectiva detallada a escala de campo, los hallazgos proporcionan un marco fundamental para avanzar en futuros proyectos de almacenamiento de hidrógeno y garantizar su viabilidad práctica.