EPFL: Fracking Ultra-Profundo Pode Permitir Energia Geotérmica Sem Limites

A energia geotérmica profunda tem um enorme potencial se puder ser posta em prática. Energia Quaise

O potencial de energia geotérmica limpa quase ilimitada melhorou significativamente. Os investigadores do Laboratório de Mecânica Experimental das Rochas (LEMR) da EPFL demonstraram que a rocha semi-plástica e viscosa que se encontra a profundidades supercríticas pode ser fracturada para permitir a passagem da água.

Juntamente com a energia nuclear – através de fissão ou fusão – e algumas outras fontes de energia avançadas, a energia geotérmica poderá tornar as preocupações com a escassez geral de energia tão ultrapassadas como o medo dos tigres dentes-de-sabre. Ao aproveitar o imenso calor do interior da Terra, poderíamos teoricamente gerar energia limpa suficiente para satisfazer as necessidades da humanidade durante milhões de anos, resolvendo efetivamente o maior desafio das alterações climáticas quase de um dia para o outro.

O desafio é que esta vasta energia se encontra a quilómetros abaixo da superfície da Terra, o que torna o seu acesso dispendioso. Como resultado, a energia geotérmica é atualmente um recurso de nicho, limitado a regiões vulcânicas onde o calor está mais próximo da superfície.

Energia geotérmica supercrítica

No entanto, existe um recurso geotérmico supercrítico mais potente em quase todo o lado, se conseguirmos perfurar suficientemente fundo para atingir rochas extremamente quentes. A mais de 400 °C (752 °F), a água torna-se “supercrítica”, uma fase eficiente para a extração de energia, permitindo potencialmente que as centrais geotérmicas produzam 10 vezes mais energia do que as convencionais.

Embora a perfuração a tais profundidades – por vezes para além de 12 km – esteja atualmente fora dos limites da engenharia, projectos promissores pretendem resolver este problema. Se forem bem sucedidos, as centrais geotérmicas poderão ser construídas em quase todo o lado, incluindo em locais reaproveitados de centrais eléctricas alimentadas a carvão.

Ainda há muitos desafios a enfrentar – um deles é o facto de a energia geotérmica exigir o máximo contacto entre as superfícies das rochas e o fluido que aquecem. Uma forma altamente eficaz de aumentar este contacto é fraturar a rocha, à semelhança do fracking do petróleo e do gás. A Fervo Energy demonstrou como esta abordagem pode aumentar significativamente a eficiência de uma central geotérmica.

Pode a rocha profunda fraturar para obter energia geotérmica supercrítica?

No entanto, como ninguém perfurou tão fundo, não se sabe se a rocha a essas profundidades pode fissurar e permitir a passagem da água. Observações perto da marca dos 10 km (6,2 milhas) mostram que a rocha se comporta de forma diferente da rocha ao nível da superfície – torna-se macia, plástica e viscosa, levantando dúvidas sobre a sua capacidade de fracturação a temperaturas supercríticas.

Esse entendimento mudou quando uma equipa da EPFL, liderada por Gabriel Meyer, realizou testes laboratoriais utilizando um novo aparelho triaxial à base de gás, imagens 3D de alta resolução de sincrotrão e modelação de elementos finitos.

“À medida que nos aproximamos da profundidade de 10 quilómetros (6,2 milhas), a rocha deixa de se fraturar e, em vez disso, deforma-se uniformemente, como um caramelo mole, tornando o seu comportamento mais complexo”, explicou Meyer. “A deformação ocorre no interior das estruturas cristalinas dos grãos. Quis investigar se a água podia continuar a circular através de rochas que passaram para este estado dúctil invulgar.”

A equipa de Meyer simula as condições extremas da Terra para estudar o comportamento das rochas

Meyer e a sua equipa reproduziram a pressão e as condições nas profundezas da crosta terrestre para estudar a transição frágil para dúctil (BDT). Estes testes laboratoriais são cruciais, uma vez que é quase impossível observar este processo no mundo real. Utilizando um equipamento de teste, recriaram a temperatura e a pressão da amostra de rocha e, em seguida, digitalizaram-na com um sincrotrão para produzir imagens 3D, que foram introduzidas em simulações informáticas.

Descobriram que a rocha se comporta mais como Silly Putty do que como uma massa típica. Tal como a Silly Putty, que pode ser moldada e flui lentamente como um líquido, também se estilhaça como vidro quando atingida com força. Da mesma forma, a rocha acima da zona supercrítica, embora dúctil, ainda pode ser fracturada para permitir a passagem da água. Isto sugere que, com tecnologia avançada de fracking profundo, é possível desenvolver centrais geotérmicas altamente eficientes.

As tomografias de raios X de rochas a diferentes temperaturas mostram que é possível fracturá-las para fins geotérmicos muito para além das profundidades necessárias. EPFL

A água pode fluir através de rochas dúcteis

“Os geólogos acreditaram durante muito tempo que a transição frágil para dúctil marcava o ponto mais profundo onde a água podia circular na crosta terrestre”, diz Meyer. “No entanto, demonstrámos que a água também pode fluir através da rocha dúctil. Esta é uma descoberta muito promissora que abre caminho a novas oportunidades de investigação na nossa área.”

Esta descoberta é especialmente relevante para empresas como a Quaise Energy, uma start-up da Costa Este que pretende provar que os furos geotérmicos super profundos podem ser perfurados utilizando tecnologia de aceleradores de partículas do sector da energia de fusão, em vez de brocas tradicionais, que não resistem a profundidades e temperaturas tão extremas.

Empresas como a Fervo e a Sage Geosystems estão a demonstrar que a utilização de uma abordagem à energia geotérmica baseada no fracking pode gerar muito mais energia do que os métodos tradicionais. Esta investigação mostra que o mesmo conceito pode ser aplicado a projectos geotérmicos supercríticos ultra-profundos.

Se estas empresas conseguirem aumentar a escala deste tipo de central eléctrica, os desafios energéticos da humanidade poderão ser essencialmente resolvidos. O resultado seria uma energia limpa, que responderia à rede, 24 horas por dia, 7 dias por semana e quase ilimitada. Embora muitos novos desafios ainda precisem de ser enfrentados, o potencial é promissor e aguardam-se ansiosamente novos progressos.

Leia o Artigo Original: New Atlas

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