Investigadores e startups dos EUA estão numa corrida para transformar esse estranho “teatro” subterrâneo em energia limpa constante, sempre disponível - e acreditam que o resultado pode ultrapassar todo o sistema eléctrico mundial actual.
Geotermia superprofunda, a “nova” energia antiga
A electricidade geotérmica está longe de ser uma novidade. De Islândia ao Quénia, já se perfura até à rocha quente, injecta-se água e aproveita-se o vapor de regresso para accionar turbinas. É uma fonte estável, não depende do vento nem do sol, e funciona 24/7.
O problema é que a geotermia convencional só consegue alcançar uma fatia muito pequena do que existe em profundidade. Depende de rochas naturalmente quentes e permeáveis, quase sempre em zonas vulcânicas, o que reduz drasticamente os locais onde pode ser instalada.
“A geotermia superprofunda aponta a rocha ultraquente a profundidades de 3 a 19 quilómetros, onde o calor passa a estar quase universalmente disponível, e não apenas em hotspots vulcânicos.”
A essas profundidades, a temperatura da rocha pode levar a água a um estado supercrítico, gerando um fluido de elevada densidade energética, muito diferente do vapor “normal”. Se os engenheiros conseguirem dominar a circulação e o controlo desse fluido, abrem acesso a um recurso que os investigadores estimam em cerca de 63 terawatts - 63,000 gigawatts - de capacidade potencial de geração em todo o planeta.
A produção eléctrica actual da humanidade ronda, grosso modo, um oitavo desse valor.
Um laboratório para “reconstruir” a Terra profunda
A experiência do Oregon num inferno fabricado
Antes de lá chegar, é essencial perceber o que acontece, na prática, a vários quilómetros de profundidade. É precisamente aqui que entra o novo Experimental Deep Geothermal Energy Lab (EDGE), da Universidade Estatal do Oregon.
Com o apoio de uma doação de 750,000 dólares da startup norte-americana Quaise Energy, o EDGE foi concebido para reproduzir as condições mais severas observadas em formações rochosas profundas.
O núcleo do laboratório é um reactor de fluxo contínuo. No interior, a água circula a cerca de 400 °C, sob pressões aproximadamente 500 vezes superiores às da superfície.
“Ao obrigar água, minerais e fragmentos de rocha a interagir em tempo real a 400 °C e 500 atmosferas, o EDGE permite aos investigadores observar processos da Terra profunda que, até agora, só existiam dentro de modelos computacionais.”
Câmaras e sensores registam tudo ao detalhe: de que forma os minerais se dissolvem no fluido quente, em que locais voltam a precipitar, e quais os tipos de rocha que começam a desagregar-se ou, pelo contrário, a “selar” poros e fracturas.
Os modelos geotérmicos actuais, calibrados para condições bem mais moderadas, por volta de 200 °C, deixam rapidamente de ser fiáveis nestes extremos. Os dados do laboratório deverão alimentar uma nova geração de ferramentas de simulação, ajudando operadores a escolher onde perfurar, como fazer circular os fluidos e que materiais utilizar no fundo do poço.
Quando a água deixa de se comportar como água
O salto para o domínio supercrítico
Quando a água atinge cerca de 374 °C sob pressão suficiente, entra num estado supercrítico. Não é exactamente líquido nem exactamente gás, mas uma fase híbrida com propriedades pouco comuns.
Nessas condições, a água consegue transportar várias vezes mais calor por quilograma do que a água quente “normal”. Além disso, desloca-se de forma diferente através de fracturas na rocha e reage de modo mais agressivo com minerais.
“Um único poço com circulação de água supercrítica poderia, em teoria, fornecer muito mais energia do que um conjunto inteiro de poços geotérmicos convencionais.”
É esta densidade energética que entusiasma empresas como a Quaise. Se cada poço profundo produzir mais, serão necessários menos poços - reduzindo a pegada à superfície e os custos ao longo do tempo.
A desvantagem é clara: tudo o que tocar nesse fluido - revestimentos de aço, cimentos de selagem, propantes, e até a própria rocha envolvente - fica sujeito a uma química agressiva e a esforços mecânicos muito acima do que é habitual em poços de petróleo e gás.
O pesadelo da engenharia: poços obstruídos e materiais a desfazer-se
Minerais que viram tampões de “betão”
Uma das dores de cabeça mais relevantes é a incrustação mineral (scaling). Muitas rochas profundas contêm sais e metais dissolvidos que se mantêm estáveis em temperaturas muito elevadas e alta pressão. À medida que o fluido sobe e arrefece, ou perde ligeiramente pressão, esses minerais podem cristalizar de forma súbita.
O efeito faz lembrar o calcário que se acumula numa chaleira - só que dentro de fracturas e poros a vários quilómetros de profundidade.
Com o tempo, estas incrustações podem estrangular o caminho de circulação, reduzindo drasticamente a potência de uma central ou inutilizando por completo um poço. Remover depósitos a essas profundidades é complicado, arriscado e caro.
No EDGE, os cientistas estão a testar de forma sistemática diferentes composições de rocha para perceber quais se dissolvem, quais precipitam e, sobretudo, em que combinações exactas de temperatura e pressão surgem os bloqueios mais problemáticos. Esta informação deverá orientar a selecção de locais e as estratégias de tratamento químico em projectos industriais.
Propantes e areias sob calor extremo
Os sistemas profundos poderão também depender de “propantes” - grãos de areia ou cerâmica usados para manter pequenas fracturas abertas, à semelhança de técnicas do sector do petróleo e gás.
A 200 °C, existe já uma experiência acumulada de décadas com este tipo de materiais. Porém, a 400 °C, em água supercrítica e quimicamente agressiva, os mesmos grãos podem amolecer, reagir ou até dissolver-se.
Os investigadores do EDGE estão a expor várias areias, esferas cerâmicas e partículas compósitas a estas condições. Depois medem a resistência de cada solução: mantém a forma, evita o esmagamento e não se transforma em lama?
“A viabilidade a longo prazo de projectos superprofundos dependerá tanto de materiais ‘humildes’ como areia e cimento quanto de ferramentas de perfuração de última geração.”
A aposta radical da Quaise Energy na perfuração para geotermia superprofunda
De brocas a fusão de rocha com electromagnetismo
Enquanto o meio académico investiga a química, a Quaise Energy está a atacar o lado mecânico do problema: como chegar, em escala, a essas rochas ultraquentes.
A empresa está a desenvolver um sistema de perfuração que utiliza energia electromagnética de alta potência em ondas milimétricas para aquecer e fundir parcialmente a rocha, em vez de a triturar com brocas tradicionais.
À medida que a rocha junto à parede do poço derrete e arrefece, forma-se uma camada fina, com aspecto vítreo, que reveste o furo.
“Este revestimento vitrificado poderia, ao mesmo tempo, estabilizar o poço sob as pressões esmagadoras da Terra profunda e reduzir reacções indesejadas entre o fluido e a rocha envolvente.”
A Quaise já realizou testes no terreno, incluindo um poço de demonstração de 118-metros numa pedreira de granito no Texas. O objectivo seguinte é avançar para cerca de 1 quilometre e, depois, progredir passo a passo até às profundidades de 10- a 20-kilometre necessárias para aceder a rocha ultraquente praticamente em qualquer lugar.
Há poços de petróleo e gás que já chegam a 5 quilómetros e mais em algumas bacias, mas recorrem a métodos muito diferentes e visam zonas mais frias. Cada quilómetro adicional com esta abordagem híbrida electromagnético-térmica traz desafios mecânicos e térmicos novos.
Porque é que os EUA querem ser os primeiros
Electricidade de carga de base para centros de dados e indústria pesada
Os Estados Unidos têm vários motivos para apostar nesta tecnologia, à primeira vista de nicho. Centros de dados, clusters de inteligência artificial e pólos industriais precisam de energia permanente, 24 horas por dia, com baixas emissões de carbono.
Solar e eólica podem ser combinadas com baterias, mas essa solução continua cara quando se exige fiabilidade durante vários dias e quando se trata de alimentar indústria pesada. A geotermia superprofunda promete electricidade de carga de base, constante, com uma área de implantação compatível com centrais existentes.
- Funciona de forma contínua, sem depender do estado do tempo.
- Pode ligar-se a redes e corredores de transmissão já existentes.
- Usa um recurso doméstico difícil de “armazenar” como arma geopolítica ou de interromper por terceiros.
- Em princípio, pode ser instalada perto de grandes centros de consumo.
Existe ainda uma dimensão estratégica. As competências em perfuração avançada e modelação do subsolo são relevantes tanto para a geotermia como para sectores de defesa e de extracção de recursos. Liderar aqui reforça um conjunto alargado de capacidades industriais.
A ascensão discreta da geotermia nos planos energéticos globais
De actor marginal a candidato credível
Em termos actuais, a geotermia continua a parecer pequena. Em 2024, a capacidade eléctrica geotérmica instalada chegou a cerca de 15.1 GW no mundo, produzindo aproximadamente 99 TWh - por volta de 1% da electricidade renovável.
Onde a geotermia já tem um peso mais evidente é no calor directo: redes de aquecimento urbano, estufas, processos industriais e termas utilizaram cerca de 245 TWh de calor geotérmico no mesmo ano, o que corresponde a aproximadamente 3% da procura global de calor renovável.
| Indicador | Nível em 2024 | Projecção para 2050 | Quota global actual |
|---|---|---|---|
| Capacidade eléctrica instalada | 15.1 GW | 800 GW | Menos de 1% da electricidade renovável |
| Geração de electricidade | 99 TWh | Equivalente a EUA + Índia hoje | Cerca de 1% das renováveis |
| Utilização de calor directo | 245 TWh | n/d | Aproximadamente 3% do calor renovável |
| Crescimento dos usos de calor | +20% em 2024 | – | – |
| Investimento cumulativo projectado | – | €2.5 biliões até 2050 | Até 15% do crescimento da procura de electricidade |
Os cenários internacionais já atribuem à geotermia um papel muito maior até meados do século, sobretudo quando recursos mais profundos e mais quentes se tornarem viáveis. Algumas agências apontam para até 800 GW de capacidade em 2050, com produção eléctrica semelhante à dos EUA e da Índia actuais em conjunto.
Riscos, incógnitas e o que pode correr mal
Apesar do entusiasmo, a geotermia superprofunda enfrenta incertezas relevantes.
Os custos de perfuração podem disparar se a rocha for mais difícil do que o previsto ou se as ferramentas se degradarem depressa. Os poços podem também sofrer corrosão química inesperada, incrustações ou falhas no revestimento muitos anos antes do planeado.
Os riscos sísmicos exigem igualmente gestão cuidadosa. A injecção e extracção de fluidos em profundidade pode, ocasionalmente, desencadear pequenos sismos, como já aconteceu em alguns projectos de geotermia estimulada. Será necessário definir regimes de controlo de pressão e redes de monitorização que mantenham esse risco dentro de limites aceitáveis para as comunidades próximas.
Há ainda a componente social. Mesmo com risco baixo, podem surgir resistências locais se os residentes recearem sismicidade induzida, subsidência ou contaminação. Garantir confiança com monitorização transparente e supervisão independente será tão importante quanto a performance técnica.
O que “63,000 GW” significa realmente na prática
Quando os investigadores referem 63 terawatts de potencial teórico, não estão a dizer que a humanidade pode simplesmente “ligar” isso amanhã. Uma parte considerável desse recurso continuará inacessível por limitações geológicas, custos ou restrições ambientais.
O alvo mais plausível é capturar apenas uma pequena fracção. Mesmo 1% desse potencial superquente continuaria a exceder a procura eléctrica global actual, mas alcançar esse patamar pode exigir muitas décadas.
Em cenários práticos, a geotermia superprofunda poderá desempenhar um papel semelhante ao da hídrica ou do nuclear hoje: uma espinha dorsal de energia constante, complementada por renováveis variáveis e armazenamento. Além disso, pode fornecer calor directamente a clusters industriais, substituindo caldeiras a carvão e gás em sectores como cimento, química ou aço.
Conceitos-chave que vale a pena esclarecer
Dois conceitos técnicos surgem repetidamente na discussão sobre geotermia superprofunda:
- Água supercrítica: água aquecida e comprimida para além do seu ponto crítico (374 °C, 221 bar), formando um fluido denso e rico em energia, com propriedades entre líquido e gás.
- Geotermia de rocha ultraquente: sistemas que visam rocha suficientemente quente para manter a água nesse estado supercrítico, normalmente a profundidades superiores a 3 km, muitas vezes muito mais.
Para quem não é especialista, uma imagem mental útil é a de uma panela de pressão em cima de outra panela de pressão, enterradas sob quilómetros de rocha. O desafio de engenharia é enfiar um “tubo” nesse sistema, mantê-lo íntegro durante décadas e fazer circular o fluido sem o entupir nem o fracturar.
Se equipas norte-americanas, como as da Universidade Estatal do Oregon e da Quaise, conseguirem fazê-lo à escala comercial, não estarão apenas a abrir um novo capítulo para a geotermia. Estarão a acrescentar uma opção poderosa ao conjunto global de energia limpa - uma que pode funcionar discretamente sob quase todos os países do mundo.
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