Os EUA lideram ao explorar uma fonte de 63.000 GW sob nossos pés: a geotermia superprofunda.

Pesquisadores e start-ups dos EUA correm para transformar esse estranho “teatro” subterrâneo em energia limpa constante, ligada o tempo todo - e acreditam que ele pode ultrapassar, de longe, todo o sistema elétrico global atual.

Geotermia superprofunda, a “nova” energia antiga

A geração geotérmica está longe de ser novidade. De Islândia a Quênia, já se perfura rocha quente, injeta-se água e aproveita-se o vapor que retorna para mover turbinas. É uma fonte estável, não depende de vento nem de sol e opera 24 horas por dia, 7 dias por semana.

O problema é que a geotermia convencional acessa apenas uma fração muito pequena do calor disponível no subsolo. Em geral, ela depende de rochas naturalmente quentes e permeáveis, quase sempre associadas a áreas vulcânicas. Isso reduz drasticamente os lugares onde esses projetos podem ser construídos.

A geotermia superprofunda mira rochas ultrquentes a profundidades de 3 a 19 quilómetros, onde o calor tende a existir quase em qualquer lugar - não apenas em “hotspots” vulcânicos.

Nessas profundidades, as temperaturas da rocha podem levar a água a um estado supercrítico, formando um fluido de alta densidade energética, muito diferente do vapor comum. Se a engenharia conseguir dominar a circulação e o controlo desse fluido, abre-se um recurso que, segundo estimativas de investigadores, chega a cerca de 63 terawatts - 63,000 gigawatts - de capacidade potencial de geração no planeta.

A produção elétrica atual da humanidade é aproximadamente um oitavo desse número.

Um laboratório para simular o interior profundo da Terra

O EDGE, da Universidade Estadual do Oregon, e o “inferno” fabricado

Para chegar lá, antes é preciso compreender o que de facto acontece a vários quilómetros de profundidade. É precisamente esse o papel do novo Laboratório Experimental de Energia Geotérmica Profunda (EDGE), da Universidade Estadual do Oregon.

Com apoio de uma doação de US$ 750,000 da start-up norte-americana Quaise Energy, a infraestrutura do EDGE foi concebida para reproduzir as condições mais severas encontradas em formações rochosas profundas.

O núcleo do laboratório é um reator de fluxo contínuo. Nele, a água circula a cerca de 400 °C, sob pressões em torno de 500 vezes superiores às da superfície.

Ao forçar água, minerais e fragmentos de rocha a interagir em tempo real a 400 °C e 500 atmosferas, o EDGE permite que investigadores observem processos do interior profundo da Terra que, antes, existiam apenas em modelos de computador.

Câmaras e sensores registam tudo: como os minerais se dissolvem no fluido quente, em que pontos voltam a precipitar e quais tipos de rocha começam a desagregar-se ou, pelo contrário, a selar fraturas e poros.

Modelos geotérmicos atuais, calibrados para condições mais moderadas, por volta de 200 °C, deixam de ser confiáveis quando levados a extremos desse tipo. Os dados do EDGE devem alimentar uma nova geração de ferramentas de simulação, apoiando decisões sobre onde perfurar, como fazer a circulação dos fluidos e que materiais usar no interior do poço.

Quando a água deixa de “agir” como água

A passagem para o regime supercrítico

Ao atingir cerca de 374 °C sob pressão suficiente, a água entra em estado supercrítico. Ela não é exatamente líquida nem gasosa; trata-se de uma fase híbrida com características incomuns.

Nessas condições, a água pode transportar várias vezes mais calor por quilograma do que a água quente normal. Além disso, escoa de outra forma pelas fraturas da rocha e reage com muito mais agressividade com minerais.

Um único poço a circular água supercrítica poderia, em teoria, entregar muito mais potência do que um conjunto inteiro de poços geotérmicos convencionais.

É essa densidade energética que entusiasma empresas como a Quaise. Se cada poço profundo gerar mais, será necessário perfurar menos poços, reduzindo a área ocupada na superfície e, potencialmente, os custos ao longo do tempo.

Em contrapartida, tudo o que entra em contacto com esse fluido - revestimentos de aço, cimentos de vedação, proppants e até a rocha ao redor - enfrenta uma química hostil e esforços mecânicos muito acima do que ocorre em poços de petróleo e gás.

O pesadelo da engenharia: poços entupidos e materiais que se desfazem

Minerais que viram “tampões” quase como betão

Um dos grandes problemas é a incrustação mineral (scaling). Muitas rochas profundas contêm sais e metais dissolvidos que permanecem estáveis sob temperaturas muito elevadas e alta pressão. Porém, quando o fluido sobe e arrefece ou despressuriza um pouco, esses minerais podem cristalizar de forma abrupta.

O fenómeno é parecido com o calcário a acumular-se numa chaleira - só que dentro de fraturas e poros a vários quilómetros de profundidade.

Com o tempo, a incrustação pode estrangular o caminho de circulação, reduzindo a produção de uma central ou até inutilizando um poço por completo. Remover esses depósitos tão fundo é difícil, arriscado e caro.

No EDGE, os cientistas testam de forma sistemática diferentes composições de rocha para identificar o que dissolve, o que precipita e em quais combinações de temperatura e pressão surgem os piores bloqueios. Esse conhecimento deve orientar tanto a escolha de locais quanto as estratégias de tratamentos químicos em projetos industriais.

Proppants e areia sob calor extremo

Sistemas profundos também podem depender de “proppants” - grãos de areia ou materiais cerâmicos usados para manter pequenas fraturas abertas, numa lógica semelhante a técnicas do setor de petróleo e gás.

A 200 °C, há décadas de experiência com esse tipo de material. Já a 400 °C, em água supercrítica e quimicamente agressiva, os mesmos grãos podem amolecer, reagir ou dissolver.

Os investigadores do EDGE expõem diferentes areias, esferas cerâmicas e partículas compósitas a esse ambiente. Em seguida, avaliam o desempenho de cada opção: mantém a forma, resiste ao esmagamento e evita transformar-se em lama?

A viabilidade de longo prazo de projetos superprofundos vai depender tanto de materiais “simples”, como areia e cimento, quanto de ferramentas de perfuração de ponta.

A aposta radical de perfuração da Quaise

De brocas a derreter rocha com energia eletromagnética

Enquanto a academia investiga a química e o comportamento dos materiais, a Quaise Energy concentra-se na parte mecânica do desafio: como alcançar, em escala, essas rochas ultrquentes.

A empresa desenvolve um sistema de perfuração que usa energia eletromagnética de alta potência em ondas milimétricas para aquecer e derreter parcialmente a rocha, em vez de triturá-la com brocas tradicionais.

À medida que a rocha junto à parede do poço derrete e volta a solidificar, forma-se uma camada fina, semelhante a vidro, que reveste o furo.

Esse revestimento vitrificado poderia tanto estabilizar o poço sob as pressões esmagadoras do interior profundo da Terra quanto reduzir reações indesejadas entre o fluido e a rocha ao redor.

A Quaise já realizou testes de campo, incluindo um poço de demonstração de 118 metros numa pedreira de granito no Texas. O próximo passo é avançar para cerca de 1 quilómetro e, depois, evoluir gradualmente até às profundidades de 10- a 20-quilometre necessárias para atingir rocha ultrquente praticamente em qualquer lugar.

Poços de petróleo e gás já chegam a 5 quilómetros e mais em algumas bacias, mas usam técnicas bem diferentes e visam zonas mais frias. Cada quilómetro adicional com essa abordagem híbrida eletromagnética-térmica traz novos desafios mecânicos e térmicos.

Por que os EUA querem chegar primeiro

Energia de base para centros de dados e indústria pesada

Os EUA têm vários motivos para apostar forte nessa tecnologia que, à primeira vista, parece de nicho. Centros de dados, clusters de inteligência artificial e polos industriais precisam de eletricidade contínua, com baixas emissões de carbono.

É possível combinar solar e eólica com baterias, mas essa solução segue cara quando se exige confiabilidade por vários dias e atendimento a cargas industriais pesadas. A geotermia superprofunda oferece a perspetiva de eletricidade de base constante, com uma área ocupada que cabe dentro de locais já usados por centrais elétricas.

• Funciona continuamente, sem depender do clima.
• Pode ligar-se a redes existentes e a corredores de transmissão já instalados.
• Usa um recurso doméstico, difícil de ser “armazenado” como arma política ou interrompido por tensões geopolíticas.
• Em princípio, pode ser implantada perto de grandes centros de consumo.

Há ainda um componente estratégico. As competências em perfuração avançada e modelação do subsolo são valiosas tanto para geotermia quanto para áreas de defesa e extração de recursos. Dominar esse campo fortalece um conjunto amplo de capacidades industriais.

A ascensão discreta da geotermia nos planos energéticos globais

De coadjuvante a candidata séria

No papel, a geotermia ainda parece pequena. Em 2024, a capacidade elétrica geotérmica instalada chegou a cerca de 15.1 GW no mundo, gerando aproximadamente 99 TWh - algo como 1% da eletricidade renovável.

Onde ela se destaca hoje é no calor direto: redes de aquecimento urbano, estufas, processos industriais e spas consumiram cerca de 245 TWh de calor geotérmico no mesmo ano, por volta de 3% da procura global de calor renovável.

Indicador	Nível em 2024	Projeção para 2050	Participação global atual
Capacidade elétrica instalada	15.1 GW	800 GW	Abaixo de 1% da eletricidade renovável
Geração de eletricidade	99 TWh	Equivalente aos EUA + Índia hoje	Cerca de 1% das renováveis
Uso de calor direto	245 TWh	n/a	Aproximadamente 3% do calor renovável
Crescimento dos usos de calor	+20% em 2024	–	–
Investimento cumulativo projetado	–	€2.5 trillion by 2050	Até 15% do crescimento da procura de eletricidade

Cenários internacionais já atribuem à geotermia um papel muito mais relevante até meados do século, sobretudo quando recursos mais profundos e mais quentes se tornarem viáveis. Agências projetam até 800 GW de capacidade em 2050, com produção de eletricidade próxima à soma do que hoje geram EUA e Índia.

Riscos, incógnitas e o que pode dar errado

Apesar do entusiasmo, a geotermia superprofunda traz incertezas importantes.

Os custos de perfuração podem disparar se a rocha for mais resistente do que o esperado ou se as ferramentas se desgastarem depressa. Os poços também podem sofrer corrosão química inesperada, incrustação ou falhas no revestimento muito antes do prazo previsto.

Os riscos sísmicos exigem gestão cuidadosa. Injetar e extrair fluidos em profundidade pode, por vezes, desencadear pequenos sismos, como já ocorreu em alguns projetos de geotermia aprimorada. Será necessário desenhar regimes de gestão de pressão e redes de monitorização para manter esse risco dentro de limites aceitáveis para comunidades próximas.

Existe ainda uma dimensão social. Mesmo com riscos baixos, projetos podem enfrentar resistência local se moradores temerem sismicidade induzida, subsidência ou contaminação. Construir confiança com monitorização transparente e fiscalização independente terá tanto peso quanto o desempenho técnico.

O que “63,000 GW” significa na prática

Quando investigadores mencionam 63 terawatts de potencial teórico, não estão a dizer que a humanidade consegue ligar isso amanhã. Uma parte significativa desse recurso ficará inacessível por razões geológicas, de custo ou por restrições ambientais.

Um objetivo mais plausível é capturar apenas uma pequena fração. Mesmo 1% desse potencial superquente ainda ultrapassaria a procura elétrica global atual - mas alcançar esse patamar pode levar muitas décadas.

Em cenários realistas, a geotermia superprofunda poderia desempenhar um papel semelhante ao da hidroeletricidade ou da energia nuclear hoje: uma base de fornecimento estável, complementada por renováveis variáveis e armazenamento. Além disso, pode fornecer calor direto a polos industriais, substituindo caldeiras a carvão e gás em cimento, química e siderurgia.

Conceitos-chave que merecem ser destrinchados

Dois conceitos técnicos aparecem repetidamente quando se fala em geotermia superprofunda:

• Água supercrítica: água aquecida e comprimida 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 ultrquente: sistemas que visam rochas quentes o suficiente para manter a água nesse estado supercrítico, geralmente a profundidades superiores a 3 km, muitas vezes bem mais profundas.

Para quem não é especialista, uma imagem útil é a de uma panela de pressão sobre outra panela de pressão, enterradas sob quilómetros de rocha. O desafio de engenharia é “enfiar um canudo” nesse ambiente, manter esse canudo íntegro por décadas e fazer o fluido circular sem entupir nem fraturar o sistema.

Se equipas dos EUA, como as da Universidade Estadual do Oregon e da Quaise, conseguirem levar isso à escala comercial, não estarão apenas a inaugurar um novo capítulo da geotermia. Estarão a adicionar uma alternativa poderosa ao conjunto global de energia limpa - uma fonte silenciosa que vibra sob praticamente todos os países da Terra.