Геоложки водород: новият стремеж за чист горивен източник без въглеродни емисии

Търсене на нови източници на водород

Газът, или поне подходящите условия за неговото образуване, може да се крие под повърхността на земята.

Водородът може да се използва като гориво за широк спектър от приложения – от големи товарни камиони и самолети до производството на стомана. Той често се смята за решение за климатичните промени, тъй като при изгарянето му се образуват вода и кислород, без вредните въглеродни емисии, допринасящи за глобалното затопляне.

Изследване на природно срещащ се водороден газ

В нова статия за последния печатен брой на MIT Technology Review, фриланс журналистът Джеймс Дийнен изследва „златната треска“ на 21-ви век за природно срещащ се водороден газ. Тази тематика напоследък буди особено голям интерес у мен, затова ще се спра по-подробно на потенциала и въпросите, които все още остават неясни.

Производство и употреба на водород

В момента голяма част от световното производство на водород идва от изкопаеми горива, най-вече природен газ. По-голямата част от произвеждания водород се използва в рафинерията на нефт или за производство на торове и други химикали. Въпреки това, през последните години в климатичната общност се появи визия за бъдеще, в което производството на водород също става устойчиво и чисто.

Ако ме бяхте попитали преди няколко години, бих казал, че състезанието за чист водород е между електролизерите, захранвани с възобновяема електроенергия, и технологиите, които използват изкопаеми горива, но с улавяне и съхранение на въглероден диоксид (CCS). И двете обаче срещат съществени трудности, най-вече поради високите разходи.

Геоложки водород – нова посока

Сега обаче набира скорост нова посока – геоложкият водород. Компании откриват природно срещани водородни ресурси на различни континенти – Африка, Азия, Европа, Австралия и Северна Америка.

Американската Геоложка служба публикува карта на перспективите за водород в Съединените щати – райони, където газът е най-вероятно да се среща естествено.

Един от „горещите точки“ е Средният запад, по-специално районът на Midcontinent Rift, простиращ се от Канзас до Мичиган. Преди около милиард години там земната кора се е разтегнала и спукала, което е позволило на разтопената скала да избута и да влезе в контакт с водата. Резултатът е голямо количество желязо-съдържащи скали, които лесно реагират с вода и образуват водород.

Австралийската компания HyTerra търси водород в Небраска и Канзас, като вече е открила проби с концентрация на водород до 96%. Друга водеща компания в сферата, Koloma, която е набрала над 400 милиона долара инвестиции, също проучва този регион.

Основни предизвикателства на геоложкия водород

Основният въпрос, който вълнува тези компании, е колко водород реално се образува чрез естествени геоложки процеси и дали може да бъде ефективно извличан. Водородът е изключително лек газ с малко молекулно тегло и може лесно да се изплъзне през малки пукнатини в скалите, затова задържането му в подземни резервоари е предизвикателство.

Както е описано в разследването на Джеймс, има обнадеждаващи данни. Учените изследвали няколко десетки сондажни отвора в мина в северна Онтарио и установили, че всеки от тях отделя по около осем килограма водород годишно. Като се има предвид, че на този един-единствен обект има над 14 000 сондажни отвора, потенциалът за добив на водород е огромен.

Стимулиран геоложки водород

Вместо да търсят естествен източник, някои компании предприемат проактивен подход – те стимулират производството на водород чрез индуциране на реакциите, които го образуват. Тази концепция се нарича „стимулиран геоложки водород“ и се базира на намиране на подходящи места с потенциал за образуване на водород, но без наличието на вече акумулиран газ. Чрез добавяне на вода, катализатори или други необходими за реакцията компоненти, процесът може да бъде задействан.

Тексаската фирма Vema Hydrogen цели да произвежда водород от подземни скали, като сондира кладенци и инжектира вода и катализатори, за да стимулира химическите реакции. Компанията тества технологията си в сондажи в Квебек и се надява да започне мащабно производство до 2028 г.

Други компании атакуват различни аспекти на производствения процес: например Eden GeoPower използва електричество, за да образува мрежа от пукнатини в скалите, което позволява водата да прониква по-лесно. Тази технология може да се окаже полезна и за разширени геотермални проекти.

Предизвикателства и бъдеще

Въпреки обнадеждаващия потенциал, остават много неясноти и технически предизвикателства. Водородът е трудно подвижен и изисква специални условия за съхранение – или големи пространства под формата на газ, или много ниски температури, за да се кондензира в течност. Ако обаче инженерните и логистични проблеми бъдат разрешени, това може да означава начало на нова ера във водородната икономика.

Абонамент за бюлетина The Spark

Тази статия е част от The Spark – седмичния бюлетин за климатичните новости на MIT Technology Review. За да го получавате директно на имейла си всяка сряда, може да се абонирате тук.