Откриване и потенциал на геоложкия водород като нов източник на енергия с нулеви емисии

Геоложки водород: Потенциал за чиста и устойчива енергия

През 1990-те години Барбара Шерууд Лолар се спусна в мината Кид Крийк в северна Онтарио, която пробива над три километра в древните корени на Северна Америка. Там нейният екип от геохимици откри подземна вода, която е била заключена в недрата на земята повече от милиард години. Тази древна солена вода се оказа местообитание на живи микроорганизми, изхранващи се с водород, получаван в резултат на химични реакции между водата и скалите.

Десетилетия по-късно Шерууд Лолар, вече геохимик в Университета на Торонто, реши да преразгледа данните за водорода, събрани от нейния екип, с цел да оцени дали има достатъчно количество газ в мината, което да го превърне в полезен източник на нулево-въглероден горивен ресурс.

„Ако успеем да намерим умни начини как да го използваме, ще имаме победа за тази нова икономика“, казва тя.

Значението на водородното гориво

Водородното гориво се разглежда като обещаващ универсален източник на енергия, но производството му обикновено води до високи емисии на парникови газове и изисква повече енергия, отколкото самият газ съдържа. Затова възможността да се „източват“ вече съществуващи подземни резерви – т.нар. геоложки водород – би променила изцяло играта.

Световен интерес към геоложкия водород

• През последните години се наблюдава бум в търсенето на подземен водород по света, в който се включиха десетки стартъпи.
• Австралийската фирма HyTerra, подкрепена от Бил Гейтс компания Koloma, както и множество други, обхождат региони в средния запад на САЩ в търсене на древни океански скали, свързани с генерирането на водород.
• Изследователи от Геоложката служба на САЩ са оценили, че в земната кора се произвеждат трилиони тонове водород; ако дори малка част от тях бъде извлечена, това би могло да покрие световното търсене на водород за векове напред.

Въпреки това, до момента липсват доклади за откриване на комерсиално жизнеспособни подземни водородни залежи. Публичните данни по въпроса остават ограничени, тъй като компаниите се конкурират и търсят инвестиции.

Оценка на водородния потенциал в мината Кид Крийк

В мината Кид Крийк Шерууд Лолар и колегата ѝ Оливър Уор използваха многогодишни данни, събрани от 35 сондажа, за да направят по-точна оценка на потенциала. Те установиха, че всяка сондажа отделя средно осем килограма водород годишно. Ако тази стойност се екстраполира на близо 14 000 сондажа в мината, това означава, че около 140 метрични тона водород се изтича неизползвано през вентилационните отвори всяка година.

Тези резултати, публикувани в списание PNAS по-рано тази година, може да не променят света, но Шерууд Лолар смята, че ако цялото количество водород бъде улавяно, това ще е достатъчно да осигури скромен, но ценен енергиен източник – например за захранване на значителна част от минните операции. Това би било важен локален пример, който да покаже, че геоложкият водород може да се използва ефективно.

Мнения на експерти

Тези открития подкрепят

„растящите доказателства, че естественото образование и миграция на водород са истински геологични процеси“

, казва Лоран Труш, геохимик от Университета Гренобъл Алпи във Франция. През 2024 г. неговият екип съобщи за изтичане на най-малко 200 метрични тона газ годишно от хромитната мина Булкъзë в Албания.

Труш допълва: „Основното предизвикателство не е доказването на съществуването на естествен водород, а това дали той може да се добива икономично и надеждно в комерсиален мащаб.“

Развитие на технологии за стимулиране на водородното производство

Въпреки това доказателствата не изискват непременно търсенето на огромни залежи. Изследователи и стартъпи проучват и идеята за стимулиране на водородното производство чрез инжектиране на вода, топлина или катализатори в реактивните скали, където газът се образува естествено.

Над дузина такива проекта са финансирани от ARPA-E – агенция, която цели да увеличи скоростта на производството на водород с фактор 10 000, което учените изчисляват като необходимо за комерсиална жизнеспособност.

Пример от Оман

Признак, че този подход може да е успешен, дойде по-рано тази година от планините в Оман, където екип сондира дупка с дълбочина километър и инжектира 50 000 кубически метра вода в скалите. Когато няколко месеца по-късно кладенецът беше отворен, започна да изтича газ — около 90% водород.

„Ври с газ“, заяви Джо Шанън, геоучен от Университета в Саутхемптън, по време на Европейската конференция по геонауки през май.

(Шанън отказа да коментира извън официално представените данни.)

Оставащи въпроси и надежда за бъдещето

Макар тази новина да е обещаваща, учените са наясно, че остават много неизвестни. Най-важният въпрос е фундаментален: дали водородът, излизащ от кладенеца, е резултат от стимулиране на скалите, или е бил там от самото начало?

Тази нова вълна от изследвания носи надежда за развитие на т.нар. геоложки водород като реална алтернатива за зелена енергия – екологично чист и потенциално неизчерпаем източник. В момент, когато светът търси устойчиви решения на енергийната криза и климатичните промени, подземният водород може да се окаже ключ към бъдещото енергийно разнообразие.

За автора

Джеймс Дийнън е журналист, специализиран в науката и околната среда от Колорадо, базиран в Ню Йорк. Той работи по книга за дълбокия вътрешен свят на Земята.