Глибоко під земною корою ховається енергетичний скарб, про який людство навіть не здогадувалось. Науковці з Оксфордського, Даремського університетів та Університету Торонто виявили, що земна кора містить колосальні запаси природного водню, здатні забезпечити енергетичні потреби людства на 170 000 років. Найвражаюче, що цей водень утворюється природним шляхом, не потребує складного виробництва і не створює шкідливих викидів при використанні.
Природна фабрика чистої енергії
Природний водень формується глибоко під землею завдяки процесу серпентинізації – хімічній реакції, що відбувається, коли багаті на залізо гірські породи, такі як олівін, контактують з підземними водами. Залізо "краде" кисень з води, утворюючи оксиди заліза та вивільняючи водень.
"Ми розробили чітку стратегію розвідки для гелію, і такий же підхід «від перших принципів» можна застосувати для водню", – зазначає співавтор дослідження професор Джон Глуяс з Даремського університету. Науковці визначили ключові інгредієнти для пошуку різних "водневих систем": скільки водню виробляється, в яких типах порід і за яких умов це відбувається, як водень мігрує під землею, які умови дозволяють утворитися газовому родовищу і які фактори можуть його зруйнувати.
За останній мільярд років континентальна кора Землі виробила достатньо водню, щоб задовольнити енергетичні потреби людства на 170 тисяч років. Значна частина цього газу залишається замкненою під землею, невикористаною та без викидів.
Одне з найбільших відкриттів сталося у Франції, де геологи випадково натрапили на потенційно найбільше відоме на сьогодні родовище – до 250 мільйонів тонн 98% чистого водню. Жак Піронон, керівник лабораторії GeoRessources Лотаринзького університету, виявив водень, шукаючи метан у вугільних пластах колишньої шахтарської зони.
Глобальна гонка за "білим золотом"
Малійське село Буракебугу на півночі від столиці Бамако стало першим місцем, де природний водень використовується регулярно. Родовище було виявлене випадково, коли сигарета інженера, який копав колодязь, спричинила невеликий вибух. З 2012 року компанія, заснована колишнім малійським кандидатом у президенти Аліу Діалло, видобуває водень із свердловини зі швидкістю близько 50 000 кубічних футів на день. Газ живить невелику турбіну, яка генерує електроенергію для 1500 жителів села.
Успішне буріння компаніями в Небрасці та Канзасі заохотило інших. Білл Гейтс через Breakthrough Energy Ventures торік приєднався до інвестиції в розмірі 91 мільйона доларів у стартап Koloma з Колорадо, який шукає водень уздовж 1200-мильного Серединно-континентального розлому на південь від озера Верхнє, через Вісконсін і до Канзасу.
Глобальний попит на водень у 2023 році досяг 97 мільйонів тонн, зростання на 2,5% порівняно з 2022 роком. Однак виробництво водню з низьким рівнем викидів залишається нижче 1% від загального виробництва водню. За даними Міжнародного енергетичного агентства, до 2050 року світове споживання водню зросте щонайменше в п'ять разів.
Перешкоди та виклики
Попри оптимістичні прогнози, залишаються значні перешкоди. Професор Барбара Шервуд Лоллар з Університету Торонто пояснює: "Ми знаємо, наприклад, що підземні мікроби охоче поїдають водень. Уникнення середовищ, які приводять їх у контакт з воднем, важливе для збереження водню в економічних накопиченнях".
Водень є надзвичайно легким газом, і тривалий час вважалося, що він швидко просочується в навколишні породи або атмосферу, ніколи не накопичуючись у корисних кількостях. Стюарт Хазельдін, геолог з Единбурзького університету, залишається скептичним: "Водень дуже витікає. Він витікає майже так само швидко, як виробляється, і звичайно, за геологічний час він не накопичився в значній мірі".
Також існують екологічні застереження. Деякі водневі родовища містять метан – потужний парниковий газ. Будь-які викиди або спалювання цього метану могли б швидко зменшити переваги водню з нульовим вмістом вуглецю. Крім того, хоча водень сам по собі не є парниковим газом, він має непрямі властивості нагрівання. Частина водню, що вивільняється, реагуватиме з атмосферною сполукою гідроксилом, створюючи озон, який у нижній атмосфері є парниковим газом.
Нова ера енергетики
Розвідка та використання природного водню можуть стати переломним моментом у глобальному енергетичному переході. Зараз водень є $135-мільярдною глобальною індустрією, яка використовується для виробництва добрив та інших необхідних хімікатів, що підтримують сучасне життя. Очікується, що до 2050 року ринок зросте до $1 трильйона.
Наразі майже весь водень походить з вуглеводнів, що спричиняє близько 2,4% глобальних викидів вуглекислого газу. Попит, як очікується, зросте з 90 мільйонів метричних тонн у 2022 році до приблизно 540 мільйонів метричних тонн до 2050 року, тому знаходження способу виробляти водень без додавання більшої кількості CO2 є критичним.
Природний водень може стати ключем до вирішення цієї проблеми, пропонуючи шлях до чистої енергії без викидів вуглецю. Як зазначив провідний автор дослідження професор Кріс Баллентайн з Оксфордського університету: "Один успішний рецепт розвідки, який можна повторити, відкриє комерційно конкурентоспроможне, низьковуглецеве джерело водню, яке значно сприятиме енергетичному переходу".
