Науковці виявили величезні поклади водню у земній корі для чистої енергетики

За останній мільярд років у континентальній корі Землі утворилося стільки водневого газу, що його вистачило б для забезпечення енергетичних потреб людства щонайменше на 170 000 років. Це відкриття може стати революційним проривом у пошуку екологічно чистих джерел енергії.

Сьогодні водень відіграє критично важливу роль у житті суспільства. Виробництво добрив із використанням водню забезпечує продовольчі потреби половини населення планети. Крім того, водень розглядається як ключовий компонент у планах досягнення вуглецевої нейтральності, що необхідно для запобігання найгіршим сценаріям кліматичних змін.

Наразі виробництво водню здійснюється з вуглеводнів, причому супутні викиди становлять 2,4% глобальних викидів вуглекислого газу. Очікується, що попит на водень зросте з 90 мільйонів метричних тонн у 2022 році до 540 мільйонів метричних тонн у 2050 році. Проте критично важливо, щоб це виробництво не супроводжувалося викидами CO2.

Хоча виробництво водню з подальшим захороненням відпрацьованого CO2 (вуглецева секвестрація) або з відновлюваних джерел енергії (вітру чи сонця) розглядаються як майбутні джерела водню, вони поки що не є комерційно конкурентоспроможними.

Нове дослідження, опубліковане в журналі Nature Reviews Earth & Environment, пропонує альтернативне рішення. Хоча частина природного водню була втрачена, спожита або є недоступною сьогодні, решта могла б стати природним (і безвикидним) джерелом цього ресурсу.

Професор Джон Глуяс з Даремського університету, співавтор дослідження, зазначає: «Ми успішно розробили стратегію розвідки гелію, і подібний підхід „від перших принципів“ можна застосувати для водню».

Дослідження окреслює ключові складові, необхідні для формування стратегії розвідки різних «водневих систем». Це включає визначення кількості виробленого водню, типів порід та умов, за яких це відбувається, способів підземної міграції водню з цих порід, умов формування газових родовищ та факторів, що призводять до руйнування водню.

Професор Барбара Шервуд Лоллар з Університету Торонто підкреслює: «Ми знаємо, наприклад, що підземні мікроби активно споживають водень. Важливо уникати середовищ, де вони можуть контактувати з воднем, щоб зберегти його в економічно значущих кількостях».

Автори визначають області, де розуміння цих складових є міцним, і виділяють напрямки, що потребують додаткового дослідження — такі як ефективність реакцій гірських порід та вплив геологічної історії на взаємодію відповідних порід з водою.

Деякі джерела водневого газу, наприклад з мантії Землі, викликали багато спекуляцій, але це дослідження показує, що вони не є життєздатними джерелами. Натомість автори продемонстрували, що складові для повної водневої системи можна знайти в різних поширених геологічних умовах у земній корі.

Провідний автор дослідження, професор Кріс Баллентайн з Департаменту наук про Землю Оксфордського університету, порівнює процес пошуку накопиченого водню з приготуванням суфле: «Якщо ви помилитеся з будь-яким інгредієнтом, кількістю, часом або температурою, результат вас розчарує».

Потенціал природного геологічного водню спонукав авторів заснувати компанію Snowfox Discovery Ltd., яка має на меті знайти суспільно значущі природні накопичення водню. Успішна та відтворювана стратегія розвідки може відкрити комерційно конкурентоспроможне, низьковуглецеве джерело водню, що значно сприятиме енергетичному переходу.