Các nhà khoa học Husker đang khám phá tiềm năng năng lượng hydro từ khe nứt ngầm
Nick Kumpula | Nghiên cứu và Đổi mới
Hyun-Seob Song (trái), phó giáo sư về kỹ thuật hệ thống sinh học và khoa học và công nghệ thực phẩm; Karrie Weber (giữa), giáo sư về khoa học Trái đất và khí quyển và khoa học sinh học; và Seunghee Kim, phó giáo sư về kỹ thuật dân dụng, đang nghiên cứu hydro được tìm thấy trong Khe nứt giữa lục địa như một nguồn năng lượng tiềm năng.
Khoảng 1,1 tỷ năm trước, lục địa Bắc Mỹ gần như tách thành hai, để lại một dải đá núi lửa dài 1.200 dặm được gọi là Khe nứt giữa lục địa có thể sản xuất đủ hydro tự nhiên để tạo ra một lượng lớn năng lượng sạch.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Nebraska–Lincoln đang nghiên cứu khe nứt — chạy từ bên dưới Hồ Superior qua một số khu vực của Minnesota, Michigan, Wisconsin, Iowa, Nebraska và Kansas — để xác định cách tốt nhất để tiếp cận nguồn hydro đó.
Hydro có khả năng là một yếu tố chính trong nỗ lực giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nó không tạo ra khí thải carbon và không giống như dầu và khí đốt có thể mất hàng triệu năm để tạo ra từ các trầm tích hữu cơ, nó liên tục tái tạo dưới lòng đất khi nước tương tác với đá núi lửa.
Nhưng vẫn còn nhiều điều cần tìm hiểu.
Seunghee Kim, Phó Giáo sư kỹ thuật dân dụng Charles J. Vranek và là một trong những nhà điều tra chính của dự án cho biết: "Hiểu biết của chúng ta về các quá trình chi phối quá trình sản xuất, di chuyển và tích tụ hydro tự nhiên khó nắm bắt ở bề mặt sâu của lục địa vẫn còn trong giai đoạn trứng nước".
Để kiểm tra khả năng sản xuất hydro trong khe nứt, một giếng thử đã được khoan ở Nebraska cách đây năm năm. Cho đến nay, dữ liệu rất hứa hẹn. Các nhà khoa học tin rằng có thể các điều kiện địa cơ học và sinh địa hóa học trong khe nứt hạn chế sự mất mát và tiêu thụ hydro được tạo ra tự nhiên này, điều này có thể khiến hydro bị mắc kẹt "ở quy mô có ý nghĩa về mặt kinh tế ở bề mặt giữa lục địa".
Khe nứt giữa lục địa được ước tính nằm sâu từ 3.000 đến 5.000 feet dưới lòng đất.
“Nó có thể đủ sâu để lưu trữ nhưng đủ nông để chúng ta có thể tiếp cận được”, Karrie Weber, giáo sư khoa học Trái đất và khí quyển, khoa học sinh học và là một nhà điều tra dự án khác, cho biết. “Địa chất có lợi cho chúng ta”. Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ ước tính có từ hàng chục triệu đến hàng chục tỷ megaton hydro trong lớp vỏ Trái đất. Nhưng phần lớn trong số đó sẽ không thể tiếp cận được với con người vì nó quá sâu hoặc quá xa bờ biển, hoặc có số lượng quá nhỏ để khai thác. Đó là lý do khiến các địa điểm như Đới tách giãn giữa lục địa trở nên quan trọng. Kim cho biết các đới tách giãn ngầm khác trên thế giới — nằm ở Pháp, Đức, Nga và lục địa Châu Phi — cũng có thể sản xuất hydro.
Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ ước tính có thể có đủ hydro tự nhiên có thể tiếp cận được bên dưới bề mặt Trái đất để đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu trong hàng nghìn năm.
Kim cho biết nhóm Nebraska sẽ khám phá một số câu hỏi xung quanh dòng chảy và sự rò rỉ hydro từ dưới bề mặt lên bề mặt; tính khả thi của việc lưu trữ hydro tự nhiên hoặc trong các hệ thống lưu trữ được thiết kế; hydro phản ứng như thế nào với các chất lỏng và khoáng chất đá hiện có trong lòng đất; và tốc độ và lượng hydro có thể được vi sinh vật tiêu thụ.
Kim đang tiếp cận các câu hỏi theo quan điểm kỹ thuật dân dụng, trong khi Weber và một đồng nghiên cứu chính khác, Hyun-Seob Song, đang khám phá các hàm ý về sinh địa hóa và vi sinh.
"Cho đến nay, điều này vẫn chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng", Song, phó giáo sư về kỹ thuật hệ thống sinh học và khoa học và công nghệ thực phẩm cho biết. "Chúng tôi đặt mục tiêu dự đoán hành vi của hệ vi sinh vật ở cấp độ dưới bề mặt này".
Song sẽ phát triển các công cụ mô hình tính toán để tích hợp và đánh giá dữ liệu mà Weber cung cấp.
Dự án được tài trợ bởi khoản tài trợ năm năm, trị giá 1 triệu đô la từ sáng kiến Nghiên cứu tiên tiến của Khoa học và Kỹ thuật liên ngành (RAISE) của Quỹ Khoa học Quốc gia. Đây là một trong 19 dự án được tài trợ trong năm nay.
Nghiên cứu này dựa trên công trình trước đây do Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Năng lượng Nebraska tài trợ.
Weber cho biết vai trò của trường đại học trong nghiên cứu này là một ví dụ khác về khả năng lãnh đạo tiềm tàng của tiểu bang trong cái gọi là "nền kinh tế hydro", ám chỉ vai trò của hydro trong việc giảm phát thải khí nhà kính và đóng vai trò là nguồn năng lượng sạch.
