Chúng ta có nên chú ý nhiều hơn đến hydro địa chất không?

Chúng ta có nên chú ý nhiều hơn đến hydro địa chất không?
Eric Toone, Giám đốc công nghệ của Breakthrough Energy cho biết đây là khám phá năng lượng quan trọng nhất của kỷ nguyên này — và không ai nói về nó.

Các nhà nghiên cứu Indonesia trình bày các mẫu khí hydro tự nhiên được tìm thấy ở Tỉnh Trung Sulawesi, Indonesia. (Nguồn ảnh: Mohamad Hamzah / NurPhoto qua Getty Images)

Vào năm 2024, có rất ít bài nói chuyện theo phong cách TED về đổi mới công nghệ khí hậu có nhiều điều bất ngờ. Các điểm thảo luận rất rõ ràng và phổ biến — chúng ta cần hành động nhanh hơn, kích hoạt nhiều vốn hơn và tiếp tục đầu tư vào những mục tiêu xa vời trong khi triển khai mạnh mẽ những gì chúng ta có.

Nhưng tại Hội nghị thượng đỉnh Breakthrough Energy diễn ra vào tháng trước tại London, Eric Toone, Giám đốc công nghệ của Breakthrough Energy và cựu giáo sư của Đại học Duke, đã thực hiện một chiến lược khác, tập trung nhiều hơn vào lịch sử.

Ông cho biết con người luôn tìm thấy nhiều năng lượng hơn và từ năng lượng đó, sự thịnh vượng tuôn trào. Nhưng mệnh lệnh khử cacbon làm thay đổi phép tính chưa từng có trước đây: ngày nay, khoảng 85% năng lượng đến từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch và nhu cầu năng lượng đang trên đà tăng gấp đôi vào cuối thế kỷ. Chỉ với năng lượng tái tạo như một giải pháp, một điều nhanh chóng trở nên rõ ràng: không đủ. Không đủ điện để cung cấp cho lưới điện, không đủ nhiên liệu cho hàng không và không đủ nguyên liệu cho hóa dầu và nhựa.

Trong khi những người khác trên sân khấu nói về năng lượng nhiệt hạch, địa nhiệt tiên tiến và pin dài hạn như các lựa chọn bổ sung năng lượng sạch cho hỗn hợp năng lượng, thì Toone lại nói về hydro. Và ông không chỉ dựa vào các điểm thảo luận thông thường về điện phân hydro xanh và đưa nó vào ngành công nghiệp. Tầm nhìn của ông về hydro lớn hơn nhiều, nhiều hơn nữa và liên quan đến việc khai thác hydro đã tồn tại sâu dưới lòng đất, thay vì tự mình sản xuất.

Ông cho biết hydro địa chất "mang đến khả năng tạo ra năng lượng hóa học phản ứng không carbon vô hạn".

Giải quyết vấn đề thùng dầu
Trực tiếp, Tiến sĩ Toone có tính hài hước của một giáo sư đại học thích giờ làm việc, và trên sân khấu, ông nói rất nhanh, gần như toát mồ hôi khi đi qua đi lại. Quan điểm của ông ở đây là về dầu, cụ thể là cách chúng ta thay thế toàn bộ thùng bằng các giải pháp thay thế không có carbon.

"Một thùng dầu 42 gallon tạo ra khoảng 20 gallon xăng", Toone nói. "Dầu diesel, nhiên liệu phản lực và nhiên liệu nặng tạo nên 15 gallon nữa. Nhưng mọi thứ trong thùng đó đều được sử dụng, trong mọi khía cạnh của cuộc sống chúng ta".

Bảy loại hóa chất quan trọng có trong phần còn lại của thùng như ethylene và propylene hỗ trợ cho nhựa, vật liệu và lớp phủ, là một phần của hầu hết mọi khía cạnh của nền kinh tế toàn cầu.

"Vì vậy, nếu chúng ta muốn 'kết thúc dầu mỏ', chúng ta nên bắt đầu suy nghĩ về cách chúng ta sẽ thay thế bảy khối xây dựng hóa học đó, theo chi phí và quy mô", ông nói thêm.

Và đây là nơi ông nói đến hydro. Không chỉ có thể sử dụng cho các ứng dụng công nghiệp truyền thống, mà còn có thể là nguyên liệu cho bảy hợp chất mà ông đã xác định. Hydro không carbon có thể là một cách để chấm dứt dầu khí như chúng ta đã biết.

"Hydro là một vật liệu cực kỳ linh hoạt — con dao đa năng của quân đội Thụy Sĩ về năng lượng" Toone nói. Tuy nhiên, vấn đề là chi phí.

Chúng ta thường nghĩ về hydro như một thứ chúng ta tạo ra, hoặc từ khí tự nhiên (khoảng 2 đô la một kilôgam) hoặc thông qua máy điện phân (khoảng 5 đô la một kilôgam), trong số các phương pháp khác. Tuy nhiên, phương pháp trước thải ra carbon, trong khi phương pháp sau đắt tiền — và khan hiếm. Cả vốn và lao động hiện đang được dành để giảm chi phí hydro xanh, nhưng quá trình này diễn ra chậm và phức tạp.

Nhưng nếu bạn có thể tìm thấy hydro thay vì sản xuất nó thì sao? Chi phí của bạn sẽ chỉ giới hạn ở việc khai thác, lưu trữ và vận chuyển — chứ không phải sản xuất. Ước tính ban đầu là khoảng 50 đến 70 xu cho một kilôgam ở dạng này.

"Nếu bạn có đủ hydro, bạn có thể làm bất cứ điều gì", Toone nói. "Và có rất nhiều hydro".

Nguồn gốc của hầu hết hydro địa chất là thông qua một quá trình gọi là phân hủy phóng xạ, trong đó phóng xạ của các loại đá cổ xưa, sâu thẳm tách hydro ra khỏi nước; hoặc "serpentin hóa", trong đó các loại đá giàu sắt nóng oxy hóa hydro ra khỏi nước và giữ lại nó. Theo Hiệp hội Khí đốt Hoa Kỳ đọc báo cáo sắp tới của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, quốc gia này có tới 5 nghìn tỷ tấn hydro địa chất.

Với số lượng đó, Toone cho biết, cái gọi là hydro "vàng" có thể "đủ để cung cấp năng lượng cho toàn bộ hành tinh trong hàng nghìn năm".

Và ông nghĩ rằng chúng ta có thể tìm thấy đủ - chúng ta chỉ cần bắt đầu tìm kiếm ở đúng nơi. Hydro địa chất hoặc tự nhiên lần đầu tiên được phát hiện vào những năm 1980 một cách tình cờ ở Mali, nhưng hiện nay nó đã được phát hiện ở mọi châu lục. Điều quan trọng là nó không phải là nơi tìm thấy dầu và khí đốt, vì vậy cuộc cách mạng thủy lực phá vỡ đá phiến trong thập kỷ qua không mang lại bất kỳ khám phá nào, nhưng các nhà khoa học đang ngày càng dự đoán tốt hơn về nơi có thể tìm thấy nó. Lúc này, anh ấy đang đổ mồ hôi, rõ ràng là rất phấn khích.

“Nhưng đừng nhầm lẫn,” anh ấy nói. “Việc phát hiện ra hydro địa chất có thể là một trong những sự kiện quan trọng nhất trong cuộc đời chúng ta, và có lẽ là cuộc đời của con cháu chúng ta.”

Tôi nhìn quanh phòng. Ông đã thu hút sự chú ý của gần 1.400 nhà đầu tư, doanh nhân, người đam mê công nghệ và giới truyền thông trên toàn cầu, nhiều người trong số họ thực sự ngạc nhiên. Việc tìm ra hydro tự nhiên không có cùng “bước đột phá” như phản ứng tổng hợp hạt nhân hay thép không chứa carbon, nhưng bạn nói “suốt đời” và mọi người sẽ chú ý.

Khoảnh khắc cho hydro địa chất
Sau khi buổi nói chuyện kết thúc, tôi đã gặp Tiến sĩ Toone để trò chuyện về chiến lược Breakthrough Energy Ventures, nhưng câu hỏi của tôi chắc chắn lại quay trở lại với hydro địa chất.

Câu hỏi đầu tiên của tôi: tại sao lại là bây giờ? Điều gì đã thay đổi giữa những năm 1980 và ngày nay khiến hydro vàng đột nhiên có triển vọng thực sự?

Một yếu tố chính trong câu trả lời của Toone là sự xuất hiện của một công ty khởi nghiệp mà ông cho là có triển vọng thực sự. Vào năm 2014, nhóm của ông đã đến Mali lần đầu tiên để điều tra khả năng tìm thấy và khai thác hydro ở đó. Trong chuyến đi đó, anh đã gặp Tom Darrah, người đã "dành 20 năm bò khắp bề mặt trái đất để đo thành phần của các loại khí có trong lòng đất".

Cuộc gặp gỡ đó đã dẫn đến việc thành lập Koloma, một công ty khởi nghiệp tập trung vào việc tìm kiếm và chiết xuất hydro tự nhiên. Công ty ban đầu được ấp ủ bên trong Breakthrough Energy Ventures, và Darrah đã được Pete Johnson, hiện là CEO và Paul Harraka, hiện là giám đốc kinh doanh của công ty, những người đồng sáng lập của ông, tham gia. Kể từ đó, Koloma đã huy động được hơn 300 triệu đô la.

Tuy nhiên, công ty hoạt động hơi dưới tầm ngắm của thị trường hydro lớn hơn, nơi các khoản đầu tư BEV khác như Electric Hydrogen nhận được nhiều sự chú ý nhất. Trên thực tế, hầu như không có đủ các công ty hydro địa chất để tạo thành một danh mục đầu tư công nghệ khí hậu. Ở Châu Âu, có Helios Aragon và Natural Hydrogen Energy, và Úc có Hyterra, nhưng có rất ít công ty khác.

Koloma, công ty gần đây đã huy động được 245 triệu đô la trong vòng gọi vốn Series B với các công ty như Khosla Ventures, United Airlines Ventures, Prelude Ventures, Piva và Energy Impact Partners, hiện đang có vị thế cao nhất.

Toone cho rằng Koloma có một cách tiếp cận đầy hứa hẹn, được hỗ trợ rất nhiều bởi cơ sở dữ liệu độc quyền mà Darrah mang đến. Đó là chìa khóa để biết phải tìm ở đâu. Sau đó là vấn đề khai thác và vận chuyển.

"Có một phần cơ sở hạ tầng được triển khai hiện nay mà bạn có thể đưa khí vào không?" ông hỏi một cách khoa trương. Câu trả lời cho câu hỏi đó có lẽ là có, bởi vì hóa ra vấn đề giòn này — hydro có thể làm suy yếu một số vật liệu khi nó đi qua chúng — là một chức năng của loại thép mà đường ống được xây dựng. Tôi không nghĩ rằng bất kỳ ai từng thực sự lập danh mục phần nào của cơ sở hạ tầng đường ống thực sự có thể vận chuyển hydro [nhưng] cần phải xây dựng nhiều hơn nữa."

Mặc dù vậy, Toone tin rằng nền kinh tế cực kỳ hấp dẫn, vì bản thân nhiên liệu là miễn phí — nó được tìm thấy, không phải được tạo ra. Ông cho biết, tổng chi phí khai thác, vận chuyển và lưu trữ thấp hơn so với điện phân hydro sử dụng năng lượng tái tạo bị hạn chế.

Điều này quay trở lại mục tiêu thay thế toàn bộ thùng dầu đó. Nếu hydro đủ rẻ và dồi dào, Toone tin rằng chúng ta sẽ có các khối xây dựng để thay thế không carbon cho mọi thứ dầu có thể làm, từ nhiên liệu lỏng và khí, đến hóa chất và vật liệu. Chỉ riêng hydro thôi là không đủ, rõ ràng là nó cần được kết hợp với carbon để tạo thành khí tổng hợp có thể được sử dụng làm đầu vào cho tất cả các sản phẩm này.

Nhưng nếu chúng ta sử dụng nguồn carbon đủ rẻ - và Toone tin rằng có rất nhiều giải pháp đang được phát triển - thì có vẻ như một bước đột phá thực sự có thể sắp xảy ra.