Giá thầu 245 triệu đô la để khai thác hydro sạch từ trái đất
Nhu cầu về hydro không chứa carbon đang tăng lên. Công ty khởi nghiệp Koloma đặt mục tiêu khai thác khí đốt từ các mỏ địa chất dưới lòng đất — và công ty này vừa huy động được rất nhiều nguồn vốn đầu tư mạo hiểm.
Các nhà địa chất của chính phủ lấy mẫu hydro tự nhiên từ một ao nhỏ ở Indonesia. (Hình ảnh Mohamad Hamzah/NurPhoto/Getty)
Các chính phủ cũng như các doanh nghiệp trong ngành đang đầu tư mạnh mẽ hàng tỷ USD vào việc cải thiện quá trình sản xuất khí hydro để tạo ra nguồn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Nhưng công ty khởi nghiệp Koloma đang đi theo một con đường khác: tìm kiếm các hồ chứa hydro tự nhiên dưới lòng đất mà phần lớn đã bị bỏ qua hoặc chưa được phát hiện cho đến nay.
Nó được gọi là hydro địa chất (hoặc “trắng”) và Koloma vừa huy động được một vòng tài trợ mạo hiểm trị giá 245 triệu đô la đáng ngạc nhiên để phát triển các công cụ và công nghệ nhằm xác định vị trí và cuối cùng là khai thác loại khí đang được thèm muốn này từ trái đất.
Hydro là khí hiện nay vì nó có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch trong một số ứng dụng nhất định, đặc biệt là trong các quy trình công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng như sản xuất amoniac, lọc dầu và sản xuất thép. Trong một số trường hợp hạn chế, nó cũng được coi là nhiên liệu để phát điện và vận chuyển.
Nhưng hydro chỉ hoạt động như một nhiên liệu thay thế nhiên liệu hóa thạch nếu nó được tạo ra mà không tạo ra lượng khí thải carbon — lý tưởng nhất là sử dụng điện, nước và máy sạch được gọi là máy điện phân. Ngày nay, hầu hết trong số 95 triệu tấn hydro được sử dụng trên toàn cầu mỗi năm đều được sản xuất thông qua quá trình cải tạo khí metan bằng hơi nước, một quy trình bẩn sử dụng khí hóa thạch làm nguyên liệu và tạo ra lượng khí thải CO2 đáng kể dưới dạng sản phẩm phụ.
Các nhà sản xuất hydro sạch đã nhận được nguồn tài trợ của chính phủ trong những năm gần đây. Chính phủ liên bang đã dành 9,5 tỷ USD để xây dựng cơ sở hạ tầng hydro sạch và Đạo luật giảm lạm phát cung cấp khoản tín dụng thuế hào phóng là 3 USD mỗi kg cho hydro có hàm lượng carbon thấp.
Mặc dù hydro hứa hẹn - và đã tạo ra nhiều sự cường điệu - nhưng vẫn chưa rõ loại khí này cuối cùng sẽ tỏ ra hữu ích như thế nào trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Triển vọng thậm chí còn u ám hơn khi nói đến nguồn hydro địa chất mà Koloma đang theo đuổi. Mặc dù có thể có rất nhiều hydro nguyên chất, không có carbon dưới chân chúng ta, nhưng loại khí này vẫn sẽ phải đối mặt với những thách thức cốt lõi giống như những người anh em do con người tạo ra: Vận chuyển tốn kém và dễ bị rò rỉ.
Koloma được thành lập bởi người đồng sáng lập Monolith Pete Johnson vào năm 2021, cùng với tài xế Nascar đã trở thành doanh nhân Paul Harraka và giáo sư khoa học trái đất Tom Darrah, người đã dành hơn một thập kỷ để nghiên cứu về hydro địa chất.
Khosla Ventures, một công ty VC được biết đến là chuyên thực hiện các khoản đầu tư thiên nga đen, đã dẫn đầu việc tài trợ cho vòng Series B này, cùng với sự tham gia của quỹ khí hậu của Amazon và chi nhánh VC của United Airlines. Các quỹ đầu tư mạo hiểm năng lượng đột phá, các đối tác tác động năng lượng, Evōk Innovations, Prelude Ventures và Piva Capital của Bill Gates đã đầu tư vào công ty vào tháng 7 năm 2023. Koloma cũng vừa nhận được tài trợ từ một chương trình thuộc bộ phận ARPA-E của Bộ Năng lượng dành cho mô hình hydro địa chất, đặc tính và kích thích tốt.
Không hút thuốc gần giếng nước
Không có gì bí mật khi hydro tích tụ trong các hốc dưới lòng đất và đôi khi rò rỉ lên bề mặt. Nhưng cho đến nay, việc phát hiện ra hydro địa chất phần lớn là tình cờ.
Vào năm 1987, một kỹ sư đang đào một giếng nước ở làng Bourakebougou ở Mali đã dừng lại để nghỉ khói và gây ra một vụ nổ từ một nguồn dự trữ hydro nông dưới lòng đất, đốt cháy ngôi làng và chính anh ta trong quá trình đó. Các giếng bổ sung được khoan ở khu vực lân cận đã tìm thấy nhiều khí hơn trong các khoang gần bề mặt.
Những khám phá tình cờ khác về hydro đã được thực hiện trên khắp thế giới, do các thợ mỏ hoặc các cuộc khảo sát hóa dầu tình cờ phát hiện được. Các mỏ trầm tích dưới bề mặt đáng kể đã được tìm thấy ở Albania, Úc, Brazil, Pháp, Maroc, Oman, Tây Ban Nha và Hoa Kỳ.
Hydro tự nhiên này chủ yếu có nguồn gốc
từ một quá trình gọi là secpentin hóa. Khi nước ngầm tiếp xúc với đá giàu sắt như olivin, về cơ bản nó sẽ bị rỉ sét, tạo ra oxit sắt và để lại hydro. Sau đó, khí có thể đi qua đá và đất có khả năng thấm để giải phóng vào bầu khí quyển Trái đất hoặc chứa trong các mái vòm không thấm nước dưới lòng đất.
Koloma và các công ty khởi nghiệp khác như Natural Hydrogen Energy, công ty đã khoan giếng đầu tiên ở Hoa Kỳ để tìm kiếm hydro vào năm 2019, đặt mục tiêu trở thành một trong những công ty đầu tiên cố tình xác định vị trí – và khai thác – các mỏ như vậy.
Hiện tại, việc tìm kiếm hydro ẩn sẽ sử dụng công nghệ tương tự như những gì được sử dụng trong thăm dò dầu khí, chẳng hạn như lập bản đồ địa chấn, hình ảnh vệ tinh và các công cụ hỗ trợ AI. Phần mềm lập mô hình mới sẽ tìm kiếm các vị trí nơi hydro tích tụ trong đá xốp và bị phong ấn bởi các thành tạo liền kề hoặc bằng cách quét tìm dấu hiệu nhận biết về sự rò rỉ hydro: các vết lõm hình bán nguyệt trên trái đất với thảm thực vật bị tẩy trắng, gọi là hình trứng.
Với chiều ngang hàng trăm mét, vùng trũng cho đến nay được phát hiện là phổ biến ở Nga và Bắc Carolina. Các nhà nghiên cứu ở Tây Úc gần đây cũng định vị được hydro tự nhiên bằng cách phát hiện các trứng.
Quét sạch hành tinh giàu hydro của chúng ta
Đó là những ngày đầu đối với nhiên liệu hydro xanh và thậm chí là những ngày đầu đối với các công ty khởi nghiệp theo đuổi phiên bản địa chất của khí đốt.
Các câu hỏi cơ bản cần được trả lời: Liệu hydro địa chất có thể được chiết xuất ở quy mô lớn? Đủ để chứng minh tính kinh tế của một đường ống có tuổi thọ 40 năm? Những công cụ và công nghệ mới nào cần thiết để định vị và chiết xuất hydro một cách hiệu quả về mặt chi phí? Những manh mối địa chất nào khác chỉ ra các mỏ hydro?
Các ngành công nghiệp kế thừa và các công ty khởi nghiệp đổi mới đang huy động để xây dựng ngành công nghiệp hydro sạch từ đầu. Đó là loại môi trường khởi nghiệp mà các nhà đầu tư mạo hiểm khao khát: một ngành công nghiệp siêu tăng trưởng với cơ hội mở rộng quy mô, được thúc đẩy bởi các khuyến khích và sắc lệnh của chính phủ. Nhưng vẫn chưa rõ liệu tính kinh tế có hiệu quả với hydro địa chất hay không, ngay cả với những cơn gió thuận này.
Khai thác nguyên tố nhỏ nhất trong vũ trụ cũng đi kèm với những lo lắng về môi trường.
Một số trữ lượng hydro có chứa khí mê-tan, một loại khí nhà kính cực kỳ nguy hiểm. Bản thân hydro là một loại khí nhà kính gián tiếp, do đó việc thải nó vào khí quyển có thể đẩy nhanh quá trình nóng lên. Rò rỉ từ đường ống và đầu giếng là có thật, bất kể nguồn gốc của hydro là gì. Tuy nhiên, hydro trắng là “cách sản xuất hydro thân thiện với môi trường nhất hiện có”, theo Mark Gudiksen, đối tác quản lý tại Piva Capital, nhà đầu tư Koloma, một kết luận được hỗ trợ bởi nghiên cứu được bình duyệt ban đầu về chủ đề này.
Hydro tự nhiên có thể có sẵn ở dạng trữ lượng lớn, dễ tiếp cận và được bổ sung liên tục. Một số nhà khoa học trái đất tin rằng có thể có hàng nghìn tỷ tấn vật chất bên dưới bề mặt trái đất và ngày càng nhiều hơn được tạo ra. Một lý thuyết gây tranh cãi của nhà địa chất học Vladimir Larin cho rằng Trái đất là một “hành tinh nguyên thủy giàu hydro”.
Hoặc các túi khí có thể nằm rải rác, không đáng tin cậy, bị nhiễm chất tăng tốc khí nhà kính và không được đặt ở bất kỳ đâu gần điểm sử dụng. Đánh giá hydro toàn cầu năm 2023 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế chỉ ra rằng các kho dự trữ hydro tự nhiên có thể “quá phân tán để có thể tận dụng theo cách hiệu quả về mặt kinh tế”.
Nhà phân tích năng lượng Michael Liebreich nói với Canary rằng, xét cho cùng thì vận tải vẫn chiếm “phần lớn chi phí của hệ thống hydro”. “Ngay cả việc tìm kiếm hydro trắng nguyên chất 100% cách người dùng hàng nghìn km, trong hầu hết các trường hợp, cũng hoàn toàn vô dụng. Hydro trắng có thể có lợi thế hơn hydro xanh trong sản xuất, nhưng việc khoan, chiết xuất, tinh chế, nén, xử lý khí metan đồng sản xuất, v.v., không hề rẻ.”
Gudiksen thừa nhận có một số “hoài nghi” về hydro, dù do con người tạo ra hay xuất hiện tự nhiên, hoạt động như một phương pháp chữa trị tất cả các quá trình khử cacbon, nhưng ông nói rằng ông lạc quan về giá trị trước mắt của việc “sử dụng hydro cho phân tử, thay vì để điện tử.” Ông nhấn mạnh, điều quan trọng là “chọn ứng dụng của bạn một cách chính xác”. Ông cho rằng “ngành công nghiệp hóa dầu, amoniac và thép” có tiềm năng nhất.
Nhưng ngay cả khi chúng ta biết nơi khí có thể hữu ích nhất cho quá trình chuyển đổi năng lượng, chúng ta cũng không biết hydro địa chất sẽ đóng vai trò gì - nếu có. Trong những năm tới, thành công hay thất bại của Koloma với hàng trăm triệu USD sẽ giúp đưa ra câu trả lời cho câu hỏi đó.
