Hydro địa chất so với Fracking
Tác động môi trường của Fracking
Phá vỡ thủy lực, hay fracking, là một phương pháp khai thác dầu khí gây tranh cãi, làm dấy lên mối lo ngại về tính bền vững của môi trường. Quá trình này bao gồm việc phun chất lỏng áp suất cao vào các thành tạo đá phiến để giải phóng hydrocarbon bị giữ lại, nhưng nó đi kèm với rủi ro.
Một mối quan tâm lớn là khả năng gây ô nhiễm nước ngầm. Chất lỏng fracking chứa hỗn hợp nước, cát và hóa chất, một số trong đó là chất độc. Nếu không được quản lý đúng cách, các hóa chất này có thể thấm vào các tầng chứa nước ngọt, gây rủi ro cho nguồn cung cấp nước uống. Các nghiên cứu đã trích dẫn các trường hợp nguồn nước gần đó cho thấy mức độ chất độc hại cao sau các hoạt động fracking.
Một vấn đề cấp bách khác là rò rỉ khí mê-tan. Trong quá trình khoan và fracking, mê-tan, một loại khí nhà kính mạnh, có thể thoát ra ngoài khí quyển. Điều này góp phần gây ra biến đổi khí hậu và phủ nhận một số lợi ích của việc sử dụng khí đốt tự nhiên, loại khí thải carbon thấp hơn than hoặc dầu.
Động đất do con người gây ra, hay còn gọi là động đất do con người gây ra, cũng là một rủi ro khác. Việc bơm chất lỏng vào giếng ở áp suất cao có thể gây ra các sự kiện động đất, gây ra sự đau khổ cho cộng đồng địa phương và làm hỏng cơ sở hạ tầng.
Những nhược điểm về môi trường này nêu bật lý do tại sao một số người coi hydro địa chất là một giải pháp thay thế được ưa chuộng. Việc khai thác khí hydro tự nhiên từ dưới lòng đất không yêu cầu phải tiêm chất lỏng áp suất cao, giúp giảm nguy cơ động đất do con người gây ra. Quá trình này cũng không liên quan đến các hóa chất nguy hiểm, giúp giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm nước ngầm.
Khai thác hydro không tạo ra khí thải carbon trực tiếp và trong điều kiện hoàn hảo, chỉ tạo ra hơi nước khi đốt. Tuy nhiên, phương pháp thu được hydro ảnh hưởng đến dấu chân môi trường tổng thể của nó.
Cả hydro địa chất và phương pháp thủy lực đều có những rủi ro riêng và việc tiếp tục nghiên cứu là điều cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực của chúng đối với môi trường. Với những tiến bộ trong công nghệ, hydro có thể đóng vai trò quan trọng như một nguồn năng lượng bền vững hơn.
Khoa học về hydro địa chất
Hydro địa chất, có nguồn gốc từ các quá trình tự nhiên sâu bên trong lớp vỏ Trái đất, là một giải pháp thay thế hấp dẫn cho các phương pháp khai thác năng lượng truyền thống. Quá trình serpentin hóa là quá trình trung tâm trong quá trình sản xuất của nó, xảy ra khi nước tương tác với các khoáng chất như olivin có trong đá siêu mafic. Phản ứng hóa học này oxy hóa sắt trong olivin, giải phóng khí hydro.
Không giống như quá trình nứt vỡ thủy lực, là quá trình mở các khối đá bằng chất lỏng áp suất cao, quá trình serpentin hóa là một quá trình tự nhiên và thụ động. Quá trình này không cần áp suất do con người tạo ra và không có hóa chất độc hại nào có thể gây nguy hiểm cho nước ngầm hoặc môi trường xung quanh.
Giải thích về quá trình serpentin hóa là gì
Việc nhận ra rằng khối lượng lớn hydro có thể bị mắc kẹt trong lớp vỏ Trái đất đã dẫn đến sự phát triển của các công nghệ có thể khai thác hiệu quả các nguồn tài nguyên này. Thiết bị được sử dụng để thăm dò hydro địa chất khác với thiết bị được sử dụng để khai thác nhiên liệu hóa thạch truyền thống vì nó được thiết kế để phát hiện và đo lượng rò rỉ hydro mà không cần xử lý chất lỏng áp suất cao hoặc chất gây ô nhiễm độc hại.
Trong khi quá trình nứt vỡ thủy lực làm dấy lên mối lo ngại về ô nhiễm nước, khí thải mêtan và động đất do tác động, thì việc khai thác hydro địa chất hứa hẹn sẽ giảm thiểu nhiều vấn đề này. Nó không có các sản phẩm phụ do quá trình thủy lực phá vỡ tạo ra và không góp phần vào lượng khí thải nhà kính trong quá trình khai thác.
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải nhận ra rằng hiểu biết và ứng dụng của chúng ta về các quá trình hydro tự nhiên của Trái đất vẫn còn trong giai đoạn sơ khai. Mỗi bước hướng tới việc khai thác nguồn tài nguyên này đòi hỏi phải nghiên cứu khoa học toàn diện và những tiến bộ thận trọng. Bằng cách học hỏi từ tác động của các phương pháp năng lượng thông thường, các nhà nghiên cứu và kỹ sư được thúc đẩy để phát triển các cách có trách nhiệm và hiệu quả để giải phóng tiềm năng của hydro địa chất.
Khi động lực hướng tới một tương lai bền vững hơn tăng cường, các công nghệ và phương pháp mới nổi xung quanh việc khai thác hydro địa chất phải được tối ưu hóa để đảm bảo chúng không tái tạo các vấn đề mà chúng muốn giảm bớt. Đây là một câu chuyện quan trọng trong phạm vi rộng hơn của quản lý năng lượng và quản lý môi trường hiện đại.
Mối quan tâm về kinh tế và an toàn
Mặc dù hydro địa chất hấp dẫn về mặt môi trường, vẫn còn những câu hỏi chính liên quan đến khả năng kinh tế và các cân nhắc về an toàn của nó so với các phương pháp khai thác truyền thống như thủy lực phá vỡ.
Chi phí tài chính ban đầu để khai thác hydro địa chất có thể rất lớn do chi phí cho thiết bị khoan và khai thác chuyên dụng. Các công nghệ này còn mới mẻ và đòi hỏi đầu tư đáng kể vào nghiên cứu và phát triển để đảm bảo hiệu quả của chúng ở quy mô thương mại. Tuy nhiên, lợi nhuận dài hạn có thể rất lớn do nhu cầu toàn cầu ngày càng tăng đối với năng lượng sạch thay thế
Về tăng trưởng thị trường, hydro là nguồn năng lượng tái tạo rõ ràng có nhiều ứng dụng, từ các quy trình công nghiệp đến cung cấp năng lượng cho pin nhiên liệu cho xe cộ. Sự đa dạng này mở ra nhiều hướng đi thị trường có thể chứng kiến sự tăng trưởng theo cấp số nhân khi các chính phủ và tập đoàn hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0.
An toàn là một yếu tố thiết yếu khác khi xem xét tính khả thi của hydro địa chất. Quy trình khai thác không liên quan đến chất lỏng nứt vỡ áp suất cao hoặc hóa chất nguy hiểm, điều này phủ nhận rủi ro ô nhiễm nước ngầm hoặc rò rỉ khí thường liên quan đến nứt vỡ thủy lực. Tuy nhiên, hydro là một chất dễ cháy cao và việc thu thập và vận chuyển hydro sẽ yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các giao thức an toàn để ngăn ngừa các vụ nổ tiềm ẩn.
Các nghiên cứu sơ bộ cho thấy rằng khai thác hydro địa chất dẫn đến mức độ xáo trộn lãnh thổ giảm đáng kể so với các hoạt động khoan dầu khí rộng rãi. Điều này làm giảm tác động môi trường lâu dài và các nghĩa vụ pháp lý tiềm ẩn liên quan đến việc sử dụng đất.
Khi sự chuyển dịch sang năng lượng bền vững diễn ra nhanh chóng trên toàn cầu, việc đánh giá liên quan đến công nghệ, kinh tế và an toàn đối với việc khai thác hydro chứng tỏ là một nỗ lực cân bằng, có khả năng cung cấp một giải pháp thay thế mạnh mẽ cho các phương pháp khai thác nhiên liệu hóa thạch. Mặc dù không phải không có thách thức, nhưng hydro địa chất hứa hẹn hấp dẫn về một nguồn năng lượng sạch hơn, đa dụng, phù hợp với tầm nhìn về các nền kinh tế xanh trong tương lai. Đầu tư vào nghiên cứu thực sự có thể chứng minh là hợp lý về mặt kinh tế, chuyển hướng khai thác năng lượng từ phương pháp thủy lực phá vỡ đá phiến sang một hệ thống bền vững hơn và có lợi hơn.
Truche L, Bazarkina EF, Berger G, cộng sự. Khai thác hydro tự nhiên: Thông tin chi tiết từ mô phỏng địa hóa và học máy. Khoa học năng lượng và môi trường. 2021;14(3):1619-1637.
Moretti I, Brouilly M, Loiseau K, cộng sự. Đánh giá quá trình khử khí hydro trong các vùng đứt gãy hoạt động: Nghiên cứu trường hợp về lực đẩy mặt trận phía Bắc Pyrenees. Bulletin de la Société Géologique de France. 2021;192(1):11.
Gaucher EC. Quan điểm mới trong hoạt động thăm dò công nghiệp để tìm hydro tự nhiên. Các nguyên tố: Tạp chí quốc tế về khoáng vật học, địa hóa học và thạch học. 2020;16(1):8-9.
