Hydro ‘vàng’: các mỏ tự nhiên đang xuất hiện trên khắp thế giới – nhưng nó hữu ích như thế nào trong quá trình chúng ta từ bỏ nhiên liệu hóa thạch?
Ngày xuất bản: 12 tháng 1 năm 2024 5.23 chiều GMT
Tác giả
David Waltham
Giáo sư Địa vật lý, Đại học Royal Holloway, London
Tuyên bố tiết lộ
David Waltham là Giám đốc Trung tâm Năng lượng và Tài nguyên (CERes) tại Royal Holloway, Đại học London.
Đối tác
Hydro sẽ đóng vai trò giúp chúng ta cai nhiên liệu hóa thạch. Nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho tàu hỏa, máy bay và xe tải hạng nặng, cũng như là một giải pháp thay thế ít carbon cho than cốc trong sản xuất thép và là một cách để sưởi ấm ngôi nhà của chúng ta.
Nhưng chúng ta sẽ lấy nó ở đâu? Nghiên cứu địa chất mới nhất cho thấy nguồn cung cấp hydro tự nhiên giá rẻ và dồi dào có thể được tìm thấy ngay dưới chân chúng ta – mặc dù vẫn còn một chặng đường dài trước khi chúng ta có thể chắc chắn về mức độ hữu ích của những kho dự trữ hydro “vàng” này.
Nhiều cách để có được hydro có một cách đặt tên không chính thức dựa trên màu sắc. Hiện tại, hầu hết nguồn cung cấp của chúng ta là hydro “xám”, được tạo ra từ khí tự nhiên. Hydro xám không làm giảm tác động của nhiên liệu hóa thạch đến khí hậu, vì carbon dioxide được tạo ra như một sản phẩm thải và thải vào khí quyển.
Tuy nhiên, khi chất thải này được thu gom và chôn lấp, thứ được gọi là hydro “xanh” khi đó sẽ là một cải tiến lớn. Nó sẽ cho phép tăng trưởng nhanh chóng và tương đối thân thiện với khí hậu trong sản xuất hydro trong ngắn hạn.
Trong tương lai, chúng ta sẽ sử dụng điện dư thừa từ các trang trại năng lượng mặt trời và gió để thực hiện điện phân – quá trình phân tách nước thành hydro và oxy tạo thành. Hydro “xanh” này hiện đắt hơn hydro xanh và vẫn chưa được khai thác rộng rãi. Nhưng điều đó đang thay đổi nhanh chóng khi các chính phủ trên khắp thế giới tìm cách khuyến khích nó. Ngoài ra còn có hydro "hồng", được tạo ra bằng năng lượng hạt nhân.
Bây giờ, một màu hydro mới đã xuất hiện: vàng (đôi khi còn được gọi là trắng). Hydro vàng là khí tự nhiên bị mắc kẹt trong các túi dưới lòng đất - giống như dầu và khí tự nhiên. Câu hỏi đặt ra là: liệu bất kỳ mỏ nào trong số này (được tìm thấy trên khắp thế giới) có đủ lớn để biện minh cho chi phí khoan, đường ống, v.v. cần thiết để khai thác chúng không?
Hydro của thiên nhiên
Các nhà địa chất từ lâu đã biết rằng hydro được tạo ra dưới lòng đất thông qua phản ứng hóa học giữa đá giàu sắt với nước hoặc khi nước bị vỡ ra do tiếp xúc với khoáng chất phóng xạ.
Nhưng vì các phân tử hydro nhỏ và nhẹ nên chúng dễ dàng thấm qua đá và thoát ra ngoài khí quyển. Hydro cũng đóng vai trò là nguồn thức ăn cho nhiều vi sinh vật. Do đó, các mỏ khí tự nhiên dưới lòng đất được cho là nhỏ và hiếm - và do đó, ngoại trừ một số công trình được thực hiện cách đây nhiều thập kỷ ở khối Xô Viết, rất ít nỗ lực được thực hiện để tìm kiếm nó. Và nếu bạn không tìm, bạn sẽ không tìm thấy.
Tuy nhiên, hiện nay, các nhà địa chất đang bắt đầu tìm kiếm và một lượng lớn hydro tự nhiên đang xuất hiện ở khắp mọi nơi. Vào tháng 10 năm 2023, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp đã phát hiện ra một kho chứa hydro tự nhiên đặc biệt lớn ở lưu vực than Lorraine ở đông bắc nước Pháp. Kho chứa này có thể chứa 250 triệu tấn hydro tự nhiên - đủ để cung cấp năng lượng gần bằng mỏ dầu lớn nhất của Vương quốc Anh (mỏ Claire, phía tây Shetland).
Các kho chứa hydro nhỏ hơn đã được tìm thấy ở Tây Ban Nha và trên khắp Châu Âu, cũng như ở Mali, Namibia, Brazil, Hoa Kỳ và nhiều quốc gia khác. Cho đến nay vẫn chưa có gì ở Vương quốc Anh, nhưng các nhà địa chất đang bắt đầu nghĩ về nơi để tìm kiếm.
Phân bố toàn cầu của các mỏ hydro tự nhiên bị nghi ngờ
Các mỏ hydro tự nhiên đã được tìm thấy ở nhiều nơi trên thế giới. David Waltham
Ưu và nhược điểm
Chúng ta cần tìm hiểu nhiều hơn trước khi biết liệu hydro vàng có thể có tác động đáng kể đến quá trình chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch hay không. Các nhà địa chất cần hiểu rõ hơn về cách thức và địa điểm hình thành khí hydro, cách khí di chuyển đến những nơi bị mắc kẹt và thời gian khí hydro ở đó trước khi rò rỉ ra ngoài hoặc bị vi sinh vật tiêu thụ.
Nhưng có những lợi ích rõ ràng khi khai thác nguồn năng lượng chi phí thấp, tác động thấp này. Khoa học và công nghệ cần thiết tương tự như khoa học và công nghệ mà các công ty dầu khí đã sử dụng để có thể tái triển khai việc làm, nguồn lực và kiến thức.
Điều đó sẽ giúp khởi động "nền kinh tế hydro" mà chúng ta cần như một phần của chiến lược ngăn chặn biến đổi khí hậu do con người gây ra. Điều này sẽ đúng ngay cả khi các mỏ hóa ra rất hạn chế và do đó, chỉ là giải pháp tạm thời trong khi chúng ta phát triển đủ công suất điện tái tạo để biến hydro xanh thành hiện thực.
Cũng có những nhược điểm. Khai thác các mỏ hydro tự nhiên có thể được sử dụng như một cái cớ để trì hoãn nhu cầu cắt giảm khí thải nhà kính ngay lập tức. Chúng ta đã thấy điều này với việc thu giữ và lưu trữ carbon. Liệu hydro vàng có chịu ảnh hưởng của sa số phận của tôi là bị chỉ trích bất công vì sự cường điệu quá mức của những người có động cơ thầm kín (cụ thể là một số chính trị gia và người vận động hành lang)?
Các công việc, nguồn lực và kiến thức về dầu khí có thể được tái triển khai khi chúng ta tìm kiếm hydro tự nhiên. pan demin/Shutterstock
Một vấn đề khác là việc thăm dò hydro có thể vô tình dẫn đến những khám phá mới về nhiên liệu hóa thạch. Ví dụ, nhiều mỏ hydro vàng đã biết cũng chứa mêtan, có thể cần phải tách khỏi hydro và sau đó chôn lại.
Cũng rất khó để biết liệu một "bẫy" ngầm có chứa dầu, khí tự nhiên, hydro hay chỉ là nước muối. Bài kiểm tra cuối cùng là khoan và xem có gì ở đó. Nhưng nếu một mỏ hydro có thể chứa dầu thô, làm sao chúng ta đảm bảo nó được giữ lại trong lòng đất?
Tuy nhiên, câu hỏi lớn là phải coi trọng hydro vàng đến mức nào. Liệu nó có trở thành một sự sao nhãng được cường điệu quá mức với tiện ích rất hạn chế không? Hay nó sẽ cung cấp một con đường không đau đớn đến một tương lai ít carbon? Sự thật có lẽ nằm giữa hai thái cực này, nhưng chỉ có thời gian (và nghiên cứu sâu hơn) mới có thể trả lời được.
