Hydrogen vàng là một nguồn tài nguyên chưa được khai thác trong các giếng dầu cạn kiệt
Hydro vàng là một nguồn tài nguyên chưa được khai thác trong các giếng dầu cạn kiệt.
KHÔNG CÓ triển vọng lấy thêm dầu từ giếng cũ. Nó chỉ là một hang động cạn kiệt ẩn dưới lớp đất Texas bị nắng nung. Nhưng rồi một số người đến và phun một chất lỏng đặc biệt vào đó. Họ đi năm ngày, và khi trở về thì đó không còn là giếng dầu nữa. Nó đã biến thành một nguồn hydro.
Nhà máy Cemvita, một công ty công nghệ sinh học ở Texas, đã phun hỗn hợp vi khuẩn và chất dinh dưỡng được lựa chọn cẩn thận xuống lỗ khoan. Khi đã ở bên trong giếng, các vi khuẩn bắt đầu phân hủy hydrocarbon dầu còn sót lại trong đó—cặn không thể chiết xuất được—để tạo ra hydro và CO2. Giám đốc kinh doanh Charles Nelson cho biết cuộc thử nghiệm thực địa này vào tháng 7, mặc dù có quy mô nhỏ, nhưng đã là một “thành công lớn”.
Nelson sẽ không bình luận về loại vi khuẩn và chất dinh dưỡng mà công ty đang sử dụng, nhưng ông nói rằng công ty của ông đặt mục tiêu sản xuất hydro với giá 1 USD/kg, điều này sẽ cạnh tranh được với các phương pháp lấy nhiên liệu khác.
Ông ước tính có hơn 1.000 giếng dầu cạn kiệt nằm rải rác trên khắp Hoa Kỳ phù hợp với cùng một loại xử lý vi sinh vật: “Rất nhiều trong số các hồ chứa này bị bỏ hoang, chúng thuộc quyền quản lý của nhà nước, chúng mồ côi và đang chờ được dọn dẹp.”
Hydrogen, loại khí thải carbon bằng không khi bị đốt cháy, từ lâu đã được quảng cáo là nhiên liệu của tương lai. Mặc dù nó là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, với số lượng dồi dào trên bề mặt Trái đất trong các phân tử như nước, nhưng cần phải có một số nỗ lực để thu được một lượng lớn hydro tinh khiết.
Có một danh sách dài các kỹ thuật hiện đang tranh giành quyền tối cao. Mọi người đã mã hóa chúng bằng màu sắc và giờ đây có một cầu vồng thực sự để lựa chọn.
Có hydro xanh, nơi năng lượng tái tạo được sử dụng để phân tách các phân tử nước thành oxy và hydro. Trong khi đó, hydro xanh liên quan đến việc chiết xuất hydro từ khí tự nhiên. Nhà máy Cemvita mô tả sản phẩm của mình là “hydro vàng”—“để bày tỏ lòng kính trọng đối với kỷ nguyên dầu mỏ được coi là vàng đen trước đây và nó hiện được sử dụng làm nguyên liệu để tạo ra hydro dưới bề mặt,” đồng sáng lập kiêm Giám đốc điều hành Moji Karimi cho biết.
Nelson giải thích rằng mục tiêu của công ty là xử lý các giếng dầu bằng vi khuẩn để cho phép sản xuất hydro ổn định, lâu dài—có thể kéo dài hàng thập kỷ. Ông cho biết thêm, cơ sở hạ tầng hiện có, không sử dụng bên trên và xung quanh giếng để lấy khí có thể được đưa vào sử dụng trở lại để thu hydro.
Tuy nhiên, điều quan trọng là phải ngăn chặn sản phẩm phụ CO2 rò rỉ vào khí quyển và góp phần gây ra biến đổi khí hậu. Nhà máy Cemvita lập luận rằng nó có thể giữ CO2 bị khóa dưới lòng đất, sử dụng các vi khuẩn khác để khắc phục nó bằng cách nào đó hoặc tìm cách sử dụng thương mại cho khí nhà kính. Tuy nhiên, có thể có những rào cản đối với việc cất giữ nó dưới lòng đất.
Một dự án hydro xanh lớn ở Louisiana hiện đang bị đình trệ do sự phản đối của người dân địa phương đối với kế hoạch lưu trữ bất kỳ khí CO2 nào được tạo ra bên dưới hồ, vì một số cư dân lo ngại điều đó có thể gây ô nhiễm nguồn nước địa phương. Giải pháp chính xác mà Cemvita sẽ sử dụng ở mỗi địa điểm—và mức độ thành công—vẫn chưa được biết.
Stephen Wallace, người điều hành phòng thí nghiệm vi sinh tại Đại học Edinburgh, cho biết việc thu giữ hoặc trung hòa CO2 phải được thực hiện một cách an toàn. Nhưng ông nói thêm rằng ý tưởng khai thác vi khuẩn để sản xuất hydro của Nhà máy Cemvita là “chỉ dấu cho rất nhiều công việc thực sự thú vị đang diễn ra trong công nghệ sinh học hiện nay.”
Bản thân Wallace và các đồng nghiệp của ông cũng đang thử nghiệm các lò phản ứng sinh học và đã đạt được một số thành công trong việc khiến vi khuẩn tạo ra hydro từ những thứ như bánh mì mốc hoặc lignin trong chất thải của ngành công nghiệp giấy.
Jon Gluyas, nhà địa chất học tại Đại học Durham, cho biết trong khi một số vi khuẩn giúp sản xuất hydro, thì một số khác lại là tai họa của các dự án này, vì chúng có thể ăn hết hydro được lưu trữ hoặc tiêu thụ khí trong các giếng tự nhiên. Ông giải thích: “Chúng tôi đang cố gắng ngăn vi khuẩn tiếp cận với hydro của chúng tôi vì chúng thích thưởng thức nó.
Và anh ấy có một ngụy biện khác. Ông lập luận rằng “hydro vàng” khác với những gì Nhà máy Cemvita đang đề xuất. Đối với Gluyas, thuật ngữ đó đề cập cụ thể đến hydro được sản xuất tự nhiên dưới lòng đất. Anh ấy nên biết. “Tôi đặt tên cho nó,” anh nói.
Karimi tuyên bố rằng Cemvita đã đặt cùng tên cho hydro của mình — thứ mà công ty nói rõ là “được sản xuất theo phương pháp sinh học, bởi vi khuẩn và thông qua quy trình do con người điều khiển” — chỉ là một “sự trùng hợp ngẫu nhiên”, Karimi tuyên bố.
Trong hơn một thế kỷ, các nhà địa chất đã cân nhắc xem có bao nhiêu hydro tự nhiên mà Gluyas đề cập có thể được cung cấp miễn phí trong lòng đất dưới chân chúng ta.
Nhà khoa học người Đức Ernst Erdmann đã mô tả vào năm 1910 rằng ông đã phát hiện ra sự thoát ra của hydro tại một mỏ muối và theo dõi nó trong bốn năm rưỡi như thế nào. Barbara Sherwood Lollar, một nhà địa chất tại Đại học Toronto, cho biết khả năng các nguồn ngầm dưới lòng đất lan rộng vẫn chưa được hiểu rõ, kể cả vào những năm 1980.
Bà nhớ lại đã gọi điện khảo sát các địa điểm tìm khí và nhận ra rằng có một lượng hydro đáng kể trong lòng đất. “Chúa ơi, đó là hydro, những tảng đá này chứa đầy hydro,” cô nhớ lại. Vâng, Trái đất có bong bóng. Kể từ đó, cô và các đồng nghiệp đã lập bản đồ vị trí của các nguồn hydro tiềm năng—dựa trên địa chất và các mỏ đã biết—trên khắp thế giới.
Các quy trình khác nhau có thể tạo ra các giếng hydro tự nhiên. Một ví dụ là sự phóng xạ, trong đó các hạt hạ nguyên tử phát ra tự nhiên từ các loại đá phóng xạ như đá granit khiến một số phân tử bị phá vỡ, giải phóng hydro. Nói chung, hydro được liên kết với đá kết tinh, chứ không phải đá trầm tích.
Nhưng như Gluyas đã đề cập, vi khuẩn thường ngấu nghiến hydro hình thành trong lòng đất trước khi bất kỳ ai có cơ hội hút nó ra. Vì vậy, phần khó khăn là tìm ra một nguồn hydro dưới lòng đất vừa lớn vừa nguyên vẹn. Sherwood Lollar cho biết: “Tôi nghĩ, không ai có thể tuyên bố liệu những sự tích tụ hydro này trong đá kết tinh… có khả thi ở quy mô hay không,” Sherwood Lollar nói.
Tuy nhiên, một số công ty đã nhắm mục tiêu đến các mỏ hydro, chẳng hạn như công ty Gold Hydrogen ở Úc. Người ta ước tính rằng có thể có tổng cộng 1,3 tỷ kg hydro ở độ sâu khoảng 500 mét ở Bán đảo Ramsay và Đảo Kangaroo ở Nam Úc. Ngoài ra còn có một nguồn hydro lớn và nổi tiếng ở Mali.
Cả mỏ này và mỏ của Úc đều được liên kết với “vòng tròn thần tiên”—nơi những mảng trống ở giữa thảm thực vật cho thấy rằng hydro đang thoát ra khỏi mặt đất. Khai thác hydro thương mại từ bất kỳ địa điểm nào như vậy, ở quy mô lớn, vẫn chưa xảy ra.
Cho dù bạn có gọi cách tiếp cận của Nhà máy Cemvita là “hydro vàng” hay không, thì một lợi thế của nó là việc tiếp cận các giếng dầu khá đơn giản—và chúng thường ở những địa điểm được bảo dưỡng tốt với cơ sở hạ tầng gần đó để vận chuyển khí. Nhà máy Cemvita không phải là công ty duy nhất đã xem xét điểm này.
Một phương pháp hoàn toàn khác để lấy hydro ra khỏi các giếng dầu cũ liên quan đến việc bơm oxy vào chúng để kích thích dòng dầu và các phản ứng hóa học dẫn đến việc sản xuất hydro và các loại khí khác. Công ty Proton Technologies của Canada đã trình diễn kỹ thuật này—được gọi là “hydro trong”.
Richard Lowes, cộng sự cấp cao tại Dự án hỗ trợ điều chỉnh, một tổ chức phi chính phủ về năng lượng sạch, cho rằng việc sản xuất hydro liên quan đến các giếng dầu cạn kiệt là điều thú vị, nhưng những dự án như vậy vẫn còn ở giai đoạn tương đối sớm.
Richard Lowes, cộng tác viên cấp cao tại Dự án hỗ trợ quy định cho biết:
“Ban đầu tôi nghi ngờ, đặc biệt là khi bạn có thể sản xuất hydro khá dễ dàng bằng điện – nó chỉ dễ dàng hơn thôi.
Và ông đặt câu hỏi liệu những công nghệ như vậy có khả năng hỗ trợ các công ty nhiên liệu hóa thạch và các ngành công nghiệp liên quan đến nhiên liệu hóa thạch, trái ngược với các hệ thống sản xuất hydro dựa vào năng lượng tái tạo hay không. Nếu các giếng dầu mới cuối cùng có thể được chuyển đổi thành các nguồn năng lượng xanh, thì chúng có vẻ dễ chịu hơn.
Tất cả những ý tưởng này để thu được hydro hiện đang thu hút sự chú ý và đầu tư. Điều đó, và sự phong phú của nguyên tố quan trọng này ở rất nhiều nơi khác nhau giải thích bảng màu phong phú của hydro hiện đang xuất hiện. Từ xanh lá cây đến xanh lam, vàng, trong suốt và hơn thế nữa, vẫn chưa ai biết điều gì sẽ chiến thắng. Như Gluyas nói: “Chúng tôi có thể sẽ có nhiều màu sắc hơn Crown Paints khi kết thúc quá trình này.”