Mở khóa sự tương tác giữa hydro tự nhiên và các mỏ kim loại trong hệ thống đứt gãy và gờ
Sergey Frolov
Người sáng lập Natural Hydrogen Business, Tiến sĩ
Ngày 29 tháng 11 năm 2024
Việc phát hiện ra hydro tự nhiên (H₂)—một nguồn năng lượng sạch, dồi dào xuất phát từ lớp phủ của Trái đất—mở ra một ranh giới mới cho sự phát triển tài nguyên bền vững. Các hệ thống đứt gãy và gờ, đóng vai trò là đường dẫn cho cả chất lỏng thủy nhiệt và hydro có nguồn gốc từ lớp phủ, đang nổi lên như những điểm nóng cho hydro và khoáng chất chứa kim loại cùng tồn tại. Ngoài sự liên kết địa chất thường xuyên của chúng, những nguồn tài nguyên này có thể hoạt động song song để cách mạng hóa việc khai thác, chế biến, tinh chế và thậm chí là hậu cần kim loại, đặc biệt là ở những khu vực khan hiếm năng lượng, cách xa cơ sở hạ tầng năng lượng hiện có. Sản xuất kim loại tinh chế bằng hydro tự nhiên ngay bên cạnh các mỏ của chúng là một mô hình kinh doanh siêu hiệu quả có thể giảm đáng kể chi phí vốn và vận hành của các cơ sở khai thác và tinh chế kết hợp và làm cho chúng thân thiện với môi trường.
Các đứt gãy và gờ là cửa ngõ cho hydro và kim loại có nguồn gốc từ lớp phủ
Có mối tương quan chặt chẽ giữa việc phát hiện ra các mỏ kim loại và vị trí gần các hệ thống đứt gãy và gờ địa chất. Các hệ thống đứt gãy và gờ địa chất là đường cao tốc tự nhiên để hình thành các nguồn tài nguyên khoáng sản.
Các chất lỏng này từ từ tập trung khoáng sản. Thông qua quá trình lắng đọng thủy nhiệt, các nguồn tài nguyên như đồng, vàng, sắt, các nguyên tố đất hiếm và các kim loại khác tập trung thành các mỏ có giá trị kinh tế.
Các đứt gãy và gờ cũng có thể ảnh hưởng đến các xâm nhập magma, thường liên quan đến các mỏ đồng porphyry, molypden và vàng. Nhiệt từ các xâm nhập magma có thể thúc đẩy các quá trình biến chất, giải phóng kim loại khỏi các loại đá xung quanh và tập trung chúng thành các mỏ có giá trị kinh tế.
Nhiều tỉnh hoặc vành đai sinh kim loại nằm dọc theo các hệ thống đứt gãy chính và các vùng gờ. Sau đây là một số ví dụ về các vành đai như vậy:
Andes ở Nam Mỹ (liên quan đến các vùng hút chìm và hệ thống đứt gãy, chứa đồng và vàng).
Thung lũng Great Rift ở Đông Phi (chứa các nguyên tố đất hiếm, vàng và các kim loại khác).
Vành đai lửa Thái Bình Dương (giàu vàng, bạc và đồng).
Hệ thống đứt gãy San Andreas (Hoa Kỳ) nổi tiếng với các mỏ vàng ở California.
Rặng núi Mid-Atlantic là nơi có các mỏ sulfua lớn dưới đáy biển.
Xu hướng Carlin (Nevada) giàu vàng, có liên quan chặt chẽ đến đứt gãy khu vực.
Đồng thời, các đứt gãy và rặng núi cũng là vị trí hoàn hảo cho các đường ống dẫn hydro tự nhiên. Hydro bốc lên trực tiếp từ lớp phủ, đi lên qua các vết nứt và đường ống, tập trung thành các dòng hẹp lại gần bề mặt hơn, nơi có thể khai thác hiệu quả thông qua khoan.
Sự đồng vị thường xuyên này của hydro tự nhiên và các nguồn tài nguyên khoáng sản có thể tạo ra sự hiệp lực mạnh mẽ cho phát triển tài nguyên bền vững. Sự hiệp lực này đột nhiên có thể khiến hầu hết các mỏ xa xôi, nhỏ và phức tạp trở nên rất có lợi cho thương mại hóa.
Cung cấp năng lượng cho khai thác bền vững bằng hydro tự nhiên
Ngành khai thác phải đối mặt với những thách thức đáng kể, đặc biệt là ở các vùng xa xôi, nơi cơ sở hạ tầng năng lượng khan hiếm hoặc không tồn tại và nơi các yêu cầu về tính bền vững đòi hỏi các hoạt động tinh vi và sạch hơn.
Hydro tự nhiên cung cấp các giải pháp mang tính chuyển đổi bao gồm sản xuất năng lượng tại chỗ và tinh chế bền vững.
Hydro có thể cung cấp nhiên liệu cho tua-bin hoặc pin nhiên liệu, cung cấp nguồn năng lượng sạch, đáng tin cậy cho hoạt động khai thác cho cả thiết bị cố định và di động như xe tải đại tu lớn. Điều này làm giảm sự phụ thuộc vào dầu diesel và việc mở rộng lưới điện tốn kém từ các nhà máy điện xa xôi.
Hydro cũng là chất khử hiệu quả cao, lý tưởng để cô đặc và tinh chế kim loại từ quặng của chúng với tác động tối thiểu đến môi trường.
Trong quá trình tinh chế quặng sắt, hydro thay thế than cốc và khí tự nhiên có hàm lượng carbon cao trong quá trình tạo viên và sản xuất sắt, giúp giảm đáng kể lượng khí thải và tạo ra DRI/HBI sạch để sản xuất thép.
Đối với các kim loại quan trọng (bao gồm lithium, niken, coban, đồng, kẽm, chì, vonfram, molypden, đất hiếm và nhiều kim loại khác), hydro cho phép chế biến và tinh chế thân thiện với môi trường, rất quan trọng đối với các công nghệ xanh.
Bằng cách tận dụng hydro tự nhiên, các hoạt động khai thác có thể đạt được sự độc lập về năng lượng, tính bền vững và hiệu quả kinh tế cao.
Ví dụ về các mỏ kim loại chưa phát triển và vai trò tiềm năng của hydro tự nhiên
Một số mỏ kim loại đẳng cấp thế giới vẫn chưa được khai thác do các rào cản về năng lượng và môi trường. Nằm dọc theo các hệ thống đứt gãy, các mỏ này minh họa cho cách các quá trình địa chất liên quan đến đứt gãy và các rặng núi tập trung các khoáng chất có giá trị. Việc đồng định vị hydro tự nhiên mở ra con đường để giải phóng tiềm năng của chúng:
Mỏ Lithium Jadar ở Serbia là một nguồn tài nguyên lithium khổng lồ, rất quan trọng đối với pin. Mỏ này vẫn chưa được khai thác do những lo ngại nghiêm ngặt về môi trường. Quá trình tinh chế bằng hydro có thể giảm thiểu tác động đến môi trường, giải quyết những lo ngại này đồng thời cho phép sản xuất tại địa phương các loại khoáng sản xanh công nghệ.
Mỏ quặng sắt Snake River ở Lãnh thổ Yukon, Canada, là một ví dụ hấp dẫn khác về cách hydro tự nhiên có thể cách mạng hóa quá trình phát triển tài nguyên khoáng sản. Mỏ này chứa trữ lượng lớn quặng sắt chất lượng cao, nhưng vị trí xa xôi của nó đặt ra những thách thức về cơ sở hạ tầng năng lượng và hậu cần. Việc kết hợp hydro tự nhiên vào quá trình phát triển mỏ Snake River có thể giải quyết những rào cản quan trọng nhất của nó: cung cấp năng lượng, giảm thiểu tại chỗ và tác động tiềm tàng đến môi trường.
Mỏ quặng sắt Simandou ở Guinea là một trong những mỏ quặng sắt lớn nhất trên toàn cầu, nhưng vị trí xa xôi của nó ở vùng núi Guinea đặt ra những thách thức đáng kể. Năng lượng hydro tại chỗ có thể cho phép khai thác và tinh chế bền vững.
Mỏ đồng-vàng-molypden cuội ở Alaska, Hoa Kỳ rất giàu kim loại chiến lược nhưng bị hạn chế bởi vị trí xa xôi và nhạy cảm với môi trường. Các giải pháp năng lượng dựa trên hydro có thể cung cấp các giải pháp thay thế sạch cho việc khai thác và chế biến.
Mỏ đồng-coban Tenke Fungurume ở DRC là nhà cung cấp kim loại pin quan trọng. Mỏ này đang phải đối mặt với tình trạng thiếu điện và những thách thức về tính bền vững. Hydro tự nhiên có thể hỗ trợ quá trình chế biến tại chỗ rất khả thi và giảm sự phụ thuộc vào than hoặc dầu diesel.
Các mỏ đất hiếm của Úc nằm rất xa trong nội địa Úc, thiếu khả năng tiếp cận năng lượng, làm phức tạp quá trình khai thác. Hydro tự nhiên có thể cung cấp cả năng lượng và phương pháp chế biến sạch cho các nguồn tài nguyên quan trọng này.
Còn rất nhiều ví dụ khác về các mỏ khoáng sản khác nhau vẫn chưa được khai thác và khó khai thác với quy mô khác nhau trên khắp thế giới, bao gồm Canada, Hoa Kỳ, Indonesia, Trung Quốc, Thổ Nhĩ Kỳ và nhiều nơi khác nữa.
Chuyển đổi khai thác bằng hydro là một kịch bản đôi bên cùng có lợi
Việc tích hợp hydro tự nhiên vào khai thác và tinh chế kim loại mang lại những lợi ích vô song:
Giảm lượng khí thải carbon. Năng lượng sạch và tinh chế dựa trên hydro giúp giảm đáng kể lượng khí thải nhà kính.
Độc lập về năng lượng tại địa phương. Hydro tự nhiên cho phép hoạt động từ xa mà không cần cơ sở hạ tầng năng lượng rộng lớn.
Phát triển kinh tế được nâng cao. Bằng cách khai thác các nguồn tài nguyên khoáng sản chưa được khai thác, hydro tự nhiên có thể thúc đẩy tăng trưởng trong khu vực.
Sự hội tụ của hydro tự nhiên và tài nguyên khoáng sản trong các hệ thống đứt gãy và rặng núi địa chất thể hiện sự thay đổi mô hình trong phát triển tài nguyên. Bằng cách khai thác hydro tự nhiên vừa là nguồn năng lượng vừa là tác nhân tinh chế (tác nhân khử), chúng ta có thể khai thác tiềm năng của các mỏ kim loại chưa phát triển trên toàn thế giới đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.
Sự hợp lực này phù hợp với động lực toàn cầu hướng đến tính bền vững, mang đến một tương lai sạch hơn, bền vững hơn cho các ngành khai khoáng, năng lượng và sản xuất.
Tại H2Valley, với tư cách là một công ty thăm dò và khai thác hydro tự nhiên, chúng tôi hình dung ra một tương lai mà hydro địa chất giá rẻ và dồi dào không chỉ cung cấp năng lượng cho nhà cửa và ô tô của chúng ta mà còn cung cấp năng lượng cho các mỏ và nhà máy cung cấp kim loại cơ bản và quan trọng thúc đẩy hiệu quả nền kinh tế xanh của chúng ta.
Tiến sĩ Sergey Frolov
Khám phá sự hợp lực để phát triển tài nguyên bền vững
