Nguồn gốc của việc thăm dò hydro tự nhiên
Các yếu tố liên quan đến việc tạo ra hydro trong lưu vực nội cratonic. 1. Nước thiên thạch thấm vào dưới bề mặt. 2. Sản xuất hydro nông từ BIF thời tiết. 3. Serpentinization của tầng hầm đá xanh và / hoặc quá trình oxy hóa silicat sắt và / hoặc phóng xạ phân ở thạch học tầng hầm Urani / Thorium cao. 4. Sinh nhiệt chất hữu cơ. 5. Phát ra hydro từ các đứt gãy sâu, lớp vỏ. 6. Bị mắc kẹt bởi ngưỡng cửa núi lửa. 7. Bẫy muối. 8 Bị bẫy bởi đá bùn. 9. Hydro được tạo ra bởi magmatism / sinh nhiệt cục bộ. Hình ảnh được tạo bởi Lina Jakaite (Strike-Dip).
HydroGenesis tin rằng hydro tự nhiên tồn tại với số lượng lớn dưới bề mặt, chúng tôi chỉ chưa tìm đúng nơi. Chúng tôi đang phát triển một khái niệm thăm dò để đi tiên phong trong nguồn năng lượng sạch thú vị và thay đổi thế giới này và có một số thỏa thuận, tập trung vào lục địa châu Phi.
Trong một vài năm nay, hydro đã được quảng cáo là một yếu tố đóng góp đáng kể vào quá trình khử cacbon của các hệ thống năng lượng, công nghiệp và giao thông vận tải. Hy vọng và các khoản đầu tư lớn cho đến nay đã tập trung vào cải cách khí tự nhiên màu xanh cùng với thu hồi và lưu trữ carbon - và điện tái tạo xanh cung cấp năng lượng cho máy điện phân - hydro như những phương pháp để tạo ra đủ số lượng để tạo ra sự khác biệt thực sự.
Tuy nhiên, cả hydro xanh và xanh đều có vấn đề - cả hai đều là dẫn xuất của một nguồn năng lượng chính khác, bị tổn thất do kém hiệu quả. Cũng có các vấn đề về lưu trữ, rất tốn kém vào lúc này; hy vọng là 2,5 – 4 USD/kg vào năm 2030. Accordi
Ngành công nghiệp non trẻ này đang bắt đầu nhận được nhiều sự chú ý hơn và một số ít công ty đã có thể huy động tiền, mặc dù phần lớn là nơi có cơ hội để đánh giá những khám phá tình cờ. Cho đến nay, khoản đầu tư lớn nhất vào hydro tự nhiên là khoản tăng vốn Series-B trị giá 245 triệu đô la của Koloma tại Hoa Kỳ, quý 1 năm 2024, có thể đại diện cho nhiều hơn tất cả các khoản đầu tư khác vào hydro tự nhiên cộng lại.
Ngày càng có nhiều công ty đang đối mặt với thách thức thăm dò hydro tự nhiên từ địa chất trở lên. Một 'hệ thống hydro' đang được phát triển và các công nghệ địa vật lý, địa hóa và địa chất hiện có đang được tái sử dụng. Các khoản đầu tư đang diễn ra chậm chạp, nhưng với các dự án hydro xanh và xanh bị đình trệ, chắc chắn đã đến lúc hydro tự nhiên được hỗ trợ!
Tạo hydro tự nhiên
Có một số quá trình tạo ra hydro tự nhiên, với một số quy trình có khả năng tạo ra đủ lượng để bẫy và khai thác. Quá trình oxy hóa và phóng xạ là hai quá trình tạo ra chính có khả năng tạo ra những lượng này ở những khu vực có tiềm năng cho các hồ chứa và đá niêm phong phù hợp. Những thứ khác đáng để nghiên cứu là nhiệt độ cao, quá trưởng thành của chất hữu cơ, thấm lớp phủ và ma sát dọc theo các mặt phẳng đứt gãy chính.
Oxy hóa
Serpentinization mô tả một loạt các phản ứng hydrat hóa, oxy hóa và khử ảnh hưởng đến đá siêu mafic, tạo thành một sự thay đổi trong tập hợp khoáng chất. Khi nước là chất oxy hóa trong các phản ứng này, H2 được hình thành. Quá trình ngoằn rắn hóa thường xảy ra trong vỏ đại dương ở nhiệt độ từ môi trường xung quanh (~ 0 ° C) đến ~ 400 ° C. Trên đất liền, nó xuất hiện trong các phức hợp ophiolit ở nhiệt độ thấp hơn (thường là <200°C) và các vành đai đá xanh tạo thành các khối lớn của tầng hầm kỷ Tiền Cambri.
Các phản ứng oxy hóa không liên quan đến serpentinization cũng đã được chứng minh là tạo ra H2. Những phản ứng này liên quan đến các khoáng chất silicat chứa sắt được tìm thấy trong một loạt các loại đá (bazan đến đá granit) và xảy ra ở một loạt các nhiệt độ, từ môi trường tầng chứa nước nông, mát mẻ, đến sự thay đổi thủy nhiệt nóng hơn.
Oxit sắt, chẳng hạn như trong các thành tạo sắt dải (BIF), là một nhà bếp tiềm năng khác. Thông qua quá trình phong hóa của BIF, với O2 là chất oxy hóa chứ không phải nước, việc tạo ra hydro có thể xảy ra tại hoặc gần trái đất
Phân giải phóng xạ
Phân rã phóng xạ tự nhiên phân tách các phân tử nước, tạo ra H2 phóng xạ. Việc tạo ra H2 phóng xạ phụ thuộc vào tỷ lệ tương đối của kali với urani và thorium, tỷ lệ nước trên đá, mối quan hệ hình học giữa nước và đá, sự suy giảm của các hạt phóng xạ (công suất dừng hoặc khoảng cách dừng) và độ tinh khiết của nước. Phân giải phóng xạ mạnh nhất ở giao diện nước-đá và do đó tốc độ sản xuất H2 phóng xạ sẽ cao nhất trong đá hạt mịn, với độ xốp chứa đầy nước cao và nồng độ các nguyên tố phóng xạ cao.
Sinh nhiệt
Hydro phân tử được tạo ra và tiêu thụ trong quá trình trưởng thành dầu mỏ, và các tỉnh hydrocacbon quá chín là một nguồn hydro tiềm năng khác. Qua cửa sổ khí khô, ở nhiệt độ trên 300°C, quá trình tạo ra hydro rất dồi dào, với khí tự do có khả năng vẫn còn trong các khoảng trống lỗ rỗng của đá giàu hữu cơ.
Rò rỉ magma/mantle
Hydro là một thành phần phổ biến của khí núi lửa, với nồng độ cao hơn liên quan đến nhiệt độ magma cao hơn. Các nghiên cứu về các ngọn núi lửa khác nhau đã chỉ ra một lượng đáng kể hydro liên tục được phát ra. Một nguồn hydro sâu khác là từ quá trình khử khí của lớp phủ, liên tục thấm lên qua lớp vỏ. Điều này có khả năng tập trung vào đứt gãy lớp vỏ chính, hoạt động như ống dẫn chất lỏng và bẫy lấp đầy nơi tồn tại một bể chứa và con dấu tốt.
Cơ hóa
Hydro phân tử là một thành phần phổ biến của khí đứt gãy và đôi khi sự gia tăng nồng độ có liên quan đến hoạt động địa chấn với các nhà nghiên cứu điều tra xem liệu động đất có tạo ra H2 hay không. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy bằng chứng cho thấy việc nghiền các khoáng chất silicat khi có nước có thể dẫn đến sự hình thành hydro tự do. Khi ngoại suy, các mô hình cho thấy một lượng lớn - lớn hơn nhiều so với các phương pháp tạo ra khác - hydro phân tử được tạo ra trong các sự kiện động đất đáng kể.
Chúng tôi đang tìm kiếm ở đâu
Với kiến thức về những gì tạo ra hydro tự nhiên, bước tiếp theo là quyết định xem xét ở đâu trên hành tinh. Chúng ta cần xác định các khu vực ưa thích của mình để có một hệ thống hydro.
Rõ ràng là có một sân chơi thăm dò hydro tự nhiên khổng lồ khi hoàn toàn dựa trên nơi chúng ta mong đợi tìm thấy nguồn. Do đó, bước tiếp theo là giả định về nơi hydro được tạo ra có thể tìm thấy một bể chứa, bẫy và niêm phong để chúng ta có thể xác định các vở kịch và triển vọng có ý nghĩa.
Từ biểu đồ trên, các ứng cử viên rõ ràng để thăm dò là ophiolit, lưu vực nội cratonic - bao gồm cả tầng hầm cratonic - với vành đai đá xanh và BIF, các khu vực có sự xâm nhập cơ bản nhiều lớp và các khu vực quặng granit và uranium đã biết.
Một khía cạnh khác cần được xem xét là sự hiện diện và lưu lượng của nước. Có một số cách mà nước có thể tương tác và có sẵn cho các khoáng vật học cần thiết để sản xuất hydro dưới bề mặt, nhưng cần có sự hiểu biết tốt hơn để dự đoán chính xác hơn ảnh hưởng đến triển vọng.
Lưu vực nội cratonic
Lưu vực nội cratonic có khả năng là trái cây thấp nhất để thăm dò hydro tự nhiên do địa chất thuận lợi, tương đối đơn giản, có nhiều hoạt động hydro và tương đối dễ tiếp cận. Có những sự xuất hiện hydro tự nhiên được biết đến trong các lưu vực nội tâm trên khắp thế giới, chẳng hạn như ở Kansas, Hoa Kỳ và lưu vực Taoudeni ở Châu Phi. Ở lưu vực Taoudeni ở Mali, trường hydro Bourakebougou nổi bật như một sự xuất hiện hydro tự nhiên.
Nhiều hoạt động tồn tại trong môi trường nội cratonic, bao gồm phong hóa nông của BIF và quá trình oxy hóa các silicat chứa sắt khác, ngoằn ngoèo hóa đá xanh, phóng xạ phân giải ở các khu vực xuất hiện Uranium và Thorium cao, cơ hội xâm nhập magma nhiệt độ cao, sinh nhiệt ở các phần sâu nhất và nóng nhất của lưu vực và rò rỉ nguồn sâu thông qua đứt gãy quy mô vỏ.
Thạch học hồ chứa và cấu trúc bẫy là một số lượng được biết đến trong các lưu vực nội cratonic, với một số có lịch sử lâu đời trong việc thăm dò hydrocacbon. Các thạch học niêm phong cũng được biết là tồn tại, với hydro có khả năng được giữ bởi đá bùn cũng như muối và một số thạch học xâm nhập. Các quá trình sinh nhiệt có khả năng khiến hydro được tạo ra bị mắc kẹt trong đá bùn, đòi hỏi phải fracking và một số tương tác tầng hầm và nước (bao gồm cả BIF) sẽ để lại hydro tự do tồn tại trong các vết nứt bị phong hóa.
Trong các khu vực cratonic, chúng ta phụ thuộc vào nước thiên thạch thấm vào dưới bề mặt, thường xuyên qua khoảng thời gian 10.000 năm và có khả năng trên một khoảng cách lớn.
Ophiolit
Ophiolit trên toàn cầu được biết là thải ra hydro tự nhiên và quá trình tìm nguồn cung ứng chủ đạo cho những phát xạ này là sự ngoằn ngoèo của các đá siêu mafic. Serpentinization là một quá trình nhanh chóng, trên thang thời gian địa chất đưa ra hai khái niệm chơi chính; một yêu cầu bẫy hydro lịch sử trong trầm tích bồi tụ / vòng cung trước mà sau đó được bao phủ bởi ophiolit. Khái niệm khác là sự ngoằn ngoèo hóa ngày nay ở đáy của ophiolite, ở độ sâu mà nhiệt độ đạt khoảng 200 - 350°C, với hydro di chuyển lên qua đứt gãy trong phần địa chất thành bẫy.
Trong ophiolit, khử nước do quá trình biến chất tạo ra nước ở những khu vực tạo ra hydro, cũng như mất nước của tấm hút chìm. Nước thiên thạch cũng sẽ tìm cách đi sâu qua nhiều đứt gãy liên quan đến kiến tạo.
Chúng tôi đang trông như thế nào
Một lợi ích chính của việc thăm dò hydro tự nhiên là chúng ta đã có các phương pháp, công nghệ và lực lượng lao động khổng lồ với bộ kỹ năng hoàn hảo. Chúng ta có thể tận dụng ngành công nghiệp dầu mỏ để tìm bí quyết, với một phương pháp gần như giống hệt nhau; xác định nguồn, di cư, hồ chứa, bẫy và niêm phong. Sự khác biệt chính là các yêu cầu đá nguồn khác nhau, bao gồm cả mô hình địa chất thủy văn.
Vì hầu hết triển vọng là trên bờ, việc thăm dò hydro tự nhiên sẽ đi qua một phễu với các nghiên cứu quy mô lớn, chi phí thấp, sau đó là việc mua lại địa vật lý ngày càng tốn kém bao gồm các dự án trên không trong khu vực, sau đó nhắm mục tiêu địa chấn và kết thúc tại điểm của các giếng hoang dã.
Một danh mục đầu tư sẽ là chìa khóa. Rõ ràng là rất nhiều việc cần phải được thực hiện để có thể khám phá một cách có hệ thống ở đúng nơi và khoan thành công các tích lũy có kích thước phù hợp với chi tiêu. Nếu điều này có thể được thực hiện, một nguồn năng lượng tuyệt vời, tương thích với tương lai sẽ được thực hiện.
Phải làm gì với sự tích lũy
Một cân nhắc chính với tất cả các loại hydro là làm thế nào để sử dụng nó tốt nhất - nó không dễ dàng vận chuyển hoặc lưu trữ trong thời gian dài, chủ yếu là do có mật độ năng lượng thấp theo thể tích. Đây là một câu hỏi thậm chí còn thích hợp hơn đối với hydro địa chất, vì nó khó có thể được phát hiện ở những vị trí thuận tiện để sử dụng cuối cùng.
Có một số trường hợp sử dụng hydro, bao gồm các ngành công nghiệp sản xuất phân bón và lọc dầu. Các khoản đầu tư lớn vào xanh và xanh lá cây đang được biện minh để nhắm mục tiêu khử cacbon của một số ngành công nghiệp khó giảm bớt, chẳng hạn như sưởi ấm công nghiệp (ví dụ: sản xuất thép), vận chuyển, hàng không và thậm chí cả vận tải mặt đất. Bầu trời xanh hơn một chút, thậm chí còn có đề xuất về lưới điện hydro để thay thế lưới khí đốt tự nhiên để cung cấp nhiên liệu cho nồi hơi và bếp hydro.
Ở Châu Phi, nơi HydroGenesis hiện đang tập trung, các trường hợp sử dụng tốt nhất sẽ là điện khí hóa trực tiếp vào lưới điện hoặc tạo ra amoniac để sử dụng phân bón vì cả hai đều là những yêu cầu chính đối với liên tục
Sẵn sàng kiểm tra khoa học
Có nhiều quá trình dưới bề mặt được biết đến để tạo ra hydro tự nhiên, với nghiên cứu cấp bách nhất đề cập đến nơi chúng ta có thể tìm thấy thạch học để lưu trữ và bẫy hydro để chúng ta có thể khai thác tài nguyên với số lượng đủ đáng kể. Quá trình oxy hóa, phóng xạ phân và sinh nhiệt trong các lưu vực nội cratonic cũng như serpentinization trong ophiolit mang lại cơ hội tốt nhất.
Để nhận ra tiềm năng, cần có tiền đầu tư, điều này không cần bàn cãi khi xem xét số tiền được cam kết cho các dự án hydro xanh và xanh. Nếu được phát hành, ngày càng có nhiều công ty sẵn sàng thử nghiệm khoa học và mang lại một kỷ nguyên năng lượng sạch dựa trên tài nguyên thiên nhiên dồi dào và giá rẻ.
