Nhật Bản nhắm mục tiêu khai thác hydro tự nhiên dưới lòng đất, bắt đầu thăm dò vào năm 2025
Nhật Bản đang đặt cược vào hydro tự nhiên dưới lòng đất để thu hẹp khoảng cách chi phí trong tham vọng phi cacbon hóa của mình, khi quốc gia này chuẩn bị bắt đầu thăm dò tài nguyên vào năm tài chính 2025. Được Tổ chức An ninh Kim loại và Năng lượng Nhật Bản (JOGMEC) hỗ trợ, sáng kiến này phản ánh sự quan tâm ngày càng tăng đối với thứ mà một số chuyên gia gọi là "vàng địa chất" của thị trường hydro sạch - một nguồn nhiên liệu có giá rẻ, dồi dào và không chứa carbon nhưng vẫn chưa được khai thác nhiều.
Hydro tự nhiên - còn được gọi là hydro "trắng" hoặc "vàng" - đang thu hút sự chú ý ngày càng tăng trên toàn cầu vì tiềm năng phá vỡ nền kinh tế sản xuất hydro. Không giống như hydro xanh, hiện có giá từ 3 đến 7 đô la một kg do phụ thuộc vào điện tái tạo và cơ sở hạ tầng điện phân, hydro tự nhiên có thể được khai thác với giá chỉ 1 đô la một kg, theo ước tính hiện tại của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ và được các nhà nghiên cứu của JOGMEC lặp lại. Chênh lệch giá này có thể mang tính quyết định đối với Nhật Bản, nơi hydro đóng vai trò trung tâm trong các kế hoạch giảm phát thải carbon trong các lĩnh vực như sản xuất điện và vận tải, nhưng vẫn bị hạn chế về mặt kinh tế do chi phí sản xuất và cơ sở hạ tầng cao.
Chiến lược của chính phủ Nhật Bản dựa trên bằng chứng khoa học cho thấy hydro tự nhiên đang được sản xuất trong lớp vỏ Trái đất thông qua các quá trình địa chất như serpentin hóa, trong đó nước phản ứng với các loại đá giàu sắt như peridotit và serpentinit, cũng như hoạt động của vi khuẩn và phân hủy phóng xạ. Các loại đá này hiện diện đáng kể trong các tầng địa chất của Nhật Bản, đặc biệt là ở các vùng núi như Hakuba ở Tỉnh Nagano, nơi phát thải hydro từ các suối nước nóng đã được ghi nhận.
Tuy nhiên, sự hiện diện về mặt địa chất không ngụ ý khả năng khai thác kinh tế. Thách thức của Nhật Bản là xác định và xác thực các cấu trúc bên dưới bề mặt nơi hydro không chỉ được tạo ra mà còn tích tụ ở nồng độ khả thi về mặt thương mại. Để giải quyết vấn đề này, JOGMEC sẽ hợp nhất dữ liệu từ các hoạt động thăm dò dầu khí trước đây, bao gồm nhật ký hàm lượng khí, bản đồ khoáng sản và độ dốc nhiệt độ, để xây dựng bản đồ triển vọng hydro. Cơ quan này dự kiến sẽ xác định được ít nhất một địa điểm thăm dò khả thi vào cuối năm tài chính 2025.
Nỗ lực lập bản đồ phản ánh tính phức tạp vốn có của hoạt động thăm dò hydro. Không giống như dầu hoặc khí tự nhiên, hình thành trong các lưu vực trầm tích được hiểu rõ trong hàng triệu năm, hydro tự nhiên có thể được tạo ra liên tục và có thể không tuân theo các quy tắc tích tụ hydrocarbon thông thường. Điều này khiến việc phát triển các mô hình thăm dò và khuôn khổ pháp lý mới trở nên cần thiết. Hiện tại, luật khai thác của Nhật Bản không công nhận hydro là tài nguyên khoáng sản, làm dấy lên sự không chắc chắn về mặt pháp lý đối với quyền sở hữu và cấp phép sản xuất trong tương lai.
Tiền lệ quốc tế cho thấy công nghệ và trường hợp kinh doanh có thể khả thi. Ở Mali, hydro tự nhiên đã cung cấp năng lượng cho một ngôi làng nhỏ trong hơn một thập kỷ. Trong khi đó, các công ty năng lượng lớn như Mitsubishi Heavy Industries và Osaka Gas đang hỗ trợ công ty khởi nghiệp Koloma của Hoa Kỳ, công ty đang khoan hydro tự nhiên ở các khu vực thuận lợi về mặt địa chất. Phương pháp thăm dò dựa trên dữ liệu của Koloma và quan hệ đối tác với các công ty dầu khí kỳ cựu cho thấy phần lớn bí quyết kỹ thuật để khoan hydro đã tồn tại—chỉ cần chuyển hướng.
Tuy nhiên, sự nhiệt tình ban đầu phải được điều chỉnh bằng chủ nghĩa hiện thực. Tổng trữ lượng hydro tự nhiên toàn cầu ước tính là năm nghìn tỷ tấn, nhưng phần lớn trong số này là phân tán và không thể tiếp cận. Hoạt động khoan chỉ tiết kiệm khi nồng độ hydro đủ cao và nằm gần cơ sở hạ tầng hoặc điểm sử dụng cuối cùng. Nếu không lựa chọn địa điểm cẩn thận và đánh giá rủi ro, hoạt động thăm dò có thể dẫn đến chi phí chìm với lợi nhuận hạn chế.
Đánh giá tác động môi trường cũng sẽ đóng vai trò trong việc xác định tính khả thi. Không giống như nhiên liệu hóa thạch, khai thác hydro tự nhiên không thải trực tiếp CO₂, nhưng hoạt động khoan vẫn có thể gây ra rủi ro cho nước ngầm và hệ sinh thái, đặc biệt là ở các khu vực có hoạt động địa chấn như Nhật Bản. JOGMEC đã báo hiệu rằng một phần nhiệm vụ của dự án sẽ là đảm bảo hydro có thể được khai thác bền vững và ở quy mô lớn.
Nếu thành công, nỗ lực thúc đẩy hydro tự nhiên của Nhật Bản có thể hiệu chỉnh lại vai trò của mình trong nền kinh tế hydro toàn cầu. Hiện đang phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch nhập khẩu và phải đối mặt với chi phí cao cho hydro xanh tổng hợp, thay vào đó, quốc gia này có thể định vị mình là người tiên phong trong phát triển hydro địa chất. Tuy nhiên, điều này sẽ phụ thuộc vào việc giải quyết không chỉ những bất ổn về khoa học và kỹ thuật mà còn cả những thách thức về chính sách và kinh tế vượt xa giai đoạn thăm dò.
