Phương pháp hydrogen mới có thể cung cấp năng lượng cho nhân loại trong hàng thiên niên kỷ
Ngày 28 tháng 12 năm 2025
Sâu bên dưới lớp vỏ Trái đất, các nhà khoa học đang dần hé lộ một biên giới năng lượng hoàn toàn mới: hydrogen tự nhiên tồn tại trong các loại đá cổ và hệ thống đứt gãy địa chất. Nếu các phương pháp thăm dò và khai thác mới được chứng minh khả thi ở quy mô lớn, nguồn năng lượng này về mặt lý thuyết có thể cung cấp hydrogen sạch cho nhân loại trong thời gian dài hơn toàn bộ lịch sử văn minh của con người. Điều này không chỉ mang ý nghĩa sống còn đối với các mục tiêu khí hậu, mà còn có thể định hình lại trật tự quyền lực năng lượng toàn cầu trong tương lai.
Từ hydrogen “sản xuất” sang hydrogen “khai thác”
Trong phần lớn kỷ nguyên năng lượng hiện đại, hydrogen được xem là một loại nhiên liệu phải sản xuất nhân tạo, thông qua điện phân nước hoặc từ nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, giả định này đang nhanh chóng bị thách thức. Các bằng chứng địa chất ngày càng cho thấy Trái đất đã và đang tự tạo ra hydrogen trong hàng triệu, thậm chí hàng trăm triệu năm, và quan trọng hơn, một phần đáng kể trong số đó không thoát hết ra khí quyển mà được tích tụ trong các tầng đá ngầm.
Những phát hiện mới về hóa học địa chất và dòng chảy chất lưu dưới bề mặt cho thấy hydrogen có thể hình thành các “túi chứa” tương tự như dầu khí. Điều này biến hydrogen tự nhiên từ một hiện tượng khoa học bên lề thành một trụ cột tiềm năng của hệ thống năng lượng tương lai.
Quy mô tài nguyên: những con số gây choáng ngợp
Một số nghiên cứu ước tính rằng lớp vỏ Trái đất có thể chứa đủ hydrogen tự nhiên để cung cấp năng lượng cho nhân loại trong khoảng 100.000–170.000 năm, nếu có thể khai thác được một phần nhỏ trong số đó. Một phân tích do các nhà khoa học thuộc Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) dẫn dắt thậm chí ước lượng tổng trữ lượng hydrogen tự nhiên toàn cầu có thể lên tới khoảng 6.200 tỷ tấn.
Dù các con số này nghe có vẻ khó tin, chúng được xây dựng trên cơ sở khối lượng khổng lồ của lớp vỏ Trái đất và thời gian địa chất cực dài mà các phản ứng tạo hydrogen đã diễn ra. Chỉ cần một tốc độ hình thành chậm nhưng kéo dài trong hàng trăm triệu năm cũng đủ tạo ra trữ lượng ở quy mô “văn minh nhân loại”.
Hydrogen tự nhiên hình thành như thế nào?
Hydrogen tự nhiên chủ yếu được tạo ra khi các khoáng vật giàu sắt phản ứng với nước ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao – một quá trình thường xảy ra tại các đới đứt gãy sâu, các nền lục địa cổ (craton) hoặc vùng ranh giới giữa lớp vỏ và manti Trái đất. Trước đây, giới khoa học cho rằng các phân tử hydrogen rất nhỏ và nhẹ sẽ nhanh chóng thoát ra ngoài.
Tuy nhiên, các bằng chứng thực địa mới cho thấy hydrogen có thể bị giữ lại trong các tầng đá xốp, bên dưới những lớp đá không thấm, tương tự cơ chế tích tụ của dầu và khí tự nhiên. Chính sự thay đổi trong nhận thức này đã mở ra khả năng khai thác hydrogen tự nhiên ở quy mô công nghiệp.
“Công thức” mới để tìm kiếm hydrogen dưới lòng đất
Đột phá không chỉ nằm ở việc xác nhận sự tồn tại của hydrogen tự nhiên, mà còn ở khả năng xác định chính xác nơi nó được tạo ra, tích tụ và bị “niêm phong”. Các nhóm nghiên cứu đang chuyển từ những phát hiện tình cờ (ví dụ hydrogen rò rỉ trong các giếng khoan cũ) sang các phương pháp thăm dò có hệ thống, kết hợp địa chất học, địa vật lý và địa hóa học.
Một số nhà khoa học đã xác định được các “thành phần then chốt” của một mỏ hydrogen khả thi về mặt thương mại: nguồn đá sinh hydrogen, tầng chứa có độ rỗng phù hợp và lớp phủ không thấm để giữ khí. Bộ công cụ thăm dò này có nhiều điểm tương đồng với ngành dầu khí, nhưng được tinh chỉnh để phù hợp với đặc tính hoàn toàn khác của hydrogen.
Từ tiềm năng đến thực tế khai thác
Không phải mọi trữ lượng hydrogen tự nhiên đều có thể khai thác. Chỉ những khu vực hội tụ đầy đủ các điều kiện địa chất mới có khả năng trở thành “mỏ hydrogen”. Điều này giải thích vì sao một số khu vực trên thế giới đang thu hút sự quan tâm mạnh mẽ của giới đầu tư và nghiên cứu, trong khi nhiều nơi khác bị loại khỏi danh sách ưu tiên.
Ngoài ra, hydrogen trong lòng đất còn phải đối mặt với các thách thức sinh học, như sự tồn tại của vi sinh vật có khả năng “ăn” hydrogen, làm giảm lượng khí có thể thu hồi. Đây là một yếu tố khiến các dự án thí điểm thực địa trở nên đặc biệt quan trọng.
Tác động đối với khí hậu và chuyển dịch năng lượng
Nếu được khai thác và sử dụng an toàn, hydrogen tự nhiên có thể trở thành một “quân bài chiến lược” trong nỗ lực khử carbon toàn cầu. Không giống hydrogen xám hay xanh lam, hydrogen tự nhiên không phát thải CO₂ trong quá trình hình thành. Điều này khiến nó đặc biệt hấp dẫn đối với các ngành khó điện hóa như luyện thép, hóa chất nặng, vận tải đường dài và hàng không.
Tuy nhiên, giới khoa học cũng cảnh báo rằng rò rỉ hydrogen vào khí quyển có thể gây ra các tác động hóa học chưa được hiểu đầy đủ, đòi hỏi khung quản lý nghiêm ngặt ngay từ giai đoạn đầu.
Vai trò của ngành dầu khí và chính sách công
Một tín hiệu rõ ràng cho thấy hydrogen tự nhiên đang được xem xét nghiêm túc là sự tham gia của nhiều cựu “ông lớn” trong ngành dầu khí. Các kỹ năng như khảo sát địa chấn, khoan định hướng và mô hình hóa vỉa đang được tái sử dụng cho hydrogen.
Tuy nhiên, để biến nguồn tài nguyên “ẩn” này thành năng lượng thực sự cho hàng tỷ người, cần có các quyết sách lớn về pháp lý, quyền sở hữu tài nguyên, bảo vệ môi trường và phân phối lợi ích kinh tế. Hydrogen tự nhiên không phải là “viên đạn bạc”, nhưng nếu được quản lý đúng cách, nó có thể trở thành một trụ cột quan trọng của hệ thống năng lượng sạch, đa dạng và bền vững trong nhiều thiên niên kỷ tới.
