Hydro được hình thành sâu dưới lòng đất bởi các quá trình tự nhiên có thể là một nguồn năng lượng mới không chứa carbon chưa được khai thác và không giống như dầu mỏ hoặc khí đốt, nguồn cung cấp này hầu như không giới hạn.
ông thúc đẩy hành tinh loại bỏ nhiên liệu không có carbon và quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo chủ yếu tập trung vào năng lượng gió và mặt trời. Nhưng bằng chứng khoa học ngày càng nhiều cho thấy có một nguồn năng lượng sạch chưa được khai thác nằm sâu dưới lòng đất có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn mức chúng ta cần: hydro được tạo ra bởi các quá trình địa chất tự nhiên. Và giống như những ngày đầu của ngành công nghiệp dầu mỏ vào thế kỷ 19, nó đang tạo ra một làn sóng các công ty khởi nghiệp về khoan đang cạnh tranh để trở thành người đầu tiên tìm thấy các mỏ lớn.
Doug Wicks, giám đốc Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến-Năng lượng của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, nói với Forbes : “Hãy xem chúng như những kẻ săn dầu mỏ ngay bây giờ. Trên toàn cầu, ông cho biết lượng hydro địa chất có thể là “khủng khiếp” dựa trên mức độ phổ biến của các điều kiện địa chất cần thiết để tạo ra nó: Các túi nước giàu sắt gần các vết nứt kiến tạo, nằm trên toàn thế giới.
Có khả năng, “nó là 150 nghìn tỷ tấn,” Wicks nói. “Một tỷ tấn sẽ cung cấp năng lượng cho Hoa Kỳ trong cả năm.”
Các công ty năng lượng lớn như Shell, BP và Chevron đang tham gia một tập đoàn do Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ và Trường Mỏ Colorado thành lập để nghiên cứu hydro địa chất, nhưng một số công ty khởi nghiệp đầy tham vọng đã sẵn sàng săn lùng. HyTerra và Natural Hydrogen Energy đang chuẩn bị khoan nó ở Nebraska và Kansas, và Gold Hydrogen đang tìm kiếm nó ở Úc. Các nhà nghiên cứu Pháp tin rằng nó tồn tại trong các mỏ than cũ ở vùng Alsace-Lorraine của nước này và đang tìm kiếm nó ở đó. Ở Châu Phi, Hydroma có trụ sở tại Montreal đã khai thác một giếng hydro được phát hiện cách đây nhiều năm ở Mali và đang tìm kiếm thêm. (Trên phổ màu hydro , dạng địa chất còn được gọi là vàng hoặc trắng; hydro được tạo ra bằng năng lượng tái tạo có màu xanh lá cây. Dạng được tạo ra từ khí tự nhiên có màu xám.)
Việc theo dõi các địa điểm hydro tiềm năng đòi hỏi các kỹ năng tương tự như kỹ năng được sử dụng trong ngành dầu khí và việc tiếp cận nó ở độ sâu hàng nghìn mét dưới lòng đất cũng sử dụng các giàn khoan tương tự. Nhưng không giống như các mỏ dầu khí vừa bẩn vừa hữu hạn, hydro tự nhiên được tạo ra liên tục. Có nhiều giả thuyết khác nhau về cách nó được tạo ra, nhưng quan điểm chính là nó là sản phẩm phụ của phản ứng hóa học liên tục của nước trộn với sắt ở trạng thái oxy hóa. Đó là một giai đoạn trung gian, “không hoàn toàn rỉ sét, không phải kim loại,” theo Wicks.
“Hãy tưởng tượng tiềm năng của một nhà máy dưới lòng đất được cung cấp nhiên liệu từ thiên nhiên để tạo ra nguồn cung cấp bổ sung năng lượng sạch, có thể gửi được.”
Luke Velterop, Giám đốc điều hành của HyTerra
Luke Velterop, COO của Subiaco, HyTerra có trụ sở tại Úc cho biết: “Hãy tưởng tượng tiềm năng của một nhà máy dưới lòng đất được cung cấp nhiên liệu từ thiên nhiên, tạo ra nguồn cung cấp năng lượng sạch, có thể điều động được. Ông tin rằng hydro địa chất “giải quyết sự gián đoạn của năng lượng tái tạo và cung cấp sự an toàn và ổn định cần thiết để thay thế nhiên liệu hóa thạch.”
Nguyên tố phong phú nhất của vũ trụ là một dạng năng lượng sạch hấp dẫn nhưng khó nắm bắt trong nhiều thập kỷ. Nó không hẳn là không thể đạt được như phản ứng tổng hợp hạt nhân, nhưng nó vẫn phải đối mặt với những thách thức lớn. Nó hiện đang rất quan trọng để lọc dầu, sản xuất phân bón, hóa chất và chế biến thực phẩm và sản xuất thép. Chạy nó qua một pin nhiên liệu và nó tạo ra điện để cung cấp năng lượng cho ô tô và xe tải chỉ với hơi nước là sản phẩm phụ. Nó có thể được tạo ra với giá rẻ và dễ dàng từ khí đốt tự nhiên nhưng điều đó tạo ra ô nhiễm carbon. Tạo ra nó từ nước và năng lượng tái tạo giải quyết được vấn đề đó nhưng lại tạo ra một vấn đề khác: hydro xanh cần nhiều năng lượng hơn để tạo ra so với năng lượng cung cấp khi sử dụng. Sự hấp dẫn của hydro địa chất là nó giải quyết được cả hai vấn đề này.
Vi khuẩn ăn hydro
Người ta thường cho rằng vì hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn nên nó tồn tại chủ yếu trong sự kết hợp với các nguyên tố khác chứ không tồn tại độc lập. Nhưng các báo cáo về hydro xuất hiện tự nhiên đã có từ nhiều thập kỷ trước. Năm 1984, Roger Billings, một người say mê hydro, tin rằng ông đã tìm thấy một cánh đồng hydro tự nhiên ở Kansas. Theo một báo cáo đương thời của UPI, công ty của ông, Billings Energy có trụ sở tại Missouri, muốn khai thác tiềm năng năng lượng của nó, ước tính tương đương với 65 triệu thùng dầu. Billings đã không trả lời email tìm kiếm thông tin chi tiết về lý do không thành công.
Gần đây, sự tồn tại của hydro tự nhiên là một chủ đề nóng. Tại Đại học bang Montana, các nhà khoa học đã theo dõi hydro thoát ra từ các vạc sôi của Công viên quốc gia Yellowstone. Tạp chí Khoa học đã xuất bản một bài báo chi tiết vào tháng 2 năm 2023 về việc phát hiện ra một giếng hydro ở Mali vào năm 2015 mà Hydroma đang khai thác.
Vậy tại sao phải mất quá lâu để bắt đầu tìm kiếm hydro tự nhiên? Geoff Ellis, nhà địa hóa dầu mỏ thuộc Chương trình Tài nguyên Năng lượng của USGS, cho biết ngoài việc không biết tìm kiếm nó, sự hiện diện của hydro trong địa chất còn bị che giấu bởi các vi khuẩn trong lòng đất tiêu thụ nó. (Các sinh vật ăn hydro bao gồm caminibacter và aquifex , trong khi hydroobacter thermophilus , được phát hiện ở Nhật Bản, phát triển mạnh nhờ hydro được tạo ra bởi các suối nước nóng.)
“Không có gì đáng ngạc nhiên khi nó bị bỏ qua vì nó là một loại khí không màu, không mùi và những vi khuẩn này ăn nó thực sự hiệu quả ở dưới bề mặt khi nó rò rỉ ra khỏi mặt đất,” Ellis nói với Forbes . “Có thể có những tích lũy thực sự lớn trong lòng đất. Chúng ta chỉ cần tìm ra nơi để tìm thấy chúng và chúng ta có thể khoan sâu xuống đó và có nguồn năng lượng sạch tuyệt vời này.”
Nhưng ông cảnh báo rằng mặc dù có một lượng lớn hydro địa chất tiềm năng trên toàn cầu, nhưng phần lớn trong số đó có thể quá khó để có được.
Ellis cho biết: “Hầu hết những thứ này sẽ ở quá sâu hoặc quá xa ngoài khơi, hoặc các tích lũy quá nhỏ nên chúng sẽ không bao giờ mang lại hiệu quả kinh tế. Ông ước tính trên toàn cầu có thể có ít nhất 10 triệu megaton hydro trong lòng đất, nhiều hơn rất nhiều so với 100 megaton mà thế giới hiện đang sử dụng cho các quy trình công nghiệp. Các ứng dụng mới của nguyên tố này cho những thứ như nhiên liệu hàng không và phát điện cố định sẽ nâng nhu cầu toàn cầu lên ít nhất 500 megaton trong hai thập kỷ tới.
“Hầu hết những thứ này sẽ ở quá sâu hoặc quá xa ngoài khơi, hoặc các tích lũy quá nhỏ nên chúng sẽ không bao giờ mang lại hiệu quả kinh tế.”
Geoff Ellis, Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ
“Vì vậy, nếu chỉ 2% hoặc 3% trong số 10 triệu megaton ngoài kia có thể được khai thác, thì điều đó sẽ cung cấp cho toàn bộ nhu cầu 500 triệu tấn mỗi năm của thế giới trong hàng trăm năm,” ông nói.
Và đó không chỉ là tiềm năng về hydro sạch, rẻ. Điều quan trọng là, các điều kiện dưới lòng đất tạo ra hydro cũng có thể tạo ra helium có giá trị cao, một loại khí công nghiệp ngày càng đắt đỏ hơn khi nguồn cung cấp truyền thống bị thắt chặt, Ellis nói.
HyTerra, công ty đã huy động được 4 triệu đô la để tài trợ cho các nỗ lực khoan ban đầu và đang tìm kiếm thêm vài triệu đô la, đã hợp tác với Natural Hydrogen Energy trong một dự án giếng ở Geneva, Nebraska. Tháng này, công ty khởi nghiệp cho biết họ cũng có quyền khoan để tìm kiếm các mỏ hydro dọc theo Nemaha Ridge của Kansas. Cả hai địa điểm đều nằm dọc theo Hệ thống Khe nứt Trung lục địa dài 1200 dặm, một vết nứt kiến tạo xuyên qua giữa Bắc Mỹ.
Xây dựng thị trường hydro
Tìm ra nơi tồn tại một lượng lớn hydro địa chất và tìm cách khai thác khí một cách an toàn là những thách thức chưa được giải quyết. Bấc của DOE cũng muốn tạo ra một chương trình trợ cấp liên bang để giúp các nhà nghiên cứu của công ty và trường đại học phát triển các phương pháp kích thích quá trình ngầm tự nhiên tạo ra hydro, có khả năng sử dụng các phương pháp hóa học hoặc điện để tăng đáng kể số lượng đã được tạo ra. Điều đó có thể chứng minh là rất quan trọng đối với việc thương mại hóa hydro địa chất vì nó sẽ giúp các công ty thu được nhiều lợi nhuận hơn từ mặt đất.
“Chúng tôi sẽ là chương trình đầu tiên của chính phủ, nước ngoài hay trong nước, thừa nhận khả năng này,” Wicks nói.
Việc xác nhận rằng một lượng lớn hydro tự nhiên thương mại có thể được lấy từ các nguồn dưới lòng đất có thể mất nhiều năm, nhưng đó không phải là một công cụ giải quyết. Vẫn còn sớm để sử dụng hydro làm nhiên liệu ngoài thị trường công nghiệp hiện tại; Theo Ellis của USGS, thị trường vẫn chưa hình thành.
“Nếu hôm nay tôi khoan giếng ở sân sau nhà mình và tìm thấy một đống hydro, có lẽ tôi sẽ không thể bán nó cho bất kỳ ai,” anh nói. Đó là một phần lý do tại sao HyTerra và Natural Hydrogen Energy hợp tác với nhau trong một dự án khoan ở Nebraska.
“Họ chọn địa điểm đó vì có một nhà máy phân bón ngay dưới đường,” anh nói. “Họ đã liên lạc với họ và nói, 'Bạn sẽ mua hydro từ chúng tôi chứ?' Và cây nói, 'Chắc chắn rồi, chúng tôi sẽ làm.' Vì vậy, họ đã có một thị trường gần đó.
Nếu các công ty khởi nghiệp nhỏ hơn cho thấy một số thành công, các công ty dầu mỏ lớn, với khả năng đầu tư hàng tỷ đô la vào hydro địa chất, có thể tham gia cuộc đua, Ellis nói. “Họ vẫn chưa xem xét việc khoan giếng. Họ đang có thái độ chờ xem.”
Viacheslav Zgonnik, người sáng lập và Giám đốc điều hành của Natural Hydrogen Energy, cho biết một lý do cho điều đó cũng có thể là xung đột với hoạt động kinh doanh cốt lõi của họ.
“Nó thách thức mô hình kinh tế của họ,” ông nói với Forbes . “Việc thông báo rằng có một nguồn tài nguyên có thể được tiếp cận bằng cách sử dụng cùng một kỹ thuật, cùng một công nghệ, nhưng không phải là nhiên liệu hóa thạch và có thể tái tạo và sạch, điều đó có thể làm giảm giá trị tài sản của họ, tôi tin vậy.”
