Hydrogen có nhiều màu sắc ngày càng tăng. Hydro xanh, được tạo ra bằng cách bẻ khóa nước thành oxy và hydro. Hydro màu xanh lam, được làm từ khí tự nhiên với lượng khí thải carbon được thu giữ và lưu trữ. Hydro xám, sử dụng khí tự nhiên có thải khí carbon dioxide vào khí quyển.
Nhưng có một loại mà ít người đã nghe nói đến—hydro trắng hoặc vàng, được tạo ra bởi các quá trình tự nhiên diễn ra sâu dưới lòng đất.
Các phương pháp sản xuất hydro chính sử dụng nguồn năng lượng để chuyển đổi khí mê-tan, than đá hoặc nước thành hydro, với các sản phẩm phụ như oxy hoặc carbon dioxide.
Nhưng hydro tự nhiên này có thể có nghĩa là một lộ trình dễ dàng hơn. Viacheslav Zgonnik, một nhà nghiên cứu và là người đứng đầu một công ty hydro tự nhiên, đã nói với Science rằng ông tin rằng "nó có tiềm năng thay thế tất cả các loại nhiên liệu hóa thạch".
Điều đó có thực sự khả thi không? Và tại sao chúng ta chỉ tìm hiểu về nó? Đây là những gì chúng tôi biết.
Cuộc đua giành nhiều hydro
Hydrogen từ lâu đã được quảng cáo là một cách giúp chúng ta đạt đến con số 0 ròng. Nó đậm đặc năng lượng và có thể được sử dụng trong xe cộ, để phát điện và các quy trình công nghiệp.
Nhưng một số chuyên gia tỏ ra hoài nghi, do chi phí hiện tại để sản xuất nó và những thách thức đối với việc áp dụng, chưa nói đến lượng khí thải được tạo ra bằng phương pháp sản xuất phổ biến nhất—hydro xanh từ khí tự nhiên.
Đó là lý do tại sao hydro tự nhiên đang nhận được rất nhiều sự chú ý, vì nó sẽ có lượng khí thải rất thấp.
Vậy nó được tìm thấy ở đâu? Thông thường, dưới lòng đất cùng với các loại khí khác như mêtan và heli. Theo nghĩa đó, nó rất giống dầu mỏ và khí đốt tự nhiên .
Nhưng không giống như dầu mỏ và khí đốt, chúng ta chưa từng có trải nghiệm nào giống như vậy trong việc khám phá hydro.
Những gì chúng ta biết cho đến nay là hydro tự nhiên có thể được sản xuất theo nhiều cách khác nhau khi các loại đá và khoáng chất khác nhau tương tác dưới lòng đất.
Đá cổ đại, giàu sắt có thể sản xuất hydro Các khoáng chất như serpentinite và bazan được tạo ra từ magma nổi lên trong đại dương sâu thẳm hoặc từ các loại đá giàu chất hữu cơ như than đá hoặc đá phiến sét cũng vậy. Và cuộc sống cũng vậy, có thể được tham gia. Sâu trong lòng đất là những vi khuẩn sống có thể ăn—hoặc sản xuất—hydro.
Nghiên cứu của chúng tôi đã gợi ý rằng việc tìm kiếm các nguồn hydro có thể không phải là vấn đề chính để khai thác. Trong thập kỷ qua, các chuyên gia về hydro tự nhiên đã tăng theo cấp số nhân ước tính của họ về lượng khí hữu ích này hiện có.
Vậy chúng ta có thể giải nén nó ở đâu?
Các hydrocacbon như dầu có xu hướng nổi lên từ các lớp đá sâu hơn nơi chúng được tạo ra cho đến khi bị mắc kẹt trong các lớp đá xốp được gọi là hồ chứa.
Nhưng còn hydro nhẹ hơn nhiều thì sao? Nó di chuyển lên trên bất cứ nơi nào có thể—nhưng nó rất cơ động, nó có thể dễ dàng trượt qua nhiều tảng đá và thoát ra bầu khí quyển. Nó chỉ có giá trị phục hồi nếu có các hồ chứa đủ lớn, nơi nó tích tụ bên dưới, chẳng hạn, một lớp đá không thấm nước như đá phiến sét hoặc muối. Các hang muối đã được khám phá như một cách để lưu trữ hydro xanh.
Các nhà nghiên cứu đang làm việc để tìm ra những gì thực sự hoạt động như một rào cản đối với hydro chảy dưới lòng đất.
Hiện tại, đó là những ngày đầu. Ngành công nghiệp chỉ có một ví dụ đã biết về hydro tích lũy với số lượng thương mại. Nó được tìm thấy một cách tình cờ ở Mali, Tây Phi, vào những năm 1980, khi khoan tìm nước đã phát hiện ra một lượng hydro nông nhưng đáng kể .
Hoạt động sản xuất và giám sát áp suất công khai cho thấy mỏ khí đốt ở Mali chưa bị cạn kiệt cho đến nay. Ngược lại, các hồ chứa dầu và khí đốt có xu hướng không tự bổ sung vào một khung thời gian quan trọng đối với chúng tôi.
Việc tìm kiếm hydro có giống như cơn sốt dầu mỏ không?
Khi những người thăm dò nhận ra tầm quan trọng của nhiên liệu hóa thạch như dầu và khí đốt, trước tiên họ chuyển sang các vết thấm trên bề mặt. Dầu và khí rò rỉ trên bề mặt có nghĩa là một loại đá nguồn như đá phiến sét đang trục xuất hydrocarbon.
Quay ngược từ các vết thấm trên bề mặt là một cách để tìm kiếm hydro tự nhiên. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh vệ tinh có độ phân giải cao để tìm kiếm các đặc điểm bí ẩn thường được gọi là vòng tròn cổ tích.
Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã tranh luận về nguyên nhân gây ra những vòng tròn này. Con mối? Cơn mưa? Thực vật? Một câu trả lời có thể là— hydro rò rỉ .
Các công ty khai thác hydro tự nhiên ở Nam Úc đã sử dụng các vòng tròn cổ tích để xác định các địa điểm khả thi. Những người khác đang lật giở các cuốn sách lịch sử—một lỗ khoan trên đảo Kangaroo được khoan vào năm 1921 đã sản xuất tới 80% hydro.
Tại sao chúng ta chỉ tìm thấy điều này bây giờ?
Chúng tôi không tìm kiếm. Cho đến gần đây, trữ lượng đá phiến sét và khí đốt khổng lồ của thế giới đã không được quan sát trong nhiều thập kỷ. Nhưng khi công nghệ tiến bộ với các phương pháp khoan mới, khai thác gỗ và phục hồi như fracking, việc khai thác là có thể.
Từ những năm 1960 trở đi, các nhà địa chất tìm kiếm hydrocacbon trong các bể trầm tích đã sử dụng phương pháp sắc ký khí để tìm ra những gì có trong hỗn hợp khí. Các phương pháp trước đây có thể phát hiện ra nhiều loại khí hơn, nhưng phương pháp phổ biến và đơn giản nhất khiến hydro và heli không thể phát hiện được. Vì vậy, hydro có thể đã ở đó suốt thời gian qua.
Khi chúng tôi khoan tìm dầu và khí đốt, chúng tôi khoan sâu để lấy mẫu—thường ở độ sâu 1.500 đến 3.000 mét. Nhưng như phát hiện ở Mali cho chúng ta thấy, hydro có thể tồn tại nông hơn nhiều ở độ sâu dưới 500 mét và trong các loại đá khác nhau . Điều đó có nghĩa là bộ dữ liệu hiện tại của chúng tôi bị sai lệch.
Chúng ta sẽ thấy một cơn sốt hydro?
Nó có thể. Một thế hệ các nhà thám hiểm mới đã lùng sục khắp Nam Úc, tìm kiếm những triển vọng tốt. Đó là bởi vì tiểu bang hiện là khu vực tài phán duy nhất của Úc có luật cho phép thăm dò hydro.
Điều đó không có nghĩa là hydro tự nhiên là một người chiến thắng được đảm bảo. Có nhiều điều chúng tôi không biết, chẳng hạn như mức độ phổ biến của nó và mức độ dễ dàng trích xuất. Đây cũng là một trong nhiều lộ trình tiềm năng đang được khám phá để giúp chúng ta hướng tới quá trình khử cacbon và đạt được các mốc bằng không.
Những gì chúng tôi biết là để biến điều này thành hiện thực sẽ có nghĩa là một tâm trí cởi mở—và sẵn sàng thử các phương pháp mới.
