Защо търсенето на чисто гориво се премества под земята

Водородът може да изтече от земята

Мечтата за чист водород вълнува енергийните експерти от години, но производството му се оказва трудно. Много стартиращи компании смятат, че отговорът може да се крие под краката ни, пише The New York Times.

Извън град Тетфорд Майнс, Квебек, в регион, който някога е снабдявал света с азбест, работници сондират под земята в търсене на необичаен и потенциално огромен нов източник на чиста енергия. Стартираща компания, наречена Vema Hydrogen, е пробила два тестови кладенеца в скалната основа, всеки с дълбочина 1000 фута, и започва да инжектира пречистена вода в богатите на желязо скали под тях. Целта е да се предизвика специален вид химична реакция, която в крайна сметка би могла да произведе големи количества водород – гориво с чисто горене, което един ден може да играе жизненоважна роля в борбата с климатичните промени.

„Потенциалът е огромен“, каза Пиер Левин, изпълнителен директор на Vema, докато наблюдаваше екипа за сондиране при работа в един слънчев, но изключително студен пролетен ден. „Подобни скали могат да се намерят по целия свят, достатъчно, за да се произведат милиарди тонове водород.“

Мечтата за чист водород дразни енергийните експерти от десетилетия. Когато се изгаря, водородът излъчва само водна пара. Теоретично той би могъл да се използва вместо изкопаеми горива в кораби, самолети, стоманолеярни или химически заводи – всички индустрии, в които е трудно да се намерят жизнеспособни алтернативи на петрола, газа и въглищата и да се намалят емисиите, причиняващи глобалното затопляне.

Проблемът винаги е бил в производството на този водород.

По-голямата част от водорода, който светът използва днес — главно за торове и рафиниране — се произвежда чрез използване на природен газ в процес, който създава много емисии. През последните години САЩ и други страни инвестираха милиарди долари в опити да произвеждат „зелен“ водород с вятърна и слънчева енергия, но това се оказа трудно и скъпо.

Сега все повече компании смятат, че по-добрият отговор може да се крие под земята. Десетки стартиращи компании се опитват да открият големи резервоари от естествен водород, за които се смята, че съществуват под повърхността. Други, като Vema, се опитват да стимулират процесите, които генерират този водород, без никакви емисии. Това е област, често наричана „геоложки водород“.

Производство на нефт на Suncor близо до Монреал. Водородът има значителен теоретичен потенциал като заместител на изкопаемите горива в индустрии, където е трудно да се намерят решения за намаляване на емисиите, причиняващи глобалното затопляне.

Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената и се образува естествено в земната кора, когато определени богати на желязо минерали реагират с вода и ръждясват. Този процес, известен като серпентинизация, често оставя скали с петнист зелен цвят.

Дълго време много геолози вярваха, че е малко вероятно естественият водород, произведен по този начин, да се натрупва в големи подземни залежи, тъй като миниатюрните молекули биха се изплъзнали през пукнатините в скалите.

Напоследък това общоприето мнение беше опровергано. През 1987 г. работници в Мали копаеха кладенец, който изглеждаше сух, докато един мъж не се приближи прекалено с запалена цигара, предизвиквайки експлозия. Това беше естествен резервоар на водород, който оттогава се използва за производство на електроенергия за близкото село.

Към 2020-те години учените публикуваха статии, в които се оценяваше, че подземните залежи от естествен водород биха могли да задоволят нуждите на света в продължение на стотици години. Едно обещаващо място беше Средноконтиненталният разлом в Северна Америка – огромна формация от богат на желязо базалт, която се простира на 1200 мили от Канзас до Мичиган.

Министерството на енергетиката е изчислило, че геоложкият водород може да се произвежда за по-малко от 1 долар на килограм. Това би било по-евтино от водорода, произведен от изкопаеми горива, и една шеста от сегашната цена на производството на водород от вятърна и слънчева енергия.

Компаниите се надпреварват да намерят горивото. Един от най-добре финансираните стартъпи, Koloma, е събрал 400 милиона долара от инвеститори, включително Amazon и United Airlines, и е пробил проучвателни кладенци в Айова. Австралийската фирма HyTerra търси водород и хелий в Канзас и Небраска.

Райли Кемп, главен изпълнителен директор на HyTerra, заяви, че компанията му намира водород в първите си сондажи, но трябва да проведе тестове, за да провери дали газът ще тече с достатъчно висок дебит, за да си струва производството. Той сравни търсенето с ранните дни на проучването на нефт, когато компаниите пробиваха многобройни сондажи, преди да намерят извори.

Препятствията остават големи. Въпреки че учените са идентифицирали обширни райони, които вероятно са благоприятни за геоложки водород, няма начин да се знае със сигурност какво има там долу без сондиране, което може да бъде скъпо и носи риск от неуспех.

Работата по картографирането и анализа на потенциалните залежи все още е в начален стадий, като някои от най-добрите геоложки данни се събират от компании, които искат да пазят информацията в тайна. Това може да забави откритията, казват експертите, както и трудностите при получаването на разрешителни за проучване или непредвидени странични ефекти върху околната среда.

Политиците започват да забелязват това. През януари губернаторката Гретчен Уитмър, демократ от Мичиган, нареди на държавните агенции да проучат геоложкия водород и да идентифицират пречките пред развитието. ВВС на САЩ проучват геоложкия водород като потенциален енергиен източник за своите бази. Някои законодатели в Конгреса са предложили финансиране, въпреки че технологията все още не получава почти никаква федерална подкрепа, за разлика от други начини за производство на чист водород.

В Квебек Vema планира да прекара остатъка от годината в инжектиране на вода в подземните си тестови кладенци, за да провери дали може да ускори процеса на серпентинизация, който създава естествен водород под земята. Наскоро, през пролетта, екип от сондажници близо до Тетфорд Майнс поставяше тръби в кладенец, докато геолози изследваха скални проби, извадени от земята.

Скалните формации, известни като офиолити, са се образували преди повече от 400 милиона години, когато голяма част от океанската кора на Земята е била изтласкана нагоре. Тези формации са богати на азбест, а Тетфорд Майнс някога е бил известен като световната столица на азбеста, докато рисковете за здравето от този материал не станаха широко известни и мините не бяха затворени.

Те може би са богати и на водород.

Външни експерти казват, че усилията за производство на водород под земята са възможни, но все още не са доказани. Водородът може да изтече от земята. Или невидими микроби могат да погълнат газа, преди той да може да бъде използван. Впръскването на вода в скалите може също да доведе до тяхното набъбване, създавайки риск от деформации на повърхността или земетресения.

Левин, който има образование като минен инженер и геолог, казва, че компанията е подготвена за предизвикателствата при преминаването от лабораторията към полето. „ Всеки, който работи в подземните пластове, знае, че ако очакваш нещата да вървят по учебник от първия път, това няма да се случи“, каза той.

През 2021 г. Левин основава компания, която търси подземни залежи от водород. Но той стига до убеждението, че този подход оставя твърде много на случайността, и три години по-късно основава Vema заедно с Флориан Оселин, френски геохимик, който е пионер в методите за стимулиране на естественото производство на водород.

Vema се надява да започне пълномащабно производство през 2028 г., с цел да произвежда водород, който в крайна сметка може да бъде по-евтин от традиционните форми.

Ако това проработи, въпросът е какво да се прави с горивото. Въпреки че водородът потенциално може да се използва за почти всичко – от задвижване на автомобили до производство на електроенергия – той е известен с това, че е труден за транспортиране и съхранение. Това означава, че всеки геоложки водород вероятно трябва да се използва възможно най-близо до мястото на производство.

Едно предложение е газът да се преобразува в чисто течно гориво за кораби, известно като метанол. През последните години правителствата оказват натиск върху корабните компании да намалят използването на горива на петролна основа и да намалят емисиите си, причиняващи глобалното затопляне. Тъй като е трудно да се задвижват огромни контейнеровози с батерии, много компании разглеждат възможността да използват зелен метанол, произведен от водород и рециклиран въглерод. Но намирането на евтин водород е трудно.

„Цената има значение и хората могат да поемат само до определена степен по-високата цена на чистите горива“, каза Джудсън Уайтсайд, главен изпълнителен директор на StormFisher Hydrogen, компания, която планира да произвежда зелен метанол във Варен, Квебек.

Макар че StormFisher понастоящем възнамерява да произвежда водорода си с възобновяема електроенергия, тя е един от трите местни производители на метанол, които следват подхода на Vema, за да видят дали това се окаже по-евтино.

Други идеи включват използването на водород за производството на устойчиви горива за самолети, по-екологични торове, създаването на стоманолеярни с ниски въглеродни емисии или захранването на местни центрове за данни. Може би най-амбициозният план би бил да се използва геоложки водород за създаване на синтетичен вид метан, който би могъл да замести конвенционалния природен газ за промишлеността или отоплението.