За оцінками вчених, цих резервуарів вистачить для забезпечення енергетичних потреб людства протягом десятків тисяч років. Виклик полягає в тому, щоб знайти ці накопичення в конкретних місцях і розробити ефективні методи видобутку, пише 24 Канал з посиланням на Live Science.
Дивіться також Стартап стверджує, що перетворив ртуть на золото за допомогою термоядерного синтезу
Що потрібно знати про природний водень в енергетиці?
Перший випадок виявлення природного водню стався випадково в 1987 році в селі Буракебугу в Малі. Працівник запалив сигарету біля нової водяної свердловини, що спричинило вибух через хмари займистого водню, які виходили з газового резервуару під землею. Спочатку свердловину законсервували, але в 2011 році нафтогазова компанія вирішила перевірити, чи можна видобувати цей водень комерційно. Уже через рік село отримало електростанцію на водні, яка працює й досі.
Це відкриття повністю змінило уявлення науковців про природний водень. Раніше вважалося, що водень занадто легкий і реактивний, щоб накопичуватися в земній корі подібно до викопного палива. Водень, змішаний з киснем у паливних елементах, може виробляти електрику без викидів парникових газів, залишаючи лише тепло та воду як побічні продукти.
Хоча людство вже давно дивиться в бік водню як перспективного джерела енергії та навіть створило автомобілі, які живляться воднем, технологія так і не змогла стати масовою. Прогнозується, що попит на водень зросте в п'ять разів до 2050 року для виробництва мікроелектроніки, промисловості та живлення транспорту й будівель. Але чи зможе він замінити інші види енергетики, незрозуміло.
Компанії з розвідки ресурсів активно шукають резервуари природного водню, який також називають "золотим" воднем. Тим часом учені нещодавно виявили ключові умови, необхідні для формування таких накопичень. Завдяки цим знанням тепер стає можливо передбачати конкретні місця його скупчення, а отже природне виробництво водню може стати реальністю.
Скільки водню приховано в надрах?
Континентальна кора Землі виробила достатньо водню за останній мільярд років, щоб задовольнити поточні енергетичні потреби суспільства протягом 170 тисяч років, кажуть дослідники. Хоча значна частина цього водню втекла в атмосферу, ця цифра демонструє масштаби природного виробництва газу. Деякі оцінки подвоюють цю цифру, адже офіоліти – шматки океанічної кори, які опинилися на континентальній корі – можуть виробляти стільки ж водню.
У 2024 році дослідники підрахували, що планета містить 6,2 трильйона тон водню – у 26 разів більше, ніж відомих запасів нафти. Місцезнаходження цих запасів здебільшого невідоме. Більшість, ймовірно, знаходиться занадто глибоко або далеко від берега для доступу, а деякі резервуари можуть бути занадто малими для рентабельного видобутку.
Однак науковці підкреслюють, що нам потрібно знайти лише мізерну частину, адже лише 2% від загального запасу водню могли б замінити сучасне викопне паливо на 200 років.
Природний водень, на відміну від виробленого промисловим способом, має вбудоване сховище, оскільки залишається в земній корі. Він також має значно менший вуглецевий слід, адже викиди виникають лише під час видобутку.
Які умови потрібні для формування резервуарів?
У січні 2025 року вчені опублікували карту, яка показує, де можуть існувати водневі резервуари в 48 штатах США, писало видання Live Science. Дослідники використали дані гравітаційних і магнітних сигналів для оцінки складу порід у земній корі та визначення місць міграції водню під землею.
Карта показує, де можна знайти резервуари водню в 48 штатах США / Фото Геологічна служба США
Для формування водневого резервуару потрібні шість геологічних умов:
- По-перше, регіон повинен мати достатньо ґрунтових вод.
- По-друге, необхідні породи, що виробляють водень. Вимога наявності води обмежує виробництво водню верхніми 16 кілометрами кори. Найкращими породами для виробництва водню є багаті на залізо породи, такі як базальт і габро. Мантія Землі нагріває ґрунтові води, утворюючи пару, яка реагує із залізом і генерує водень. Також підходять породи, багаті на уран і торій, включаючи граніти, які можуть запускати радіоліз води – процес розщеплення води на кисень і водень.
- Третя умова – породи-джерела мають бути дуже гарячими, від 250 до 300 градусів Цельсія, що гарантує швидкі темпи реакції.
- По-четверте, регіон повинен мати резервуарні породи, які можуть утримувати водень після його виробництва та міграції через кору. Зазвичай це пористі пісковики, хоча інші типи порід теж підходять, якщо вони сильно фрагментовані.
- П'ята умова – наявність непроникної "печатки", яка затримує газ усередині резервуару. Ідеально підходять сланці або сіль над пористою породою. Важливо, щоб печатка існувала під час виробництва водню, інакше газ витікає в атмосферу.
- Шоста умова – мінімальна мікробна активність у місцях генерації та накопичення водню, оскільки мікроби споживають його.
Які перспективи у природного водню?
Науковці також досліджують водневі родовища в Омані, де є офіоліти. Геологи з Університету Колорадо проводять пілотний проект у країні для перевірки можливості стимульованого виробництва водню. Цей метод передбачає закачування води в земну кору для запуску реакцій гідратації або радіолізу.
Рік тому фахівці водневої індустрії скептично ставилися до того, що стимульоване виробництво водню коли-небудь реалізується. Але тепер спостерігаються значні зміни в настроях.
Якщо вдасться знайти природний водень і видобувати його, газ може зменшити викиди в багатьох секторах. Наприклад, велика кількість водню знаходиться в шахтах, де люди бурять найглибше в кору, тому газ може живити гірничі операції. Природний водень також може скоротити викиди від таких галузей, як виробництво добрив.
Що це означатиме для клімату?
Природний водень не вирішить кліматичну кризу повністю, але може пом'якшити деякі ризики. Він має бути однією з багатьох стратегій.
Оскільки при використанні водню як палива утворюється лише вода, без викидів вуглекислого газу, це робить його особливо привабливою альтернативою викопним паливам для декарбонізації економіки. Вважається, що він може забезпечити скорочення викидів на 91-94% порівняно з традиційними викопними технологіями.
Найкраще те, що водень може замінити викопні палива у промислових процесах, які важко електрифікувати, зокрема у виробництві сталі та цементу. Ці галузі є одними з найбільших джерел викидів.
Цей газ також може використовуватися для балансування електричної мережі та як сезонний акумулятор енергії.
Питання економіки
Ключові питання для компаній – чи виправдають переваги розробки резервуарів природного водню витрати на будівництво виробничих заводів на місці або транспортування газу до галузей, які його потребують.
Якщо родовище знаходиться в віддаленому місці, навіть велике газове поле може бути не варте розробки через високі витрати на доставку водню на ринок.
Проте загалом експерти налаштовані оптимістично. В США вже пробурено більше 12 свердловин, і вони демонструють значну кількість водню.