По оценкам ученых, этих резервуаров хватит для обеспечения энергетических потребностей человечества в течение десятков тысяч лет. Вызов заключается в том, чтобы найти эти накопления в конкретных местах и разработать эффективные методы добычи, пишет 24 Канал со ссылкой на Live Science.
Смотрите также Стартап утверждает, что превратил ртуть в золото с помощью термоядерного синтеза
Что нужно знать о природном водороде в энергетике?
Первый случай обнаружения природного водорода произошел случайно в 1987 году в селе Буракебугу в Мали. Работник зажег сигарету возле новой водяной скважины, что повлекло взрыв из-за облаков воспламеняющегося водорода, которые выходили из газового резервуара под землей. Сначала скважину законсервировали, но в 2011 году нефтегазовая компания решила проверить, можно ли добывать этот водород коммерчески. Уже через год село получило электростанцию на водороде, которая работает до сих пор.
Это открытие полностью изменило представление ученых о природном водороде. Ранее считалось, что водород слишком легкий и реактивный, чтобы накапливаться в земной коре подобно ископаемому топливу. Водород, смешанный с кислородом в топливных элементах, может производить электричество без выбросов парниковых газов, оставляя только тепло и воду как побочные продукты.
Хотя человечество уже давно смотрит в сторону водорода как перспективного источника энергии и даже создало автомобили, которые питаются водородом, технология так и не смогла стать массовой. Прогнозируется, что спрос на водород вырастет в пять раз до 2050 года для производства микроэлектроники, промышленности и питания транспорта и зданий. Но сможет ли он заменить другие виды энергетики, непонятно.
Компании по разведке ресурсов активно ищут резервуары природного водорода, который также называют "золотым" водородом. Между тем ученые недавно обнаружили ключевые условия, необходимые для формирования таких накоплений. Благодаря этим знаниям теперь становится возможно предсказывать конкретные места его скопления, а значит естественное производство водорода может стать реальностью.
Сколько водорода скрыто в недрах?
Континентальная кора Земли произвела достаточно водорода за последний миллиард лет, чтобы удовлетворить текущие энергетические потребности общества в течение 170 тысяч лет, говорят исследователи. Хотя значительная часть этого водорода убежала в атмосферу, эта цифра демонстрирует масштабы природного производства газа. Некоторые оценки удваивают эту цифру, ведь офиолиты – куски океанической коры, которые оказались на континентальной коре – могут производить столько же водорода.
В 2024 году исследователи подсчитали, что планета содержит 6,2 триллиона тонн водорода – в 26 раз больше, чем известных запасов нефти. Местонахождение этих запасов в основном неизвестно. Большинство, вероятно, находится слишком глубоко или далеко от берега для доступа, а некоторые резервуары могут быть слишком малыми для рентабельной добычи.
Однако ученые подчеркивают, что нам нужно найти лишь мизерную часть, ведь только 2% от общего запаса водорода могли бы заменить современное ископаемое топливо на 200 лет.
Природный водород, в отличие от произведенного промышленным способом, имеет встроенное хранилище, поскольку остается в земной коре. Он также имеет значительно меньший углеродный след, ведь выбросы возникают только во время добычи.
Какие условия нужны для формирования резервуаров?
В январе 2025 года ученые опубликовали карту, которая показывает, где могут существовать водородные резервуары в 48 штатах США, писало издание Live Science. Исследователи использовали данные гравитационных и магнитных сигналов для оценки состава пород в земной коре и определения мест миграции водорода под землей.
Карта показывает, где можно найти резервуары водорода в 48 штатах США / Фото Геологическая служба США
Для формирования водородного резервуара нужны шесть геологических условий:
- Во-первых, регион должен иметь достаточно грунтовых вод.
- Во-вторых, необходимы породы, производящие водород. Требование наличия воды ограничивает производство водорода верхними 16 километрами коры. Наилучшими породами для производства водорода являются богатые железом породы, такие как базальт и габбро. Мантия Земли нагревает грунтовые воды, образуя пар, который реагирует с железом и генерирует водород. Также подходят породы, богатые ураном и торием, включая граниты, которые могут запускать радиолиз воды – процесс расщепления воды на кислород и водород.
- Третье условие – породы-источники должны быть очень горячими, от 250 до 300 градусов Цельсия, что гарантирует быстрые темпы реакции.
- В-четвертых, регион должен иметь резервуарные породы, которые могут удерживать водород после его производства и миграции через кору. Обычно это пористые песчаники, хотя другие типы пород тоже подходят, если они сильно фрагментированы.
- Пятое условие – наличие непроницаемой "печати", которая задерживает газ внутри резервуара. Идеально подходят сланцы или соль над пористой породой. Важно, чтобы печать существовала во время производства водорода, иначе газ утекает в атмосферу.
- Шестое условие – минимальная микробная активность в местах генерации и накопления водорода, поскольку микробы потребляют его.
Какие перспективы у природного водорода?
Ученые также исследуют водородные месторождения в Омане, где есть офиолиты. Геологи из Университета Колорадо проводят пилотный проект в стране для проверки возможности стимулированного производства водорода. Этот метод предполагает закачку воды в земную кору для запуска реакций гидратации или радиолиза.
Год назад специалисты водородной индустрии скептически относились к тому, что стимулированное производство водорода когда-нибудь реализуется. Но теперь наблюдаются значительные изменения в настроениях.
Если удастся найти природный водород и добывать его, газ может уменьшить выбросы во многих секторах. Например, большое количество водорода находится в шахтах, где люди бурят глубже всего в кору, поэтому газ может питать горные операции. Природный водород также может сократить выбросы от таких отраслей, как производство удобрений.
Что это будет означать для климата?
Природный водород не решит климатический кризис полностью, но может смягчить некоторые риски. Он должен быть одной из многих стратегий.
Поскольку при использовании водорода в качестве топлива образуется только вода, без выбросов углекислого газа, это делает его особенно привлекательной альтернативой ископаемым топливам для декарбонизации экономики. Считается, что он может обеспечить сокращение выбросов на 91-94% по сравнению с традиционными ископаемыми технологиями.
Лучше всего то, что водород может заменить ископаемые топлива в промышленных процессах, которые трудно электрифицировать, в частности в производстве стали и цемента. Эти отрасли являются одними из крупнейших источников выбросов.
Этот газ также может использоваться для балансировки электрической сети и как сезонный аккумулятор энергии.
Вопрос экономики
Ключевые вопросы для компаний – оправдывают ли преимущества разработки резервуаров природного водорода расходы на строительство производственных заводов на месте или транспортировки газа в отрасли, которые в нем нуждаются.
Если месторождение находится в отдаленном месте, даже большое газовое поле может быть не стоит разработки из-за высоких затрат на доставку водорода на рынок.
Однако в целом эксперты настроены оптимистично. В США уже пробурено более 12 скважин, и они демонстрируют значительное количество водорода.