ذخایر عظیم هیدروژن پاک: منبع انرژی زمین به مدت ۱۷۰,۰۰۰ سال!

کشفیات اخیر نشان می‌دهد که ذخایر هیدروژنی در نقاط مختلف جهان، از جمله حداقل ۳۰ ایالت آمریکا، دفن شده‌اند.

نویسنده: ساشا پار و لایوساینس

یافتن ذخایر هیدروژن در پوسته زمین می‌تواند به تسریع انتقال انرژی به سمت منابع تجدیدپذیر کمک کند.
عکس: سایمون داکس/آلامی استوک

کشف‌های اخیر نشان می‌دهد که هیدروژن در نقاط بسیاری از جهان، از جمله در دست کم ۳۰ ایالت آمریکا، در زیر زمین ذخیره شده است. یافتن این ذخایر می‌تواند به تسریع انتقال جهانی از سوخت‌های فسیلی کمک کند. با این حال، تا به امروز، زمین‌شناسان تنها درک پراکنده‌ای از چگونگی شکل‌گیری انباشت‌های بزرگ هیدروژن و محل‌یابی آن‌ها داشتند.

کریس بالنتین، استاد و رییس گروه ژئوشیمی در دانشگاه آکسفورد و نویسنده اصلی یک مقاله مروری جدید درباره تولید هیدروژن در پوسته زمین، در ایمیلی به لایوساینس گفت: “بازی فعلی این است که متوجه شویم هیدروژن در کجا آزاد، انباشت و حفظ شده است.”

انتشار مقالات علمی و فناوری

اگر از این مقاله لذت می‌برید، لطفاً با اشتراک‌گذاری و حمایت از روزنامه‌نگاری علمی ما، به آینده داستان‌های تاثیرگذار درباره کشفیات و ایده‌های در حال شکل‌گیری جهان کمک کنید.

مقاله جدید بالنتین به سوالات فوق پاسخ می‌دهد. بر اساس گفته نویسندگان، پوسته زمین در طول یک میلیارد سال گذشته، به اندازه کافی هیدروژن تولید کرده است که نیازهای فعلی انرژی ما را به مدت ۱۷۰,۰۰۰ سال تامین کند. اما هنوز مشخص نیست که چقدر از این هیدروژن می‌تواند به‌طور دسترسی و با سودآوری استخراج شود.

در این بررسی جدید، که در روز سه‌شنبه (۱۳ مه) در مجله Nature Reviews Earth and Environment منتشر شد، محققان فهرست “ترکیبات” شرایط زمین‌شناسی که به تولید و انباشت گاز هیدروژن طبیعی زیر زمین کمک می‌کند را ایجاد کرده‌اند، تا عبارت از جستجو برای ذخایر آسان‌تر شود.

بالنتین افزود: “شرایط خاص برای انباشت و تولید گاز هیدروژن را تعدادی از شرکت‌های اکتشافی (مثلاً کولما، با سرمایه‌گذاری یک کنسرسیوم تحت سرپرستی صندوق انرژی برکت بیل گیتس، های تررا تأمین شده توسط فور تسکیو، و اسنوفاکس، تأمین شده توسط بی‌پی و ریو تینتو) به دقت بررسی می‌کنند و این برای محیط‌های زمین‌شناسی مختلف متفاوت خواهد بود.”

ایجاد ذخایر طبیعی هیدروژن

ذخایر طبیعی هیدروژن برای شکل‌گیری به سه عنصر کلیدی نیاز دارند: یک منبع هیدروژن، سنگ‌های ذخیره و مهر و موم‌های طبیعی که گاز را زیر زمین محبوس می‌کنند. بیش از دوازده فرآیند طبیعی می‌تواند هیدروژن تولید کند، ساده‌ترین آن یک واکنش شیمیایی است که آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند و هر نوع سنگی که حداقل یکی از این فرآیندها را دارد، یک منبع پتانسیل هیدروژن است.

بالنتین توضیح داد: “یکی از جاهایی که توجه زیادی را جلب کرده، کانزاس است، جایی که ویژگی‌ای به نام شکاف میان قاره‌ای، که حدود ۱ میلیارد سال پیش شکل گرفته، انباشت بزرگی از سنگ‌ها (بیشتر بازالت‌ها) را ایجاد کرده که می‌تواند واکنش دهد و هیدروژن تولید کند.” او افزوده، “در حال حاضر در جستجوی سازه‌های زمین‌شناسی هستیم که ممکن است هیدروژن تولید شده را محبوس و انباشت کرده باشند.”

به گفته نویسندگان این بررسی، درک عمومی از چگونگی آزاد شدن سایر گازها از سنگ‌ها به زیر زمین، پیشنهاد می‌کند که فشار تکتونیکی و جریان حرارت بالا ممکن است هیدروژن را عمیقاً درون پوسته زمین آزاد کند. بالنتین افزود: “این به هیدروژن کمک می‌کند که به سطح نزدیک‌تر بیاید جایی که ممکن است انباشت شود و یک منبع تجاری به وجود آورد.”

کشف ذخایر هیدروژن در مکان‌های مختلف زمین‌شناسی

بر اساس نتایج این بررسی، انواع مختلفی از زمینه‌های زمین‌شناسی مشترک می‌تواند برای شرکت‌های اکتشافی امیدوارکننده باشد، از جمله کمپلکس‌های اوفیولیت، نواحی آتشفشانی بزرگ و کمربندهای سنگ سبز آرکائی.

منظره‌ای اوفیولیتی در استان سوندریو ایتالیا. این سنگ‌ها غنی از آهن هستند که رنگ قرمز قهوه‌ای به آن‌ها می‌دهد.
عکس: میکله دآمیکو/سوپر اسکای۷۷/گتی ایمیجز

اوفیولیت‌ها تکه‌هایی از پوسته زمین و پوشش بالایی هستند که زمانی زیر اقیانوس قرار داشتند، اما بعداً بر روی زمین قرار گرفتند. در سال ۲۰۲۴، محققان یک ذخیره هیدروژن عظیم را در یک مجموعه اوفیولیت در آلبانی کشف کردند. سنگ‌های آتشفشانی سنگ‌هایی هستند که از ماگما یا لاوا جامد شده‌اند و کمربندهای سنگ سبز آرکائی، تشکیل‌هایی به سن تا ۴ میلیارد سال هستند که با مواد معدنی سبز مانند کلرویت و آکینولیت مشخص می‌شوند.

شرایط مورد بحث در این بررسی، اصول اولیه اکتشاف هیدروژن به شمار می‌رود، که جان گُلایاس، یک استاد در زمینه انرژی‌های ژئوترمال و ذخیره کربن در دانشگاه درهم در بریتانیا، در بیانیه‌ای اشاره کرده است. این پژوهش مواد کلیدی را برای شرکت‌ها در نظر می‌گیرد که باید هنگام توسعه استراتژی‌های اکتشافی، شامل فرآیندهایی که می‌تواند هیدروژن را در زیر زمین منتقل یا نابود کند، در نظر بگیرند.

باربارا شروود لولار، یکی از نویسندگان همکار، که استاد علوم زمین در دانشگاه تورنتو است، گفت: “ما می‌دانیم که میکروب‌های زیرزمینی به راحتی از هیدروژن تغذیه می‌کنند.” بنابراین محیط‌هایی که باکتری‌ها می‌توانند با سنگ‌های تولید کننده هیدروژن در تماس باشند، ممکن است مکان‌های مناسبی برای یافتن ذخایر نباشند.

هیدروژن همچنین برای تولید مواد شیمیایی کلیدی صنعتی مانند متانول و آمونیاک که بخشی از اکثر کودها هستند، استفاده می‌شود. این گاز می‌تواند به انتقال از سوخت‌های فسیلی نیز کمک کند، زیرا هیدروژن می‌تواند هم خودروها و هم نیروگاه‌ها را تغذیه کند. اما هیدروژن امروز از هیدروکربن‌ها تولید می‌شود، به این معنی که تولید این گاز با انتشار کربن زیادی همراه است. “هیدروژن پاک” از ذخایر زیرزمینی دارای ردپای کربن بسیار کوچک‌تری است، زیرا به طور طبیعی اتفاق می‌افتد.

بالنتین بیان کرد: “پوسته زمین هیدروژن زیادی تولید می‌کند” و اکنون سؤالات این است که چگونه می‌توان فهرست ترکیبات را دنبال کرد تا آن را بیابیم.

حق کپی ۲۰۲۵ لایوساینس، یک شرکت در آینده. تمامی حقوق محفوظ است. این ماده ممکن است منتشر نشود، پخش نشود، دوباره نوشته نشود یا توزیع نشود.

منبع