هیدروژن پنهان در پوسته زمین: منبعی برای انرژی ۱۷۰ هزار ساله!

مطالعه‌ای اخیر که در مجله Nature Reviews Earth & Environment منتشر شده است، نشان می‌دهد که پوسته قاره‌ای زمین می‌تواند مقدار قابل توجهی گاز هیدروژن را در خود جای بدهد که معادل نیازهای انرژی انسان‌ها برای حداقل ۱۷۰,۰۰۰ سال خواهد بود. این کشف که به کمک محققانی از دانشگاه آکسفورد، دانشگاه دورهام و دانشگاه تورنتو انجام شده، نشان می‌دهد که هیدروژن طبیعی زمین می‌تواند منبعی امیدبخش و بدون انتشار آلایندگی برای آینده باشد. ظرفیت این منبع به خصوص به دلیل پیش‌بینی افزایش چشمگیر تقاضای جهانی برای هیدروژن در دهه‌های آینده اهمیت بسیاری دارد. با توسعه استراتژی‌های مناسب، استخراج این هیدروژن طبیعی می‌تواند راه حلی پایدار و سازگار با اهداف کربن خنثی فراهم آورد.

اهمیت هیدروژن در جامعه مدرن

هیدروژن نقشی اساسی در صنایع مختلف ایفا می‌کند، به ویژه در تولید کودهایی که تقریباً نیمی از جمعیت جهان را تغذیه می‌کند. همچنین، هیدروژن در بسیاری از طرح‌های پیشنهادی برای گذار به آینده‌ای کربن‌خنثی اهمیت دارد. این عنصر در نقشه‌های انرژی آتی نقش کلیدی دارد، به‌ویژه در شرایطی که کشورها و صنایع در تلاش برای کاهش اثرات کربنی خود هستند. با این حال، روش تولید فعلی هیدروژن، که عمدتاً از هیدروکربن‌ها حاصل می‌شود، منجر به انتشار قابل توجهی از دی‌اکسید کربن می‌شود. به طور دقیق‌تر، تولید هیدروژن حدود ۲.۴ درصد از کل انتشار CO2 جهانی را شامل می‌شود و این سهم با افزایش تقاضا از ۹۰ میلیون تن متریک در سال ۲۰۲۲ به ۵۴۰ میلیون تن در سال ۲۰۵۰، در حال افزایش است. برای مقابله با تاثیرات زیست‌محیطی تولید هیدروژن، ضروری است که به سمت منابع هیدروژن کم‌کربن یا بدون کربن حرکت کنیم.

استراتژی جدید اکتشاف هیدروژن

کلید دست‌یابی به هیدروژن طبیعی به عنوان یک منبع انرژی پاک، توسعه یک استراتژی اکتشافی مؤثر است. در این مطالعه، تیم تحقیق یک رویکرد نظام‌مند برای شناسایی نواحی غنی از هیدروژن در پوسته زمین ارائه کرده است. پروفسور جان گلیاس از دانشگاه دورهام بیان می‌کند: “ما استراتژی اکتشافی موفقی برای هلیوم توسعه داده‌ایم و می‌توان رویکرد مشابهی برای هیدروژن اتخاذ کرد.” این استراتژی شامل درک شرایط زمین‌شناسی است که اجازه می‌دهند هیدروژن تجمع یابد، چگونگی انتقال آن در سنگ‌ها و عوامل حفظ یا تخریب آن.

یافته‌ها نشان می‌دهند که تجمعات هیدروژن در پوسته زمین محدود به چند نقطه نادر نیستند بلکه در انواع مختلفی از شرایط زمین‌شناسی قابل شناسایی هستند. با شناسایی این منابع، می‌توانیم به منابع جدید و قابل توجهی از انرژی پاک دست یابیم. با این حال، چالش اصلی در درک و تکرار شرایط مناسب برای استخراج هیدروژن به صورت اقتصادی نهفته است.

چالش‌های حفظ هیدروژن در پوسته زمین

یکی از چالش‌های کلیدی که محققان به آن اشاره کرده‌اند، نقش میکروب‌های زیرزمینی است که می‌توانند هیدروژن را به عنوان منبع غذایی مصرف کنند. پروفسور باربارا شرود لولار از دانشگاه تورنتو می‌گوید: “میکروب‌های زیرزمینی به راحتی بر هیدروژن تغذیه می‌کنند.” این امر نشان‌دهنده ضرورت اجتناب از محیط‌هایی است که در آن‌ها میکروب‌ها با گاز هیدروژن در تماس قرار می‌گیرند. این تماس می‌تواند منجر به از دست دادن هیدروژن و کاهش قابلیت اقتصادی این تجمعات شود. مطالعه تأکید می‌کند بر حفظ هیدروژن در فرم طبیعی و متمرکز آن تا از آن به عنوان یک منبع انرژی قابل اعتماد استفاده شود.

حفظ هیدروژن در تجمعات اقتصادی نیاز به تعادل دقیقی از شرایط زمین‌شناسی و میکروبی دارد. با درک چگونگی اجتناب از تداخل میکروبی و حفظ شرایط محیطی مناسب، محققان می‌توانند شانس‌های موفقیت استخراج هیدروژن را افزایش دهند. تلاش‌های تیم تحقیق برای نقشه‌برداری از این متغیرها، در توسعه یک استراتژی عملی و تکرارپذیر برای اکتشاف هیدروژن بسیار مهم خواهد بود.

دست‌یابی به آینده‌ای کربن‌کم‌هیدروژن

مطالعه نشان می‌دهد که پتانسیل هیدروژن طبیعی زمین بسیار وسیع است. با ترکیب عناصر مناسب – از جمله انواع سنگ‌ها، تاریخچه زمین‌شناسی و شرایطی که اجازه می‌دهند هیدروژن تجمع یابد – این تیم تحقیق believes believes که می‌توانند یک منبع هیدروژن کم‌کربن و تجاری رقابتی را کشف کنند. پروفسور کریس بالنتین از دانشگاه آکسفورد می‌گوید: “یک دستور کار موفق برای اکتشاف که قابل تکرار باشد، یک منبع هیدروژن کم‌کربن و تجاری رقابتی را باز خواهد کرد که به‌طور قابل توجهی به انتقال انرژی کمک می‌کند؛ ما تجربه لازم برای ترکیب این عناصر و یافتن این دستور را داریم.

نویسندگان این مطالعه همچنین شرکت Snowfox Discovery Ltd. را تأسیس کرده‌اند که به کشف و شناسایی تجمعات طبیعی هیدروژن پرداخته و در پی بهره‌برداری از این منبع وسیع هستند؛ منبعی که می‌تواند نقشی حیاتی در تأمین نیازهای انرژی جهانی داشته باشد و در عین حال انتشار کربن را به طور قابل توجهی کاهش دهد. با روش‌ها و تکنولوژی‌های اکتشافی مناسب، هیدروژن طبیعی می‌تواند در جستجوی راه‌حل‌های پاک و پایدار، تغییر دهنده قواعد بازی باشد.