Директора по исследованиям Национального центра научных исследований Франции Жак Пиронон и Филипп Де Донато оценивали количество метана в недрах горного бассейна Лотарингии, используя “первый в мире” специализированный зонд, способный анализировать газы, растворенные в воде горных пород глубоко под землей, сообщает CNN.
На глубине пары сотен метров зонд обнаружил низкую концентрацию водорода. “Это не было для нас настоящим сюрпризом”, - рассказал Пиронон CNN; обычно небольшие количества находят вблизи поверхности скважины. Но по мере того, как зонд погружался глубже, концентрация возрастала. На глубине 1100 метров этот показатель составлял 14%, на высоте 1250 метров - 20%.
По словам Пиронона, это было удивительно. Это указывало на наличие под ним большого резервуара с водородом. Ученые провели расчеты и подсчитали, что месторождение может содержать от 6 до 250 миллионов метрических тонн водорода.
По словам Пиронона, эти цифры могут сделать его одним из крупнейших месторождений “белого водорода”, когда-либо обнаруженных. Находка помогла подогреть и без того лихорадочный интерес к газу.
Пиронон и Де Донато следующим шагом планируют пробурить скважину глубиной до 3000 метров, чтобы получить более четкое представление о том, сколько именно там содержится белого водорода.
Предстоит пройти долгий путь, но было бы иронично, если бы этот регион – некогда один из ключевых производителей угля в Западной Европе – стал эпицентром новой индустрии производства белого водорода.
Белый водород – также называемый “природным”, “золотым” или “геологическим” водородом – образуется естественным образом или присутствует в земной коре и стал чем-то вроде климатического святого грааля, поясняет CNN.
При сжигании водород производит только воду, что делает его очень привлекательным в качестве потенциального источника чистой энергии для таких отраслей, как авиация, судоходство и сталелитейная промышленность, которым требуется так много энергии, что ее практически невозможно обеспечить с помощью возобновляемых источников, таких как солнце и ветер.
Но хотя водород является самым распространенным элементом во Вселенной, он обычно существует в сочетании с другими молекулами. В настоящее время коммерческий водород производится энергоемким способом, почти полностью использующим ископаемое топливо.
Цветовая радуга используется в качестве сокращения для обозначения различных типов водорода. “Серый” производится из газообразного метана, а “коричневый” - из угля. “Голубой” водород - это то же самое, что и серый, но образующееся при нагревании планеты загрязнение улавливается до того, как оно попадает в атмосферу, рассказывает CNN.
Наиболее перспективным с точки зрения климата является “зеленый” водород, получаемый с использованием возобновляемых источников энергии для расщепления воды. Однако производство остается мелкосерийным и дорогостоящим.
Вот почему интерес к «белому» водороду, потенциально богатому, неиспользованному источнику экологически чистой энергии, возрос за последние несколько лет.
“Если бы вы спросили меня четыре года назад, что я думаю о природном водороде, я бы ответил вам: ”О, его не существует", - признается Джеффри Эллис, геохимик из Геологической службы США. “Водород где-то там есть, мы знаем, что он где-то рядом”, - сказал он, но ученые считали, что большие скопления невозможны.
Потом он узнал о Мали. Можно утверждать, что катализатор нынешнего интереса к белому водороду можно проследить в этой западноафриканской стране. В 1987 году в деревне Буракебугу бурильщик получил ожоги после того, как неожиданно взорвалась скважина с водой, когда он перегнулся через ее край, куря сигарету. Скважина была быстро закупорена и заброшена до 2011 года, когда нефтегазовая компания отключила ее от сети и, как сообщается, обнаружила, что она производит газ, состоящий на 98% из водорода. Водород использовался для нужд деревни, и более десяти лет спустя он все еще производится.
Когда в 2018 году появилось исследование, посвященное скважине, оно привлекло внимание научного сообщества, включая Эллиса. Его первоначальной реакцией было то, что с исследованием, должно быть, что-то не так, “потому что мы просто знаем, что этого не может быть”. Затем разразилась пандемия, и у него появилось свободное время, чтобы начать копать. Чем больше он читал, тем больше понимал: “мы просто не искали этого, мы искали не в тех местах”.
Недавние открытия волнуют Эллиса, который работает геохимиком-нефтяником с 1980-х годов. Он был свидетелем стремительного роста индустрии добычи сланцевого газа в США, который произвел революцию на энергетическом рынке. “Теперь, - сказал он, - мы находимся в том, что, как я думаю, вероятно, является второй революцией”.
Белый водород “очень многообещающий”, согласилась Изабель Моретти, научный сотрудник Университета По и дез Пей де л'Адур и Университета Сорбонны и эксперт по белому водороду.
“Теперь вопрос больше не в ресурсах... а в том, где найти большие экономические резервы”, - сказала она CNN.
Десятки процессов генерируют белый водород, но все еще существует некоторая неопределенность в отношении того, как образуются крупные природные залежи.
Геологи, как правило, сосредотачиваются на “серпентинизации”, когда вода вступает в реакцию с богатыми железом породами с образованием водорода, и “радиолизе”, разрушении молекул воды под действием излучения.
Месторождения белого водорода были обнаружены по всему миру, в том числе в США, Восточной Европе, России, Австралии, Омане, а также во Франции и Мали.
Некоторые из них были обнаружены случайно, другие – в результате поиска подсказок, таких как особенности ландшафтов, которые иногда называют “волшебными кругами” - неглубокими эллиптическими углублениями, из которых может вытекать водород.
По оценкам Эллиса, во всем мире могут существовать десятки миллиардов тонн белого водорода. По его словам, это было бы значительно больше, чем 100 миллионов тонн водорода в год, которые производятся в настоящее время, и 500 миллионов тонн, которые, по прогнозам, будут производиться ежегодно к 2050 году.
“Большая часть этого почти наверняка будет находиться в очень небольших скоплениях или очень далеко от берега, или просто слишком глубоко, чтобы добыча была экономически выгодной”, - сказал он. Но если удастся найти и произвести всего 1%, это обеспечит 500 миллионов тонн водорода на 200 лет, добавил он.
Это заманчивая перспектива для множества стартапов.
Австралийская компания Gold Hydrogen в настоящее время ведет бурение на полуострове Йорк в Южной Австралии. Она нацелилась на это место после того, как прочесал государственные архивы и обнаружила, что еще в 1920-х годах там было пробурено несколько скважин с очень высокой концентрацией водорода. Старатели, интересовавшиеся только ископаемым топливом, отказались от них.
Предстоит провести дополнительные испытания и бурение, но компания может приступить к ранней добыче, возможно, в конце 2024 года, сообщает CNN.
Некоторые стартапы видят сногсшибательные инвестиции. Стартап по производству белого водорода Koloma, базирующийся в Денвере, привлек 91 миллион долларов от инвесторов, включая основанную Биллом Гейтсом инвестиционную компанию Breakthrough Energy Ventures, хотя компания по-прежнему хранит молчание о том, где именно в США она ведет бурение и когда планирует приступить к коммерциализации.
Другая денверская компания, Natural Hydrogen Energy, основанная геохимиком Вячеславом Згонником, завершила разведочную водородную скважину в Небраске в 2019 году и планирует строительство новых скважин. Мир “очень близок к первым коммерческим проектам”, - заявил Згонник CNN.
“Природный водород - это решение, которое позволит нам ускорить работу по борьбе с изменением климата”, - отметил он.
Задачей для этих предприятий и ученых будет воплощение гипотетических обещаний в коммерческую реальность.
“Может наступить период в десятилетия, когда будет много проб, ошибок и фальстартов”, - сказал Эллис. Но скорость жизненно важна. “Если нам потребуется 200 лет, чтобы освоить этот ресурс, то на самом деле от этого будет не так уж много пользы”.
Но многие стартапы настроены оптимистично. Некоторые предсказывают годы, а не десятилетия, до коммерциализации. “У нас есть все необходимые технологии, которые нам нужны, с некоторыми незначительными изменениями”, - сказал Згонник.
Проблемы остаются. В некоторых странах препятствием являются нормативные акты. Затраты также необходимо рассчитать. Согласно расчетам, основанным на скважине в Мали, производство белого водорода может стоить около 1 доллара за килограмм – по сравнению примерно с 6 долларами за килограмм зеленого водорода. Но белый водород может быстро подорожать, если крупные месторождения потребуют более глубокого бурения.