Μια πρωτοποριακή επιστημονική μελέτη αποκάλυψε τεράστια αποθέματα φυσικού υδρογόνου κάτω από τον φλοιό της Γης, προσφέροντας μια ενδεχομένως επαναστατική πηγή καθαρής ενέργειας που θα μπορούσε να τροφοδοτήσει τον πλανήτη για χιλιάδες χρόνια.
Μια σημαντική εξέλιξη έχει καταγραφεί στην αναζήτηση λύσεων βιώσιμης ανακάλυψης, μετά την πρόσφατη ανακάλυψη τεράστιων φυσικών αποθεμάτων υδρογόνου κάτω από την επιφάνεια της Γης.
Σύμφωνα με μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Reviews, τα αρχαία αυτά κοιτάσματα υδρογόνου, θα μπορούσαν να δώσουν ενέργεια στον πλανήτη για 170.000 χρόνια, προσφέροντας μια υποσχόμενη λύση για τον περιορισμό των εκπομπών άνθρακα.
Την μελέτη πραγματοποίησαν ερευνητές από το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, του Ντάραμ και του Τορόντο, επισημαίνοντας την προοπτική εκμετάλλευσης αυτού του πόρου, ως μια πιο καθαρή εναλλακτική στις σημερινές μεθόδους παραγωγής υδρογόνου, οι οποίες βασίζονται κυρίως στα ορυκτά καύσιμα.
Επανάσταση στην παραγωγή υδρογόνου
Το υδρογόνο θεωρείται “φάρος ελπίδας” για την μετάβαση στην πράσινη ενέργεια, λόγω των καθαρών καυσίμων του. Όταν χρησιμοποιείται ως καύσιμο, το υδρογόνο εκπέμπει μόνο νερό, κάνοντάς το μια ιδανική επιλογή για τον περιορισμό των αερίων του θερμοκηπίου. Ωστόσο, οι σημερινές μέθοδοι παραγωγής υδρογόνου, περιλαμβάνουν κυρίως τη μετατροπή φυσικού αερίου, μια διαδικασία με υψηλό ανθρακικό αποτύπωμα.
Η μελέτη προτείνει μια πρωτοποριακή αλλαγή, με την εκμετάλλευση του φυσικού υδρογόνου που παράγεται απευθείας από τον φλοιό της Γης. Η μελέτη αναγνωρίζει δύο κυρίαρχους μηχανισμούς παραγωγής φυσικού υδρογόνου.
Ο πρώτος περιλαμβάνει αντιδράσεις νερού – πετρωμάτων, όπου το νερό αλληλεπιδρά με πετρώματα πλούσια σε σίδηρο, όπως ο περιδοτίτης. Οι αντιδράσεις αυτές, οξειδώνουν τον σίδηρο και διασπούν τα μόρια του νερού, απελευθερώνοντας αέριο υδρογόνο κατά τη διεργασία.
Ο δεύτερος μηχανισμός, γνωστός ως ραδιόλυση, περιλαμβάνει τη ραδιενεργό αποσύνθεση στοιχείων όπως το ουράνιο, το θόριο και το κάλιο, σε πετρώματα του φλοιού.
Η αποσύνθεση αυτή, εκπέμπει ακτινοβολία που διασπά τα κοντινά μόρια του νερού, παράγοντας και πάλι, υδρογόνο.
Αν και οι διεργασίες αυτές, πραγματοποιούνται στη διάρκεια εκτεταμένων γεωλογικών χρονικών κλιμάκων, η πιθανότητα της αξιοποίησης φυσικώς παραγόμενου υδρογόνου, προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία παραγωγής ενέργειας με σημαντικά χαμηλότερο αποτύπωμα άνθρακα.
Το γεωλογικό πλαίσιο για τη συγκέντρωση υδρογόνου
Η μελέτη εντοπίζει συγκεκριμένα γεωλογικά περιβάλλοντα όπου το υδρογόνο μπορεί να συσσωρευτεί σε εμπορικά αξιοποιήσιμες ποσότητες. Αυτά, περιλαμβάνουν τα συμπλέγματα οφιόλιθων στα περιθώρια ηπείρων, αλκαλικά γρανιτικά πετρώματα, πυριγενείς επαρχίες, ζώνες πρασίνου λίθου του Αρχαιζωικού (Archaean) και οι βαθόλιθους TTG.
Κάθε περιβάλλον προσφέρει έναν ευνοϊκό χώρο για έναν ή και τους δύο μηχανισμούς παραγωγής υδρογόνου.
Για παράδειγμα, οι οφιόλιθοι στα περιθώρια ηπείρων, που αποτελούν τμήματα ωκεάνιου φλοιού ανυψωμένα κατά τις τεκτονικές συγκρούσεις, είναι ιδανικοί για συσσώρευση υδρογόνου λόγω της μοναδικής γεωλογικής τους σύστασης.
Παρόμοια, τα εδάφη με αλκαλικούς γρανίτες, είναι πλούσια σε ραδιενεργά στοιχεία, κάνοντάς τους κατάλληλους για παραγωγή υδρογόνου με ραδιόλυση. Οι μεγάλες πυριγενείς επαρχίες, που χαρακτηρίζονται από αρχαία ηφαιστειακά πετρώματα, είναι ιδανικές για τις αντιδράσεις νερού-πέτρας.
Τέλος, οι ζώνες πράσινων πετρωμάτων του Αρχαιζωικού και οι βαθόλιθοι TTG,, που αποτελούν μερικές από τις παλαιότερες γεωλογικές δομές της Γης, συνδυάζουν και τους δύο μηχανισμούς παραγωγής υδρογόνου.
Αυτά τα γεωλογικά περιβάλλοντα βρίσκονται σε όλο τον κόσμο, υποδεικνύοντας ότι το φυσικό υδρογόνο θα μπορούσε να αποτελεί έναν παγκοσμίως προσβάσιμο πόρο, χωρίς να περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές.
Προκλήσεις στην αξιοποίηση του φυσικού υδρογόνου
Παρά τις ελπιδοφόρες προοπτικές, η εξαγωγή φυσικού υδρογόνου παρουσιάζει αρκετές δυσκολίες. Το μεγαλύτερο μέρος του υδρογόνου που παράχθηκε σε γεωλογικό χρόνο πιθανότατα έχει διαφύγει στην ατμόσφαιρα ή έχει καταναλωθεί από μικροοργανισμούς του υπεδάφους.
Για να συγκεντρωθεί σε ποσότητες που μπορούν να εξαχθούν, πρέπει να συνδυαστούν τέλεια πολλοί γεωλογικοί παράγοντες. Οι συγκεντρώσεις υψηλής καθαρότητας είναι σπάνιες και συχνά αναμιγνύονται με άλλα αέρια, καθιστώντας την εξαγωγή πιο περίπλοκη.
Επιπλέον, η παραγωγή φυσικού υδρογόνου δεν είναι ανανεώσιμη σε ανθρώπινες χρονικές κλίμακες. Παρόλο που τα κοιτάσματα είναι τεράστια, είναι το αποτέλεσμα εκατομμυρίων ετών αργών γεωλογικών διεργασιών. Μόλις εξαχθούν, τα αποθέματα θα μειωθούν χωρίς να αναπληρωθούν.
«Ο συνδυασμός των κατάλληλων στοιχείων για να βρεθεί συσσωρευμένο υδρογόνο σε οποιοδήποτε από αυτά τα περιβάλλοντα μοιάζει με το ψήσιμο ενός σουφλέ», εξηγεί ο επικεφαλής συγγραφέας Chris Ballentine. «Αν κάνεις λάθος σε οποιοδήποτε συστατικό, ποσότητα, χρόνο ή θερμοκρασία, το αποτέλεσμα θα είναι απογοητευτικό».
Οι τεχνολογίες εξερεύνησης και εξαγωγής πρέπει να βελτιωθούν για να ξεπεραστούν αυτά τα εμπόδια και να αξιοποιηθεί πλήρως η δυναμική των αποθεμάτων υδρογόνου της Γης.
Οικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις
Παρά τις δυσκολίες, τα οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη του φυσικού υδρογόνου είναι σπουδαία. Με αποτύπωμα άνθρακα μόλις 0,4 κιλά CO₂ ανά κιλό υδρογόνου, ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος είναι συγκρίσιμος ή καλύτερος από το «πράσινο» υδρογόνο που παράγεται από ανανεώσιμη ενέργεια. Αυτό καθιστά το φυσικό υδρογόνο μια ιδιαίτερα ανταγωνιστική εναλλακτική λύση στο υδρογόνο από ορυκτά καύσιμα.
Οι εκτιμήσεις κόστους υποδεικνύουν ότι η παραγωγή φυσικού υδρογόνου θα μπορούσε να κοστίζει μόλις 0,5 έως 1,0 δολάρια ανά κιλό, καθιστώντας το οικονομικά βιώσιμο. Αυτή η προσιτή τιμή θα μπορούσε να παίξει καθοριστικό ρόλο στην υποστήριξη βιομηχανιών και μεταφορικών τομέων που δυσκολεύονται στην απανθρακοποίηση μόνο με τον ηλεκτρισμό.
Αν οι τεχνολογίες εξερεύνησης και εξαγωγής εξελιχθούν και βρεθούν σημαντικές συγκεντρώσεις, το φυσικό υδρογόνο θα μπορούσε να γίνει θεμέλιο ενός μελλοντικού καθαρού ενεργειακού συστήματος, συνεισφέροντας σημαντικά στην παγκόσμια ενεργειακή μετάβαση.
Η ανακάλυψη φυσικών κοιτασμάτων υδρογόνου κάτω από τα πόδια μας προσφέρει μια δελεαστική προοπτική για ένα βιώσιμο ενεργειακό μέλλον. Παρά τα σημαντικά εμπόδια, τα ενδεχόμενα οφέλη είναι εξίσου σπουδαία. Καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν να εξερευνούν αυτόν τον υποσχόμενο πόρο, το ερώτημα που παραμένει είναι: Μπορούμε να αναπτύξουμε την τεχνολογία και την υποδομή που θα χρειαστεί για να εκμεταλλευτούμε αποτελεσματικά τα κρυμμένα κοιτάσματα υδρογόνου της Γης;