К огато двама учени тръгват да търсят изкопаеми горива под земята в Североизточна Франция, те не очакват да открият нещо, което може да даде тласък на усилията за справяне с климатичната криза.
Жак Пиронон и Филип Дьо Донато, директори на изследователския отдел в Националния център за научни изследвания на Франция, оценяват количеството метан в земните недра на Лотарингския минен басейн с помощта на "първата в света" специализирана сонда, която може да анализира газовете, разтворени във водата на скалните образувания дълбоко под земята.
На няколкостотин метра по-надолу сондата откри ниски концентрации на водород. "Това не беше истинска изненада за нас", казва Пиронон пред Си Ен Ен. "Обичайно е да се намират малки количества близо до повърхността на сондажа. Но с навлизането на сондата навътре концентрацията се покачваше. На дълбочина 1 100 м тя е 14 %, а на 1 250 м - 20 %."
"Това е изненадващо", казва Пиронон. То показва наличието на голям резервоар от водород под земята. Те направили изчисления и преценили, че находището може да съдържа между 6 и 250 милиона метрични тона водород.
Това би могло да го превърне в едно от най-големите находища на "бял водород", откривани някога, казва Пиронон. Находката спомогна за разпалването на и без това трескавия интерес към този газ.
Yo, how about some good news @/SMuffinEater https://t.co/fyHTHeMygr
— Krzysztof Myśliwiec (@kmyc89) October 28, 2023
Белият водород - наричан още "природен", "златен" или "геоложки" водород - се произвежда по естествен начин или се съдържа в земната кора и се е превърнал в нещо като климатичен свещен граал.
При изгарянето на водорода се отделя само вода, което го прави много привлекателен като потенциален източник на чиста енергия за индустрии като авиацията, корабоплаването и производството на стомана, които се нуждаят от толкова много енергия, че е почти невъзможно да бъде осигурена чрез възобновяеми енергийни източници като слънцето и вятъра.
Но макар че водородът е най-разпространеният елемент във Вселената, той обикновено съществува в комбинация с други молекули. Понастоящем водородът за търговски цели се произвежда в енергоемък процес, почти изцяло захранван с изкопаеми горива.
Цветовете на дъгата се използват като съкращение за различните видове водород. "Сивият" се произвежда от метан, а "кафявият" - от въглища. "Синият" водород е същият като "сивия", но замърсяването, което нагрява планетата, се улавя, преди да попадне в атмосферата.
Най-обещаващ от гледна точка на климата е "зеленият" водород, който се произвежда с помощта на възобновяема енергия за разделяне на водата. Въпреки това производството му е все още маломащабно и скъпо.
Ето защо през последните няколко години интересът към "белия" водород - потенциално изобилен и неизползван източник на чиста енергия - се засили.
"Не сме търсили на правилните места"
"Ако ме бяхте попитали преди четири години какво мисля за естествения водород, щях да ви кажа "о, той не съществува", казва Джефри Елис, геохимик от Геоложката служба на САЩ. "Водородът е там, знаем, че е наоколо", казва той, но учените са смятали, че големи натрупвания не са възможни.
След това научава за Мали. Вероятно тази западноафриканска страна е катализаторът на сегашния интерес към белия водород.
През 1987 г. в село Буракебугу работник от сондажната фирма остава с изгаряния, след като неочаквано се взривява кладенец, когато се навежда над ръба му, докато пуши цигара.
World's largest white hydrogen deposit found in France | World Economic Forum https://t.co/DAL5eWeg7R
— One Nation SA - Corruption Buster (@OneNation70290) October 29, 2023
Сондажът бързо е запушен и изоставен до 2011 г., когато е отцепен от петролна и газова компания и според съобщенията е установено, че от него се добива газ с 98% съдържание на водород. Водородът е използван за захранване на селото и повече от десетилетие по-късно той все още се произвежда.
Когато през 2018 г. излиза проучване за кладенеца, то привлича вниманието на научната общност, включително и на Елис. Първоначалната му реакция е, че трябва да има нещо нередно в изследването, "защото просто знаем, че това не може да се случи".
След това настъпва пандемията и той има свободно време, за да започне да търси. Колкото повече четял, толкова повече осъзнавал, че "просто не сме го търсили, не сме търсили на правилните места".
Последните открития са вълнуващи за Елис, който работи като петролен геохимик от 80-те години на миналия век. Той е свидетел на бързото развитие на индустрията за добив на шистов газ в САЩ, което предизвика революция на енергийния пазар. "Сега," казва той, "се намираме в период, който според мен вероятно е втора революция."
Белият водород е "много обещаващ", съгласи се Изабел Морети, научен изследовател в Университета в Пау и Пай дьо л'Адур и Университета в Сорбоната и експерт по белия водород.
"Сега въпросът вече не е за ресурса... а къде да се намерят големи икономически резерви", казва тя.
Множество стартиращи дружества
Десетки процеси генерират бял водород, но все още има известна несигурност за това как се образуват големи природни залежи.
Геолозите са склонни да се фокусират върху "серпентинизацията", при която водата реагира с богати на желязо скали, за да произведе водород, и "радиолизата" - разграждане на водните молекули, предизвикано от радиация.
Находища на бял водород са открити по целия свят, включително в САЩ, Източна Европа, Русия, Австралия, Оман, както и във Франция и Мали.
Някои от тях са открити случайно, а други - чрез търсене на следи, като например особености в ландшафта, наричани понякога "приказни кръгове" - плитки, елипсовидни вдлъбнатини, от които може да изтича водород.
World's largest white hydrogen deposit found in France
— Ⓙⓐⓨⓓⓔⓔⓟ⚽Ⓖⓗⓞⓢⓗ (@ENjoydeepLY) October 7, 2023
From a mission on methane to hydrogen discovery#WhiteHydrogen found accidently by geologists on the hunt for fossil fuels. As members of the @GeoRessources of @Univ_Lorraine & @CNRS
via @wef
https://t.co/6DgjP6Va2N pic.twitter.com/8V6R10Bvxg
Елис смята, че в световен мащаб може да има десетки милиарди тонове бял водород. Това би било значително повече от 100-те милиона тона водород годишно, които се произвеждат в момента, и от 500-те милиона тона, които се предвижда да се произвеждат годишно до 2050 г., казва той.
"Почти сигурно е, че по-голямата част от тях ще бъдат в много малки натрупвания или много далеч от брега, или просто твърде дълбоко, за да е икономически изгодно да се добиват", каза той. Но ако само 1 % от тях бъдат открити и добити, те ще осигурят 500 милиона тона водород за 200 години, добави той.
Това е примамлива перспектива за множество стартиращи компании
Базираната в Австралия компания Gold Hydrogen в момента извършва сондажи на полуостров Йорк в Южна Австралия. Компанията се насочва към това място, след като преглежда архивите на щата и открива, че през 20-те години на миналия век там са направени няколко сондажа с много висока концентрация на водород. Проучвателите, които се интересували само от изкопаеми горива, ги изоставили.
"Много сме развълнувани от това, което виждаме", казва управляващият директор Нийл Макдоналд. Предстоят още тестове и сондажи, но компанията може да започне ранно производство вероятно в края на 2024 г., каза той.
При някои стартиращи компании се наблюдават главозамайващи инвестиции. Koloma, базирано в Денвър стартиращо предприятие за добив на бял водород, си е осигурило 91 млн. долара от инвеститори, включително основаната от Бил Гейтс инвестиционна компания Breakthrough Energy Ventures - въпреки че компанията остава в тайна за това къде точно в САЩ прави сондажи и кога цели комерсиализация.
Друга компания, базирана в Денвър, Natural Hydrogen Energy, основана от геохимика Вячеслав Згонник, е завършила проучвателен сондаж за водород в Небраска през 2019 г. и има планове за нови сондажи. Светът е "много близо до първите комерсиални проекти", казва Згонник.
"Естественият водород е решение, което ще ни позволи да ускорим действията в областта на климата", каза той.
От шум към реалност
Предизвикателството за тези предприятия и за учените ще бъде превръщането на хипотетичните обещания в търговска реалност.
"Възможно е да минат десетилетия, през които ще има много опити и грешки и фалстартове", казва Елис. Но бързината е жизненоважна. "Ако ще ни отнеме 200 години, за да разработим ресурса, това всъщност няма да е от голяма полза."
Но много от стартиращите компании са оптимистично настроени. Някои от тях предвиждат години, а не десетилетия, до комерсиализацията. "Разполагаме с всички необходими технологии, от които се нуждаем, с някои леки модификации", казва Згонник.
Предизвикателствата остават. В някои страни пречка са нормативните актове. Разходите също трябва да бъдат уточнени. Според изчисленията, базирани на сондажа в Мали, производството на бял водород може да струва около 1 долар на килограм - в сравнение с около 6 долара на килограм за зеления водород. Но белият водород може бързо да стане по-скъп, ако големите находища изискват по-дълбоки сондажи.
В Лотарингския басейн следващите стъпки на Пиронон и Де Донато са да направят сондаж на дълбочина до 3000 метра, за да получат по-ясна представа колко точно е количеството на белия водород.
Предстои ни дълъг път, но би било иронично, ако този регион - някога един от основните производители на въглища в Западна Европа - се превърне в епицентър на нова индустрия за производство на бял водород.
