Разбираемся, что такое геологический водород, почему его ищут по всему миру и когда он сможет стать реальным источником энергии
Водород считают топливом будущего: при сгорании он не оставляет ничего, кроме воды. Вот только производство этого газа пока слишком дорого и далеко от экологичности. А что, если нужное топливо уже лежит под землей, образованное самой планетой? Идея добывать геологический водород стремительно набирает обороты. В этом материале разбираемся, почему все вдруг вспомнили о подземных залежах H₂ и что мешает наладить их промышленную добычу.
Шахта Kidd Creek: природный водород из недр
Медленно, но верно
Чтобы понять, сколько водорода реально можно добыть, исследователи взяли данные из 35 буровых скважин шахты Kidd Creek за более чем десять лет. Каждая стабильно выделяет около восьми килограммов H2 в год. Звучит скромно, но если экстраполировать на все 14 000 скважин... получаются 140 метрических тонн газа, которые сейчас просто улетают в вентиляцию.
Цифры, опубликованные в PNAS, не дотягивают до мирового масштаба. Но, по мнению Шервуд Лоллар, такого объёма хватило бы, чтобы покрыть значительную часть энергетических нужд самой шахты. Это не спасет планету, зато станет наглядным доказательством: геологический водород можно использовать в деле, а не только считать в лаборатории.
Подтверждение того, что это не единичный курьёз, пришло в 2024 году. Группа Лорана Труша обнаружила, что из хромового рудника Булькизе в Албании ежегодно вытекает минимум 200 тонн природного водорода. Природная генерация и миграция этого газа — реальный геологический процесс, а не чья-то фантазия. Осталось придумать, как заставить его работать на нас.
Водородная энергетика: от поисков к стимулированию добычи
Геологический водород образуется под землей совершенно естественно: молекулы воды расщепляются в реакциях с железосодержащими породами, а иногда — как в шахте Kidd Creek — из-за радиоактивного распада элементов. И хотя такие процессы идут постоянно, до недавнего времени почти никто не воспринимал их всерьез как источник топлива.
Сейчас картина меняется. Десятки компаний по всему миру охотятся за подземными залежами H2. Австралийская HyTerra и поддерживаемая Биллом Гейтсом Koloma уже бурят скважины на Среднем Западе США, пытаясь добраться до древних океанических пород. По оценкам Геологической службы США, в земной коре содержатся триллионы тонн водорода — даже если удастся извлечь лишь малую долю, этого хватит, чтобы покрыть мировой спрос на столетия.
Правда, пока громких побед нет. Ни одной коммерчески жизнеспособной скважины так и не обнаружили, а компании предпочитают держать данные в секрете, чтобы не спугнуть инвесторов. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на альтернативу — стимулирование выработки водорода. Идея проста: закачивать воду, тепло или катализаторы в породы, которые естественным образом генерируют газ, и ускорять природную реакцию.
Это направление уже получило серьезное финансирование. Более дюжины проектов поддерживает американское агентство ARPA-E, которое поставило цель: ускорить реакцию производства водорода в 10 000 раз. Именно при такой скорости, по расчетам, стимулированная добыча становится коммерчески жизнеспособной.
Первый обнадеживающий результат получили в горах Омана. Там команда пробурила километровую скважину и закачала в недра 50 000 кубических метров воды. Когда несколько месяцев спустя скважину открыли, из нее под давлением вырывался газ, причем на 90% состоящий из водорода. «Он буквально пузырится газом», — заявила на конференции Европейского союза наук о Земле геоученый Джо Шеннон из Саутгемптонского университета.
Впрочем, сама Шеннон призывает не спешить с выводами. Остается слишком много неизвестных, и главный вопрос звучит так: действительно ли водород образовался благодаря закачке воды, или он просто уже был там? Если верно второе, то никакого прорыва нет — просто наткнулись на естественный резервуар.
Как подчеркивает геохимик Лоран Труш из Университета Гренобль-Альп, остающаяся задача — не доказать, что природный водород существует, а доказать, что его можно производить экономически эффективно и надежно в коммерческих масштабах. Без этого водородная энергетика останется лишь красивой теорией. Но развитие водородной энергетики напрямую зависит от того, удастся ли превратить геологическую экзотику в стабильный источник топлива.
Геологический водород — это, пожалуй, самая захватывающая идея в современной энергетике. Но пока она напоминает гонку за сокровищами: все знают, что клад существует, но до него нужно добраться. Останется ли это научной экзотикой или станет реальным источником энергии — покажет ближайшее десятилетие. Мы будем следить за экспериментами и обязательно расскажем, чем они закончатся.