Potrzebny jest czysty wodór. Nie możemy zasilać każdego procesu przemysłowego wyłącznie energią odnawialną. Niektóre procesy – takie jak produkcja stali czy nawozów – po prostu nie są napędzane bezpośrednio przez wiatr lub słońce.
Potrzebujemy zastępstwa. Wodór jest doskonały. Spal to, a otrzymasz wodę. Żadnych gazów cieplarnianych. Ale obecnie prawie cały wodór pochodzi z paliw kopalnych. Jest brudny. Aby była ekologiczna, woda jest oddzielana za pomocą prądu, zwykle z turbin wiatrowych lub paneli słonecznych. To jest drogie. Dodatkowo proces ten pochłania ogromne ilości energii, której potrzebujemy do innych zadań, np. zastąpienia elektrowni węglowych.
Dlatego patrzymy na kamienie.
Naturalny problem
Natura produkuje wodór głęboko pod ziemią. Czasami pozostaje tam uwięziony. Moglibyśmy go wydobywać tak samo jak gaz ziemny.
„Myślę, że to bardzo szczególny przypadek” – mówi Orsolia Gelencser z Uniwersytetu Teksasu w Austin.
Malutkie cząsteczki wodoru wyciekają wszędzie. Znalezienie wystarczającej ilości, aby coś zmienić, jest bardzo trudne. W Mali jest wioska Burklebougou, w której na mikroskopijną skalę produkowany jest czysty, naturalny wodór. To wszystko.
Większość ekspertów uważa, że rezerwaty przyrody są ograniczone. Nie możemy się doczekać, aż geologia poda nam nagrodę na tacy. Musimy sami sprawić, żeby to zadziałało.
Wywoływanie reakcji
Pomysł polega na „motywowanej produkcji wodoru”.
Wiercisz w określonych rodzajach skał – zwykle skał wulkanicznych bogatych w żelazo. Pompujesz tam wodę. Skała reaguje z wodą w procesie zwanym serpentynizacją i wytwarza wodór.
Proste, prawda?
Dodaj jeden niuans. Pompuj wodę zmieszaną z CO₂ zamiast zwykłej wody.
Wyniki testów przeprowadzonych w laboratorium Gelencsera pokazują, że CO₂ ma podwójne działanie. Po pierwsze, tworzy dwutlenek węgla, który zżera powierzchnię skały, narażając więcej żelaza na reakcję z wodą. Więcej reakcji oznacza więcej wodoru.
Po drugie, wychwytywane jest CO₂. Mineralizuje do twardych węglanów. Wychwytujesz dwutlenek węgla i zamieniasz go w kamień. Jednocześnie wytwarzając wodór.
Jeśli matematyka się sprawdzi, będzie to podwójne zwycięstwo.
Wyniki badań laboratoryjnych
Przetestowali próbki skał wulkanicznych w zbiorniku ciśnieniowym. Imitacja głębi, podgrzana do 90°C.
Grupa kontrolna: woda z obojętnym argonem.
Grupa doświadczalna: woda z CO₂.
Strona zawierająca CO₂ wypuściła więcej wodoru. Zgodnie z oczekiwaniami CO₂ zamienił się w kamień.
Ale tu zaczyna się wąskie gardło.
Wyekstrahowali jedynie 0,5 procent teoretycznie możliwej ilości wodoru. Potrzebują 1 procent, aby projekt był ekonomicznie wykonalny. Nie jest to duża różnica, ale w inżynierii pół procent zasobu to duża strata zysku.
Jak zamknąć tę lukę?
Zejdź głębiej.
Wyższe temperatury przyspieszają reakcje chemiczne. Wiercenie na taką głębokość jest droższe. Ale zyskujesz jeszcze jedną korzyść. Ciepło geofizyczne. Możesz wytwarzać energię elektryczną podczas wydobywania gazu i sekwestracji węgla.
Czy to wykonalne?
Na całym świecie te skały bogate w żelazo są wszędzie. Nawet przy niskiej wydajności całkowita produkcja może być wielokrotnie większa niż obecnie produkowane 100 milionów ton wodoru.
„Nie ma złotego środka”, Barbara Sherwood Lollar, Uniwersytet w Toronto.
Lollar uważa, że powinniśmy wydobywać to, co już istnieje. Zwraca uwagę, że kopalnia w Ontario emituje do atmosfery już 140 ton naturalnego wodoru rocznie. Dosłownie to tracimy.
Patonia, badaczka z Uniwersytetu Oksfordzkiego, zauważa, że model biznesowy ewoluuje. Jeśli firmy będą mogły pobierać opłaty za sekwestrację CO₂ podczas produkcji wodoru, projekt stanie się mniej ryzykowny. Inwestorzy uwielbiają gwarantowane strumienie dochodów.
„Wiele grup i startupów bada odmiany tej koncepcji” – mówi Patonia.
Musimy działać szybko. Technologia ta nie okazała się skuteczna na dużą skalę. Koszty są niejasne.
Alternatywą jest jednak pozostanie przy brudnym wodorze i umożliwienie dalszego wzrostu poziomu CO₂.
A może po prostu nadal będziemy mieć nadzieję, że natura zapewni nam wystarczającą ilość gazu?
Prawdopodobnie nie. Wiercimy. Testujemy. Zobaczymy, co się stanie.
