Чистий водень необхідний. Ми не можемо запитати кожен промисловий процес виключно відновлюваної електрики. Деякі процеси, наприклад, виробництво сталі або добрив, просто не працюють від вітру чи сонця безпосередньо.
Нам потрібна заміна. Водень підходить ідеально. Спали його — вийде вода. Жодних парникових газів. Але прямо зараз майже весь водень видобувають із викопного палива. Він брудний. Щоб зробити його зеленим, воду розділяють за допомогою електроенергії, зазвичай від вітряків або сонячних панелей. Це дорого. Крім того, цей процес споживає величезні обсяги енергії, які нам потрібні для інших завдань, наприклад, для заміни вугільних електростанцій.
Тому ми звертаємо погляд на каміння.
Природна проблема
Природа виробляє водень глибоко під землею. Іноді він залишається там у пастці. Ми могли б видобувати його так само, як і природний газ.
«Я вважаю, це дуже особливий випадок», — каже Орсолія Геленчсер із Техаського університету в Остіні.
Крихітні молекули водню просочуються всюди. Знайти достатню кількість, щоб це мало значення, дуже складно. У Малі є село на ім’я Бурклебоуго, де у мікроскопічних масштабах видобувають чистий природний водень. І все.
Більшість експертів вважають, що природні запаси обмежені. Ми не можемо чекати, поки геологія подасть нам приз на блюді. Ми маємо змусити це працювати самі.
Розпалюючи реакцію
Ідея полягає у «стимульованому виробництві водню».
Ви бурите свердловини у певних типах порід – зазвичай вулканічних, багатих на залізо. Ви закачуєте туди воду. Порода входить у реакцію з водою — процес, званий серпентинізацією, і виробляє водень.
Просто, правда?
Додати один нюанс. Закачуйте воду, змішану з CO₂ замість звичайної води.
Результати тестів лабораторії Геленчсер показують, що CO₂ виконує подвійну роботу. По-перше, він створює вуглекислоту, яка роз’їдає поверхню породи, відкриваючи більше заліза реакції з водою. Більше реакції означає більше водню.
По-друге, CO₂ уловлюється. Він мінералізується у тверді карбонати. Ви захоплюєте діоксид вуглецю і перетворюєте його на камінь. У цьому виробляючи водень.
Це подвійна перемога, якщо математика сходиться.
Результати лабораторних випробувань
Вони протестували зразки вулканічної породи у посудині високого тиску. Імітація глибини, нагріті до 90 ° за Цельсієм.
Контрольна група: вода із інертним аргоном.
Експериментальна група: вода із CO₂.
Сторона з CO₂ виділила більше водню. Як і очікувалося, CO₂ перетворився на камінь.
Але тут починається вузьке місце.
Вони витягли лише 0,5 відсотка від теоретично можливої кількості водню. Щоб проект став економічно доцільним, їм потрібен 1 відсоток. Це не величезна прірва, але в інженерії піввідсотка ресурсу це багато втраченого прибутку.
Як закрити цей розрив?
Іти глибше.
Вищі температури прискорюють хімічні реакції. Буріння на таку глибину коштує дорожче. Але ви отримуєте ще одну перевагу. Геоحرмічне тепло. Ви можете генерувати електроенергію, доки видобуваєте газ і зв’язуєте вуглець.
Це життєздатно?
У глобальному масштабі ці багаті на залізо породи є всюди. Навіть за низької ефективності загальний обсяг випуску може багаторазово перевершити 100 мільйонів тонн водню, які виробляються сьогодні.
«Срібної кулі немає», — Барбара Шервуд Лоллар, Університет Торонто.
Лолар вважає, що нам слід видобувати те, що вже існує. Вона вказує, що шахта Онтаріо вже випускає в атмосферу 140 тонн природного водню на рік. Ми буквально втрачаємо його.
Патонія, дослідник Оксфордського університету, зазначає, що бізнес-модель еволюціонує. Якщо компанії зможуть стягувати плату за секвестрацію CO₂ під час виробництва водню, проект стане менш ризикованим. Інвестори люблять гарантовані потоки прибутків.
«Ряд груп та стартапів досліджують варіації цієї концепції», — каже Патонія.
Нам треба рухатись швидко. Технологія не довела свою ефективність у масштабах. Витрати неясні.
Але альтернатива — залишатися на брудному водні та дозволяти рівню CO₂ продовжувати зростати.
Чи просто продовжимо сподіватися, що природа дасть нам достатньо газу?
Мабуть, ні. Ми буримо. Ми тестуємо. Ми побачимо, що вийде.
