کوهی از هیدروژن در زیر سطح زمین وجود دارد و دانشمندان میگویند که تنها بخش کوچکی از آن میتواند وابستگی ما به سوختهای فسیلی را برای ۲۰۰ سال قطع کند.
تحقیقات جدید نشان میدهد که این سیاره حدود ۶.۲ تریلیون تن (۵.۶ تریلیون متریک تن) هیدروژن در سنگها و مخازن زیرزمینی دارد. این مقدار تقریباً ۲۶ برابر مقدار نفت باقیمانده در زمین (۱.۶ تریلیون بشکه، هرکدام به وزن حدود ۰.۱۵ تن) است، اما جایی که این منابع هیدروژن قرار دارند همچنان نامعلوم است.
بیشتر هیدروژن احتمالاً خیلی عمیق یا دور از سواحل است و به نظر میرسد برخی از مخازن نیز بسیار کوچک هستند تا بهطور اقتصادی قابل استخراج باشند. با این حال، نتایج نشان میدهند که حتی با وجود این محدودیتها، هیدروژن به اندازه کافی برای تأمین نیازهای ما وجود دارد، همانطور که جفری الیس، شیمیدان زمینشناسی نفتی در سازمان زمینشناسی ایالات متحده (USGS) و نویسنده اصلی این مطالعه گفت.
هیدروژن یک منبع انرژی پاک است که میتواند سوخت خودروها، تأمین فرآیندهای صنعتی و تولید برق را انجام دهد. تنها ۲٪ از منابع هیدروژنی که در این مطالعه شناسایی شدهاند، معادل ۱۲۴ میلیارد تن (۱۱۲ میلیارد متریک تن) گاز است، که به گفته الیس، “تمام هیدروژنی که برای دستیابی به صفر خالص کربن نیاز داریم را برای چند صد سال تأمین میکند.”
انرژی آزاد شده توسط این مقدار هیدروژن تقریباً دو برابر انرژی ذخیره شده در تمام مخازن گاز طبیعی شناختهشده روی زمین است، همانطور که الیس و همکارش سارا گلمان، زمینشناس USGS در این مطالعه اشاره کردهاند. نتایج این تحقیق روز جمعه (۲۳ آذر) در مجله Science Advances منتشر شد.
برای تخمین میزان هیدروژن درون زمین، محققان مدلی را به کار بردند که نرخ تولید این گاز زیر زمین، مقدار هیدروژن احتمالی در مخازن و میزان گازی که از طریق فرآیندهای مختلف، مانند نشت از سنگها به جو، از دست میرود را در نظر گرفته است.
هیدروژن از طریق واکنشهای شیمیایی در سنگها تولید میشود، سادهترین آن واکنشی است که آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه میکند، همانطور که الیس گفت. “در واقع دهها فرآیند طبیعی وجود دارد که قادر به تولید هیدروژن هستند، اما بیشتر آنها مقادیر بسیار کمی تولید میکنند.”
تا مدتها، محققان متوجه نبودند که هیدروژن در زیر سطح زمین تجمع میکند. “الگوی اصلی در طول دوران حرفهای من این بود که هیدروژن در آنجا وجود دارد، اما مولکول بسیار کوچکی است، بنابراین به راحتی از منافذ و ترکها و سنگها فرار میکند.” الیس توضیح داد.
اما وقتی دانشمندان یک ذخیره بزرگ هیدروژن در غرب آفریقا کشف کردند و سپس دیگری در یک معدن کروم در آلبانی، این الگو تغییر کرد. اکنون واضح است که هیدروژن در مخازن زیر زمین تجمع میکند و مطالعه جدید نشان میدهد که برخی از این تجمعات میتوانند قابل توجه باشند.
“من تعجب کردم که نتایج بزرگتر از آنچه که فکر میکردم، بود.” الیس گفت. “نتیجهگیری این است که مقدار زیادی هیدروژن در آنجا وجود دارد.”
اما مهم است که به این نکته توجه شود که این نتایج با عدم قطعیت زیادی روبرو هستند، زیرا مدل نشان داد که ممکن است در آنجا بین ۱ میلیارد تا ۱۰ تریلیون تن هیدروژن وجود داشته باشد. (مقدار محتملتر، بر اساس مفروضات مدل، ۶.۲ تریلیون تن بود.)
پیشبینی میشود که هیدروژن تا ۳۰٪ از تأمین انرژی در برخی از بخشها را در آینده تشکیل دهد و تقاضای جهانی تا سال ۱۴۲۸ پنج برابر خواهد شد. این گاز بهطور مصنوعی از طریق الکترولیز آب تولید میشود، جایی که مولکولهای آب با جریانهای الکتریکی تجزیه میشوند. وقتی انرژیهای تجدیدپذیر استفاده میشود، محصول به نام “هیدروژن سبز” شناخته میشود و زمانی که سوختهای فسیلی استفاده میشود، به آن “هیدروژن آبی” گفته میشود.
مزایای استفاده از هیدروژن طبیعی این است که نیازی به منبع انرژی برای تولید ندارد و مخازن زیرزمینی میتوانند این گاز را تا زمانی که نیاز باشد ذخیره کنند. “ما نیازی به نگرانی درباره ذخیرهسازی نداریم، که این یکی از مسائلی است که در مورد هیدروژن آبی یا سبز وجود دارد — شما میخواهید آن را زمانی که برق ارزان است تولید کنید و سپس باید آن را در جایی ذخیره کنید.” الیس گفت. با هیدروژن طبیعی، “فقط میتوانید یک شیر را باز و بسته کنید هر زمانی که نیاز داشته باشید.”
سوالی که باقی میماند این است که دقیقاً این هیدروژن کجا قرار دارد، که بر اینکه آیا دسترسی به آن ممکن است یا نه تأثیر میگذارد. الیس و همکارانش در حال پیشرفت به سمت محدود کردن معیارهای زمینشناسی مورد نیاز برای تشکیل تجمعات زیرزمینی هستند و نتایج مربوط به ایالات متحده ممکن است اوایل سال آینده منتشر شود.
