سوخت هیدروژن انرژی زمین را تا 170 هزار سال تأمین می‌کند - تسنیم

به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم، هیدروژن، عنصری حیاتی در تولید کودهای شیمیایی، اکنون به‌عنوان سوختی پاک برای کربن‌زدایی از صنعت و حمل‌ونقل دریایی مورد توجه قرار گرفته است.
با این حال، تقریباً تمام هیدروژن تولیدی جهان حدود 90 میلیون تُن در سال از فرآیندهای شیمیایی مبتنی بر نفت و گاز به‌دست می‌آید که به تنهایی حدود 2.4 درصد از انتشار جهانی دی‌اکسید کربن را به خود اختصاص می‌دهد.
در حالی که «هیدروژن آبی» و «هیدروژن سبز» به دلیل هزینه‌های بالا هنوز قابلیت گسترش سریع را ندارند، پژوهشی جدید گزینه‌ای سومی را برجسته می‌کند: هیدروژن طبیعی حاصل از فرآیندهای زمین‌شناختی میلیون‌ها ساله.
کشف منبعی پنهان از هیدروژن
پژوهشگران دانشگاه‌های آکسفورد، دورهام و تورنتو در بررسی جدید خود تخمین زده‌اند که پوسته قاره‌ای زمین طی یک میلیارد سال گذشته، مقادیر عظیمی از هیدروژن تولید کرده که برای تأمین نیازهای انسانی به مدت دست‌کم 170 هزار سال آینده کافی خواهد بود.
بخشی از این هیدروژن توسط میکروارگانیسم‌ها مصرف شده و مقداری نیز نشت کرده است، اما هنوز ذخایر قابل‌استخراجی از آن در دل زمین باقی مانده است.
به گفته جان گلویاس، زمین‌شناس دانشگاه دورهام و یکی از نویسندگان این مطالعه، همان‌گونه که برای کشف هلیوم استراتژی موفقی توسعه داده‌ایم، اکنون می‌توان از رویکردی مشابه برای جست‌وجوی هیدروژن بهره گرفت.
این مطالعه، عناصر کلیدی چنین استراتژی اکتشافی را معرفی و نقاط قوت و ضعف دانش کنونی را بررسی می‌کند.
هیدروژن چگونه در دل زمین شکل می‌گیرد؟
هیدروژن از چندین واکنش زمین‌شناختی در پوسته زمین پدید می‌آید.
یکی از شناخته‌شده‌ترین این واکنش‌ها سرپانتین‌سازی است؛ فرآیندی که طی آن آب با سنگ‌های آهن‌دار واکنش می‌دهد، آهن را اکسید می‌کند و هیدروژن مولکولی آزاد می‌شود.
مسیرهای دیگر شامل تابش‌کافت (رادیولیز) است؛ فرآیندی که در آن اورانیوم در حال فروپاشی، مولکول‌های آب را می‌شکند و همچنین فرآیند بلوغ سنگ‌های غنی از مواد آلی که می‌تواند همزمان با هیدروکربن‌ها، هیدروژن نیز تولید کند.
نرخ تولید هیدروژن بسته به دما، فشار، نوع سنگ و میزان آب مایع موجود در ناحیه متفاوت است.
ذخیره‌سازی هیدروژن در زیرزمین
پس از شکل‌گیری، هیدروژن باید از طریق شکاف‌ها و لایه‌های متخلخل حرکت کرده و در نهایت به دام‌های زمین‌شناسی برخورد کند تا از فرار آن جلوگیری شود.
سنگ‌های نفوذناپذیر مانند نمک‌سنگ یا سنگ‌رس می‌توانند این نقش را ایفا کنند، اما به دلیل کوچک بودن مولکول‌های هیدروژن، حفظ آن در مقیاس زمین‌شناسی نیازمند پوشش‌های فوق‌العاده محکم است.
حتی با وجود چنین پوششی، اگر میکروب‌ها در مخزن حضور داشته باشند، خطر مصرف هیدروژن وجود دارد.
باربارا شرود لولار از دانشگاه تورنتو، از دیگر نویسندگان مطالعه، می‌گوید: «می‌دانیم که میکروارگانیسم‌های زیرزمینی به‌راحتی از هیدروژن تغذیه می‌کنند.
دوری از محیط‌هایی که این موجودات در آن حضور دارند، برای حفظ ذخایر اقتصادی هیدروژن حیاتی است.» به گفته او، دماهای بالا، آب‌های شور یا محیط‌های فقیر از مواد مغذی می‌توانند فعالیت این میکروارگانیسم‌ها را کاهش دهند.
هدف‌گذاری مناطق مناسب در پوسته زمین
برخلاف گمانه‌زنی‌هایی که به منابع بی‌پایان هیدروژن در گوشته زمین اشاره دارند، این مطالعه نشان می‌دهد که بیشتر ذخایر بالغ هیدروژن منشأ پوسته‌ای دارند.
مناطق مناسب برای شکل‌گیری این ذخایر شامل سپرهای باستانی قاره‌ای، حوضه‌های رفت جوان، کمربندهای آتشفشانی غنی از آهن و حوضه‌های رسوبی گسله‌شده هستند.
برخی از این سیستم‌ها تنها چند میلیون سال قدمت دارند، در حالی که دیگر ذخایر ممکن است صدها میلیون سال عمر داشته باشند.
نمونه‌هایی از کشف تصادفی هیدروژن در نقاط مختلفی از جهان مانند مالی، کانزاس، استرالیا و پیرنه نیز مؤید وجود چنین ذخایری است.
از نظریه تا عمل
برای تبدیل این نظریه به عملیات حفاری واقعی، باید دانش زمین‌فیزیک، زمین‌شیمی، میکروبیولوژی و مهندسی مخازن با یکدیگر ترکیب شود.
کریس بالنتاین، نویسنده اصلی مقاله از دانشگاه آکسفورد، در توصیفی جالب می‌گوید: «یافتن هیدروژن انباشته‌شده مانند پختن سوفله است؛ اگر یکی از مواد اولیه، مقدار، زمان یا دما اشتباه باشد، نتیجه مطلوب حاصل نخواهد شد.»
او تأکید می‌کند که یک «دستورالعمل اکتشافی موفق و قابل‌تکرار» می‌تواند منابعی رقابتی و کم‌کربن از هیدروژن طبیعی را آشکار کند که نقشی مهم در گذار به انرژی‌های پاک ایفا خواهد کرد.
آینده‌ای نو در انرژی پاک
تیم تحقیقاتی با تأسیس شرکت «Snowfox Discovery Ltd.»، به دنبال شناسایی میادین هیدروژن با اهمیت اجتماعی هستند.
اولویت‌های این شرکت شامل نقشه‌برداری از کمربندهای سنگی غنی از آهن،
اندازه‌گیری نرخ مصرف میکروبی هیدروژن و آزمایش یکپارچگی پوشش‌های زیرزمینی است.
از سوی دیگر، تصویربرداری‌های لرزه‌ای و بررسی‌های ژئوالکتریکی می‌توانند نواحی تغییر شکل یافته زیرزمینی را که هنوز واکنش‌های تولید هیدروژن در آن‌ها جریان دارد، شناسایی کنند.
ردیاب‌های ایزوتوپی نیز در تفکیک هیدروژن تازه‌تولیدشده از باقی‌مانده‌های قدیمی یا گازهای آلوده‌کننده مثل متان نقش خواهند داشت.
اگر استخراج این منابع به شکل پایدار انجام شود، هیدروژن طبیعی می‌تواند پل ارتباطی میان هیدروژن آبی و سبز باشد و فشار بر انرژی‌های تجدیدپذیر را کاهش دهد.
با نزدیک شدن به نقطه بی‌بازگشت در تغییرات اقلیمی، بهره‌گیری از این منابع پنهان زمین شاید همان زمانی باشد که بشریت برای گذار به آینده‌ای پاک‌تر نیاز دارد.
این مطالعه در مجله Nature Reviews Earth & Environment منتشر شده است.
انتهای پیام/