Skarb w albańskiej kopalni. Odkryto "wodne jacuzzi" cennego paliwa

Największe w historii źródło naturalnego wodoru odkryto w głębi albańskiej kopalni. Znalezisko to może pomóc w ustaleniu lokalizacji podziemnych złóż tego czystego paliwa.

"Bąbelki są naprawdę intensywne" - mówi Laurent Truche z Uniwersytetu Grenoble Alpes we Francji, który zmierzył zawartość gazu wydobywającego się z kałuży znajdującej się prawie kilometr pod ziemią. "To jest jak jacuzzi".

Bąbelki są czymś, czego firmy na całym świecie poszukują wyjątkowo intensywnie. To czysty wodór, który potencjalnie może stanowić fundament zielonej transformacji gospodarki. Podobnych źródeł poszukuje się na całym świecie, ale na razie naukowcom nie udało znaleźć się wielu miejsc, w których znajdują się jego bogate zasoby. Wszystko, co wiemy o tzw. złotym wodorze wynika z ekstrapolacji, a nie bezpośrednich badań. 

W poszukiwaniu wodoru Truche i jego współpracownicy zbadali kopalnię chromitu Bulqizë w Albanii, gdzie wycieki wodoru ze skał spowodowały kilka eksplozji. Kopalnia ta znajduje się na terenie bogatym w zawierające wiele żelaza minerały znane jako ofiolit. Wiadomo, że woda, reagując z takimi skałami w innych miejscach, na przykład w Omanie, wytwarza wodór.

Naukowcy odkryli, że gaz wydobywający się ze skał składał się w ponad 80 proc. z wodoru, z domieszką metanu i niewielkiej ilości azotu. Płynął z szybkością 11 ton rocznie, o rząd wielkości większą, niż jakiekolwiek inne znane źródła gazowego wodoru na powierzchni Ziemi.

Aby określić źródło gazu, badacze opracowali modele różnych scenariuszy geologicznych, które mogłyby wywołać taki przepływ. Doszli do wniosku, że najbardziej prawdopodobnym scenariuszem jest to, że gaz pochodzi z głębszego zbiornika wodoru zgromadzonego w uskoku pod kopalnią. Na podstawie geometrii uskoku szacują, że zbiornik ten zawiera co najmniej 5000-50 000 ton wodoru.

"To jedna z największych ilości naturalnego wodoru, jaką kiedykolwiek zmierzono" - mówi magazynowi "New Scientist" Eric Gaucher, niezależny geochemik specjalizujący się w naturalnym wodorze.

Jednak, jak zauważa Geoffrey Ellis z US Geological Survey, choć ilość ta jest znacząca, dowody na stabilną akumulację wodoru potwierdzają przekonanie, że pod ziemią magazynowane jest znacznie więcej wodoru. "Powinniśmy szukać głębiej" - mówi.

Marzenia o gospodarce opartej na wodorze krążą od dziesięcioleci. Ciężarówki, statki, samoloty i przemysł ciężki miałyby być napędzane czystym gazem, a nie brudnymi paliwami kopalnymi. 

Problem w tym, że obecnie wodór musimy wytwarzać sami. Istnieją czyste sposoby wytwarzania wodoru, w tym "zielony wodór", który jest wytwarzany z wody przy użyciu energii odnawialnej.

Dlatego "złoty wodór" - ten, który występuje jako naturalne złoża - jest tak obiecujący. Naturalnie występujący gaz można by potencjalnie wydobywać przy minimalnym nakładzie środków, bez konieczności stosowania paliw kopalnych czy nowych, wciąż dopracowywanych technologii. Pozostaje jednak wiele pytań, w tym to, ile go naprawdę jest i czy można go łatwo wydobyć. 

Mimo że wodór jest najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie, większość badaczy uważała, że jego zasoby na Ziemi w postaci gazowej są ograniczone. Nafciarze poszukujący paliw kopalnych czasami znajdowali go w swoich studniach, a badacze oceanów widzieli, jak wypływa z otworów na dnie morskim. Jednak odkrycia uznano za wyjątki; uważano, że wodór jest zbyt reaktywny, aby gromadzić się w dużych ilościach.

Założenie to zostało podważone w 2012 r., kiedy odkryto, że studnia wodna w pobliżu miasta Bourakébougou w Mali zawiera duże rezerwy wodoru. Gaz ten występował naturalnie, co oznacza, że do jego wytworzenia potrzebna jest jedynie energia potrzebna do jego zebrania. 

To odkrycie rozpoczęło prawdziwe, globalne poszukiwania gazowego wodoru. Doprowadziły one do odkrycia potencjalnie znaczących podziemnych zbiorników we Francji, Hiszpanii i Australii. Jednym z miejsc, gdzie poszukiwania nowego paliwa są najbardziej intensywne, są góry Omanu. 

Modele stworzone przez badaczy z US Geological Survey wskazują, że na całym świecie mogą istnieć zbiorniki zawierające biliony ton wodoru. Pozyskanie zaledwie części z tego surowca wystarczyłoby do zaspokojenia naszego zapotrzebowania na wodór na stulecia. Wodór ten może nawet stanowić zasób odnawialny, jeśli jest stale wytwarzany pod powierzchnią.

To jednak tylko szacunki, a prawdziwa ilość wodoru zawartego w podobnych złożach pozostaje niepewna. Nie jest również jasne, w jaki sposób powstaje geologiczny wodór. Naukowcy uważają, że przynajmniej część gazu stopniowo przedostaje się do skorupy ziemskiej z płaszcza znajdującego się głębiej pod powierzchnią ziemi, gdzie nagromadziła się podczas formowania się naszej planety. 

Część może powstawać w wyniku rozkładu wody przez radioaktywne skały na tlen i wodór. Wreszcie za część wodoru może odpowiadać tzw. proces serpentynizacji, podczas którego woda gruntowa reaguje z minerałami bogatymi w żelazo, takimi jak oliwin, tworząc tlenek żelaza i gazowy wodór.

W Omanie wodór ma być szczególnie dostępny dzięki wyjątkowej przeszłości tektonicznej regionu. Niecałe 100 milionów lat temu płyta tektoniczna pod Morzem Arabskim zderzyła się z inną. Takie zdarzenia zwykle powodują wciśnięcie skorupy w dół do płaszcza, ale w tym przypadku została ona wypchnięta do góry. Rezultatem są góry Hadżar, zawierające skały pochodzące z głębokiego płaszcza naszej planety. Składają się one głównie  z bogatego w żelazo perydotytu, który może stanowić dobre źródło wodoru.  

Naukowcy pracują teraz nad technologiami, które mogłyby stymulować naturalną produkcję wodoru, wielokrotnie zwiększając ilości naturalnie dostępnego gazu. Chodzi głównie o przyspieszenie procesu serpentynizacji, na przykład dzięki umieszczanym w glebie elektrodom oddziałującym na skały. Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DoE) przeznaczył na takie próby 20 milionów dolarów. Pierwszy taki "stymulowany" odwiert miałby powstać w Omanie jeszcze w tym roku. 

Co prawda każdy atom wodoru wygląda jak każdy inny, ale sposoby pozyskiwania tego gazu różnią się między sobą drastycznie. Niektóre z nich są przyjazne dla środowiska, inne przeciwnie - powodują emisję ogromnych ilości gazów cieplarnianych. 

Wyróżnia się kilka typów wodoru w zależności od tego, w jaki sposób jest on produkowany.