الهيدروجين الطبيعي هو مصدر واعد للطاقة النظيفة، ويشير بحث جديد إلى أنه يمكن أن يكون الحل لمستقبل الطاقة المستدام.
الهيدروجين الطبيعي: مصدر الطاقة المستدام تحت أقدامنا
تمت الإشادة بالغاز الهيدروجيني الذي يتم إنتاجه من العمليات الجيولوجية تحت سطح الأرض كمصدر واعد للطاقة النظيفة. توفّر دراسة جديدة أول دليل قوي على أنه يمكن أن يكون خيارًا عمليًا وقابلًا للتسويق لتخفيض انبعاثات الكربون من الشبكة.
الهيدروجين كوقود نظيف
الهيدروجين هو وقود غني بالطاقة ينتج فقط الماء عند احتراقه. لكن اليوم، يتم إنتاج الغالبية العظمى من الهيدروجين الصناعي باستخدام الوقود الأحفوري في عملية كثيفة للطاقة، مما يُفقده مصداقيته البيئية. بينما هناك أمل في أن تتمكن الطاقة المتجددة من تشغيل العملية وتوفير مصدر موثوق للهيدروجين الأخضر، إلا أن هذه التكنولوجيا لا تزال بعيدة عن الجدوى التجارية.
احتياطات الهيدروجين الطبيعي
ومؤخراً، زاد الحماس حول إمكانية وجود احتياطيات ضخمة من الهيدروجين الطبيعي المخزنة في أعماق الأرض. تم اكتشاف العديد من الرواسب الكبيرة وتقديرات تشير إلى أن تريليونات الأطنان من الغاز قد تكون موجودة تحت أقدامنا.
حتى الآن، كانت هذه التقديرات نظرية إلى حد كبير، تعتمد بشكل أساسي على قياسات قريبة من السطح وبيانات بديلة، وليس على ملاحظات مباشرة. كما أن الدراسات عادةً ما تتجاهل تعقيدات تخزين وتوزيع الغاز الهيدروجيني، الذي يحتاج إلى الحفاظ عليه تحت ضغط عالٍ أو درجات حرارة منخفضة جدًا.
دراسة جديدة تعزز الأرقام
دراسة جديدة، نُشرت في PNAS، تعزز الأرقام. تتبع المؤلفون إطلاق الهيدروجين الطبيعي على مدى 11 عامًا من منجم في كندا ويستنتجون أن الموقع ينتج ما يكفي من الهيدروجين لتوليد 4.7 مليون كيلووات ساعة من الطاقة سنويًا. وهذا يكفي لتزويد بضع مئات من المنازل أو منشأة صناعية، مما يشير إلى أن أفضل طريقة للهيدروجين الطبيعي قد تكون استخدامه في المكان الذي يتم العثور عليه.
موقع دراسة Kidd Creek
ركزت الدراسة الجديدة على منجم Kidd Creek بالقرب من Timmins، أونتاريو حيث جمع الباحثون بيانات تصريف الهيدروجين على مدى 11 عامًا من 35 بئرًا بين عمقين يتراوحان بين كيلومترين وثلاثة كيلومترات تحت السطح.
وجد المؤلفون أن هذه الآبار كانت تضخ في المتوسط بين 1 و3 لترات (0.04 إلى 0.1 قدم مكعبة) من الغاز في الدقيقة. وعبر جميع آبار Kidd Creek البالغ عددها تقريبًا 15,000، يقدّر الباحثون أن الموقع يطلق أكثر من 140 طنًا من الهيدروجين سنويًا.
عملية إنتاج الهيدروجين
يتم إنتاج الهيدروجين في Kidd Creek بشكل أساسي من خلال عملية تُعرف باسم السيربنتينز، حيث يتفاعل الماء مع المعادن المحتوية على الحديد في أعماق القشرة. أكثر من 70% من القشرة القارية لديها القدرة على هذا النوع من إنتاج الهيدروجين، مما يشير إلى أن المنجم وإنتاجه من الهيدروجين قد لا يكونان فريدين.
الاستثمار في استغلال الهيدروجين
نظرًا لأن الغاز يتم تصريفه بالفعل أثناء التعدين الروتيني، فإن التقاطه يتطلب استثمارًا نسبيًا متواضعًا، كما يقول الباحثون. والهيدروجين ليس المورد الوحيد المتاح. المواقع التي تنتج الهيدروجين تميل أيضًا إلى إطلاق الميثان والهيليوم بمعدلات يمكن التنبؤ بها.
استنادًا إلى كمية الهيدروجين في Kidd Creek، يقدّر الباحثون أن الموقع ينتج حوالي 4,200 طن من الميثان و140 إلى 280 طنًا من الهيليوم. يمكن أن يكون الأخير ذا قيمة خاصة، نظرًا لدوره الحاسم في التقنيات التبريدية. مع نقص الإمدادات الأخير، الذي تفاقم بسبب الحرب في إيران، كانت الأسعار في حدود 100,000 دولار لكل طن.
التحديات المستقبلية
لا يعد التقاط الغاز أمرًا بسيطًا دائمًا، كما يشير المؤلفون. يمكن أن تستهلكه الميكروبات تحت الأرض قبل الاستخراج. قد يتطلب أيضًا استثمارًا كبيرًا بعد الالتقاط لفصل الغازات.
لكن العديد من المجتمعات التي تجلس على صخور تنتج الهيدروجين قد تمتلك مصدرًا قيمًا للطاقة المتجددة تحت أقدامها. ويبدو أن القضية الاقتصادية لاستغلاله تزداد قوة.
مع تزايد الحاجة إلى مصادر الطاقة المتجددة، قد يصبح الهيدروجين الطبيعي تحت الأرض أحد الحلول الرئيسية لتلبية احتياجاتنا الطاقية.
