Robbanás Maliban: a hidrogénkorszak kezdete
1987-ben, egy új vízkút fúrása során, egy munkás véletlenül felgyújtotta a kiáramló gázt, ami robbanáshoz vezetett Mali Bourakebougou falujában. Később kiderült: a robbanást tiszta, korábban észrevétlen hidrogén okozta. A kútot előbb lezárták, majd 2011-ben egy energiaipari cég ismét megnyitotta, hogy megvizsgálják, kitermelhető-e belőle nyereségesen a hidrogén. 2012-re sikerült a forrásból villamos energiát előállítani a falu számára, ahol a mai napig hidrogénnel világítanak.
Ez az eset volt az első bizonyíték arra, hogy a hidrogén – a létező legegyszerűbb és legkönnyebb molekula – képes természetes módon akkumulálódni a Föld mélyén. Amikor oxigénnel egyesítik üzemanyagcellákban, emissziómentesen villamos energiát termel; melléktermékként csupán víz és hő keletkezik. A mesterséges intelligencia (MI), valamint az ipari, energetikai és közlekedési szektorok emiatt egyre nagyobb igényt támasztanak a hidrogén iránt: várhatóan egyre nagyobb szerepet kap a mikroelektronika, az ipar, a járművek és az épületek zöld energiaellátásában.
A hidrogén új korszakának hajnalán
Bár a tudósok sokáig azt gondolták, hogy a hidrogén nem képes nagy mennyiségben összegyűlni a föld alatt – szemben a fosszilis tüzelőanyagokkal –, az elmúlt 15 év felfedezései ezt alapjaiban cáfolták. Korábban a hidrogén gyártása szinte kizárólag földgázból történt, gőzzel hevítve, aminek következtében évente körülbelül 830 millió tonna szén-dioxid kerül a légkörbe – ez a teljes globális kibocsátás mintegy 2%-a.
Napjainkban egyre több energiavállalat versenyez az arany hidrogén (gold hydrogen), vagyis a tisztán természetes hidrogénlelőhelyek felkutatásáért. Ehhez kulcsfontosságú, hogy a tudósok feltárták, milyen összetevők szükségesek a hidrogén képződéséhez és felhalmozódásához. Ennek ismeretében olyan technológiák fejlesztése indulhat el, amelyek elősegítik vagy imitálják a hidrogén természetes képződését a földkéregben.
Tíz- vagy százezer évekre elegendő energia rejtőzik a föld alatt
Az előzetes felmérések döbbenetes adattal szolgálnak: a Föld kérgében – a múlt egymilliárd éve során keletkezett mennyiséget nézve – akár 170 ezer évig fedezhetné az emberiség mai energiaigényét a természetes hidrogén. Még ha nagyrészt el is szökött a légkörbe, ennek mindössze két százaléka is pótolhatná kétszáz évig a fosszilis energiahordozókat. Más kutatások szerint az óceáni kéreg maradványaiban (ophiolitokban) közel ugyanannyi hidrogén lehet, mint a kontinensek alatt. Ez a rejtett készlet a jelentősen csekély szén-dioxid-kibocsátásával kiemelkedően vonzó: huszonhatszor akkora mennyiségű energia lehet benne, mint a jelenlegi globális kőolajkészletben.
Bár a felhasználható mennyiség ismeretlen, mert számos készlet túl mélyen vagy messze az óceánok alatt rejtőzik, a természetes hidrogén egyik előnye, hogy helyben, a Föld kéregében tárolódik – ez alapvetően csökkenti a szállítási és tárolási költségeket, valamint a karbonlábnyomot is.
Mi kell egy hidrogénraktárhoz?
A sikeres kitermeléshez hat feltételnek kell teljesülnie. Először: bőséges felszín alatti vízre és hidrogéntermelő kőzetekre van szükség. A fő hidrogénforrások vasban gazdag kőzetek, mint a bazalt és a gabbró: ezekben a „hidratációs reakciók” során a víz kémiailag reagál a kőzettel, hidrogént szabadítva fel. Más kőzetek, például a gránit (amely uránban és tóriumban gazdag), maghasadás révén alfa-részecskéket termelnek, amelyek vizet hidrogénre és oxigénre bontanak (radiolízis).
Ehhez hasonlóan nagy hőmérsékletre is szükség van: 250–300 Celsius-fok biztosítja a robbanásszerű sebességű reakciókat. Negyedik feltétel a megfelelő, porózus, tárolásra alkalmas réteg – jellemzően homokkő. Ötödik elem a „pecsét”, amely meggátolja, hogy a hidrogén elhagyja a zárt rendszert. Ez lehet például palaréteg vagy sóképződmény. Végül hatodik kritérium, hogy minimális legyen a hidrogént fogyasztó mikrobiális aktivitás, hiszen ez lecsökkentené a hidrogén koncentrációját.
Nem zárható ki, hogy ezek az összetevők a világ szinte minden kontinensén együtt vannak jelen. Jelenleg az USA-ban, a Közép-kontinentális árok (Midcontinent Rift) területén – ahol az észak-amerikai kontinens kettéhasadt – kezdődtek el a feltárások, köszönhetően az itteni vasban gazdag kőzeteknek.
Új irány: mesterséges hidrogéntermelés és fenntartható bányászat
Innovatív eljárások vizsgálják már azt is, hogyan lehetne mesterségesen létrehozni, illetve felturbózni a hidrogén termelését, például víz befecskendezésével a mélybe, hogy ott – a természetes folyamatokhoz hasonlóan – elinduljon a kőzetekből a hidrogén felszabadítása. Bár ez tavaly még sci-finek tűnt, gyorsan nő a lelkesedés e lehetőség iránt, főként Ománban, ahol a világ legnagyobb ophiolit-készleteit vizsgálják ilyen célból.
Mekkora az esély, mik a korlátok?
A kérdés azonban korántsem ilyen egyszerű. Habár az Egyesült Államokban már több mint egy tucat próbafúrás történt, és minden alkalommal találtak hidrogént, a kitermelés gazdaságossága nagyban függ az előfordulás helyétől, mennyiségétől és a szállítás költségeitől. Ha egy több száz kilométerre fekvő, távoli helyszínen hidrogénraktárra bukkanunk, lehet, hogy nem éri meg az ipari hasznosítás.
Bár a természetes hidrogén nem fogja egy csapásra megoldani az éghajlatválságot, jelentősen hozzájárulhat az emissziók csökkentéséhez, különösen a műtrágyagyártás, a bányászat és az energetika területén, ha a fosszilis alapú hidrogént zöld forrásból származóval helyettesítjük. Ez is csak egy lehetőségek egyike – a valódi potenciált és a fenntartható kitermelést még további kutatásoknak kell feltárniuk.
