Рубрика: Добыча полезных ресурсов

Водород может быть возобновляемым источником энергии, который образуется в недрах Земли

В последнее время обнаружено ряд признаков того, что в недрах Земли может содержаться большое количество водорода. Причем речь идет не просто о предположениях ученых. Ранее мы рассказывали, что в разных точках мира уже имеются несколько работающих скважин, из которых добывается водород. В ближайшее время их наверняка станет больше, так как десятки стартапов, многие из которых находятся в Австралии, борются за права на разведку этого газа. В прошлом году Американская ассоциация геологов-нефтяников сформировала свой первый комитет по природному водороду, а Геологическая служба США начала свою первую работу по выявлению перспективных зон его добычи. Даже нефтегазовые компании, такие как бразильская GEO4U, все больше начинают заниматься водородом. Но откуда вообще берется этот газ в недрах нашей планеты и действительно ли он является возобновляемым?

Водород в недрах Земли возобновляется?

Ранее мы рассказывали, что водород, в отличие от нефти, возобновляется. Причем, судя по всему, существует сразу несколько механизмов образования этого газа. Один из наиболее распространенных называется серпентинизацией.

В результате воздействия воды, высокой температуры и давления, минерал оливин превращается в другой вид минерала, который называется серпентинитом. В ходе этой реакции железо окисляется, захватывая атомы кислорода из молекул воды и выделяя при этом водород. Как показало исследование, проведенное в 2014 году, в результате серпентизации образуется 80% от всего водорода, возникающего внутри Земли.

Оливин — минерал, благодаря которому в недрах Земли образуется большое количество водорода

Другой механизм образования водорода называется радиолизом. Радиоактивные элементы в земной коре, такие как уран и торий, распадаются, в результате чего излучают альфа-частицы. Это излучение в свою очередь может расщеплять молекулы воды под землей и генерировать водорода.

Некоторые ученые выдвигают более радикальную версию — на поверхность земной коры просачивается первичный водород, попавший в железное ядро планеты вскоре после ее рождения. То есть он поднимается на поверхность, преодолевая тысячи километров.

Однако информации о формировании водорода пока еще не так много, поэтому ученые досконально не знают как он возникает и мигрирует. Кроме того, неизвестно, может ли водород накапливаться в достаточном количестве, чтобы его можно было использоваться для коммерческих целей. Дело в том, что в большинстве известных источников водорода слишком мало, чтобы можно было добывать газ в промышленных масштабах.

“Интерес быстро растет, но научных фактов по-прежнему не хватает” — говорит Фредерик-Виктор Донзе, геофизик, сотрудник Университета Гренобль-Альпы.

Где имеются месторождения водорода?

Ученые обнаружили множество водорода вблизи вулканического Срединно-Атлантического хребта на дне Атлантического океана. Газ в большом количестве выделяется на участке, известном как “Затерянный город”. Свое название он получил из-за возвышающихся “дымоходов” так называемых “белых курильщиков”. Из них бьет богатая минералами горячая вода.

Учены обнаружили водород на дне Атлантического океана на участке, именуемом «Затерянным городом»

В Исландии, расположенной между Срединно-Атлантическим хребтом, ученые зафиксировали сопоставимые потоки водорода в некоторых горячих источниках и геотермальных скважинах, которые находятся на разных участках страны. Об этом сообщалось в исследовании, опубликованном в прошлом году.

Отсюда следует, что водород имеется на стыке тектонических плит. Однако для коммерческих целей исследователи ищут этот в кратонах, то есть самых древних слоях земной коры, которые еще называют древними “фундаментами” континентов. Внутри них содержатся полосы богатых железом пород, которые называются зеленокаменными поясами. Они представляют собой остатки океанической коры, зажатой между плитами в результате древних столкновений континентов.

Скважину в Мали питает водород, возникающий в западноафриканском кратоне

По мнению ученых, оливин и другие минералы залегают здесь достаточно глубоко, в результате чего их температура превышает 200 градусов. В то же время на эту глубину еще просачивается вода. Как мы сказали выше, такие условия являются идеальными для образования водорода. К примеру, зеленокаменные пояса в западноафриканском кратоне стимулируют производство водорода, который вырывается на поверхность из скважины в Мали.

Обязательно переходите по этой ссылке, чтобы подписаться на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. С ним вы будете в курсе самых последних событий в мире науки и высоких технологий.

Надо сказать, что по мнению ученых все вышеперечисленные версии образования водорода могут быть ошибочными. Однако для отрасли это не имеет значение. Напомним, что нефтяная промышленность возникла задолго до того, как ученые выяснили происхождение нефти. Более того, даже сейчас относительно происхождения нефти ведутся споры. Некоторые ученые считают, что нефть способна возобновляться. Поэтому в настоящее время для индустрии важно лишь одно — выяснить каковы запасы водорода, на которые можно рассчитывать.

Первая водородная скважина, построенная в США в 2019 году

В 1987 году в деревне Буракебугу, которая находится в Мали, произошел один странный случай. Бурильщики выполнили скважину глубиной 108 метров, чтобы добывать воду. Однако вместо воды из скважины, как отмечают очевидцы, начал “дуть ветер”. Когда один бурильщик, куря сигарету, заглянул в скважину, из нее вспыхнул факел, в результате чего человек чуть не погиб. При этом пламя не удавалось погасить в течение нескольких недель. Когда его погасили, скважину замуровали на несколько десятилетий. В 2012 году об этой скважине вспомнили, и стали ее изучать. Как выяснилось, вырвавшийся из нее газ на 98% состоит из водорода. Но как это возможно, ведь ранее считалось, что водород вообще не существует в недрах Земли? Кроме того, во время разработки нефтяных скважин ранее никогда не удавалось обнаружить водород.

В недрах Земли есть водород?

Открытие в Мали стало ярким подтверждением того, о чем многие годы говорили некоторые ученые, изучавшие газ, просачивающийся через заброшенные колодцы и шахты. По их мнению, под нашими ногами содержится большое количество водорода. Его запасы могут быть не меньше обильными, чем запасы нефти и природного газа.

Первое научное обсуждение существования водорода в недрах Земли относится к 1888 году, когда Дмитрий Менделеев сообщил, что этот газ просачивается из трещин одной из угольных шахт в Украине. По словам некоторых специалистов, сообщения о водороде также были распространены по всему бывшему Советскому Союзу, так как его поисками занимались советские исследователи.

Исследование скважины в Мали показало, что из нее выходит газ, который на 90% состоит из водорода

Надо сказать, что все эти ученые придерживались теории, что нефть на самом деле возобновляется, и для ее появления требуется большое количество водорода. Идея о том, что нефть способна возобновляться, вовсе не кажется безумной. Ранее мы рассказывали, что она имеет под собой серьезные основания.

Месторождения водорода существуют по всему миру

Скважина в Мали, конечно же, не единственное известное месторождение водорода на Земле. К примеру, Барбара Шервуд Лоллар, геохимик из Университета Торонто, сделала “водородное открытие” в 80-х годах. Она собирала данные о шахтах в Канаде и Финляндии, которые часто содержали горючие газы. Исследователь уделяла внимание в первую очередь углеводородам, однако анализ показал, что в составе газов содержится гораздо больше водорода, чем метана и этана.

Но на самом деле есть еще более раннее свидетельство водородных месторождений. Так в малоизвестном отчете 1944 года, который называется “Бюллетень № 22 Департамента горнодобывающей промышленности Геологической службы Южной Австралии” говорится, что из скважины, пробуренной в 1921 году на острове Кенгуру, выходил газ, состоящий на 80% из водорода. Еще одна скважина на соседнем полуострове Йорк давала газ с 70% водорода.

«Волшебные круги», возможно, появляются из-за просачивания водорода

В общей сложности по всему миру было зафиксировано сотни водородных просачиваний. По мнению некоторых специалистов, наличие водорода в недрах может объяснить сотни тысяч неглубоких круглых впадин на земле. Обычно они имеют диаметр в десятки или сотни метров. В народе такие впадины принято называть волшебными кругами, ведьмиными кольцами, водными бассейнами и т.д.

Изучая некоторые из этих впадин вдоль восточного побережья США, исследователи обнаружили, что из них просачивается водород. Причем с увеличением глубины, его концентрация растет. Но почему появляются впадины? Вполне возможно, что водород растворяет минералы в нижележащих породах. Это приводит к оседанию грунта на поверхности.

В 2019 году компания Natural Hydrogen Energy завершила строительство скважины глубиной 3,4 км в Небраске, которая расположена прямо посреди ведьминого кольца. Правда, компания пока не сообщает о количестве водорода, который дает скважина. Однако по некоторым данным скважина оказалась вполне успешной.

Существует несколько объяснений, почему ранее не удавалось обнаружить водород при бурении скважин

Почему водород не обнаруживали ранее?

Нефтегазовая промышленность пробурила миллионы скважин. Но почему водород так долго не замечали? Согласно одной из версий, этого газа очень мало содержится в осадочных породах, которые дают нефть и газ. Сланцы или аргиллиты богаты органическими веществами. При сжатии и нагревании молекулы углерода в этих породах поглощают водорода, в результате чего образуются углеводороды. Проще говоря, природный газ и водород существуют в разных местах, и их месторождения «не пересекаются» друг с другом.

Водород также может реагировать с кислородом в горных породах и образовать воду либо соединяться с углекислым газом с образованием метана. Однако есть и еще одна причина, почему ранее не находили водород — его попросту не искали, то есть не измеряли его содержание. Внимание было направлено лишь на природный газ.

В чем преимущество водорода

Интерес к водороду растет с каждым годом, так как этот газ представляет собой экологически чистое безуглеродное топливо. Правительства многих стран продвигают его как способ борьбы с глобальным потеплением. Дело в том, что при сгорании он образует только пар. Поэтому в последнее время разрабатываются водородные двигателя для автомобилей, самолетов и даже поездов. Причем некоторые из них уже даже успешно эксплуатируются. К примеру, в Китае первый автомобиль с водородным двигателем вышел с конвейера еще в 2019 году.

Не менее важен тот факт, что природный водород может быть не только чистым, но и возобновляемым. Согласно официальной версии происхождения нефти, для превращения погребенных и сжатых органических отложений в «черное золото» и газ, требуются миллионы лет. Но природный водород всегда производится заново, когда подземные воды вступают в реакцию с минералами железа при повышенных температурах и давлениях. В частности, в Мали, с тех пор, как начали извлекать водород из скважин, потоки газа не уменьшились.

Кроме того, как показывает выкачка водорода в Мали, добыча обходится очень дешево. Как сообщает Ян Манро, генеральный директор компании Helios Aragon, занимающейся водородом в предгорьях испанских Пиренеев, водород может произвести революцию в производстве энергии.

Обязательно переходите по этой ссылке, чтобы подписаться на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛЕ. С ним вы будете в курсе самых последних событий в мире науки и высоких технологий.

Ян Манро планирует пробурить разведывательную скважину в конце 2024 года. Она станет первой в Европе скважиной с природным водородом. Также возможность добычи этого газа в настоящее время активно изучается в Австралии. Вполне возможно, что уже в самом ближайшем будущем человечество начнет отказываться от углеводородного топлива в пользу чистого водорода.