Специалисты Университета Торонто и Оттавского университета изучили активную шахту возле города Тимминс (Онтарио). В забоях и скважинах ученые напрямую измеряли выход газов из глубинных пород. Оказалось, что одна типичная скважина выделяет в среднем около 0,008 тонны водорода в год — это примерно 8 килограммов, что сопоставимо с массой стандартного автомобильного аккумулятора. Причем поток может сохраняться не менее десяти лет.
Если экстраполировать эти данные на все почти 15 тысяч скважин месторождения, суммарный годовой выход водорода превышает 140 тонн. По расчетам авторов, этого достаточно, чтобы выработать около 4,7 млн киловатт-часов электроэнергии в год — такого количества хватит для обеспечения энергией более 400 домохозяйств. И это лишь один участок в огромном Канадском щите, который занимает значительную часть территории страны.
Такой водород называют «белым», или природным: он не производится на заводах, а образуется под землей в результате химических реакций между горными породами и подземными водами. Богаче всего водородом древние кристаллические породы, которые содержат железо и другие активные элементы. В них вода может разлагаться с образованием молекулярного водорода.
Сегодня мировой рынок водорода оценивается примерно в 135 млрд долларов: газ нужен для производства удобрений, метанола, стали и других продуктов. Но почти весь этот водород получают из нефти, газа или угля, его синтез сопровождается значительными выбросами CO₂ и очень энергоемок. «Зеленый» водород, произведенный с использованием возобновляемой энергии, пока дорогой и требует масштабной инфраструктуры для транспорта и хранения.
На этом фоне природный водород выглядит заманчивой альтернативой: он образуется сам, может быть относительно дешевым и не требует затрат углеводородов. До недавнего времени его потенциал оценивали в основном теоретически: ученые знали, что водород присутствует в глубоких водах и трещинах пород, но объемы и скорость получения газа на реальных объектах не измерялись. Новая работа восполняет этот пробел.
Авторы подчеркивают, что наиболее перспективные зоны по природному водороду уже сейчас активно разрабатываются как горнопромышленные регионы: это север Онтарио, Квебек, Нунавут, Северо-Западные территории. «Ключевой момент — породы», отмечает соавтор исследования Оливер Уорр. Именно в тех же самых массивах, где добывают никель, медь и алмазы, а также ищут литий, гелий, хром и кобальт, формируется и природный водород. Это важное преимущество: одно и то же месторождение может и обеспечивать нас ценным сырьем, и быть местным источником энергии, снижая потребность в длинных трубопроводах и дорогой инфраструктуре для хранения и транспортировки водорода.
Особенно перспективным такой ресурс может быть для удаленных шахт в северных регионах, где доставка топлива обходится дорого и сильно зависит от сезона. Локальный водород, добываемый прямо из недр, мог бы снизить расходы и выбросы одновременно.
Пока остается много вопросов — от технологических деталей получения и очистки газа до оценки реального ресурса и экологических последствий такой добычи. Но, как отмечает руководитель исследования Барбара Шервуд Лоллар, теперь у ученых есть не только теория, но и конкретные цифры, с которыми можно проанализировать карты потенциальных водородных залежей по всему миру. На фоне глобальной гонки за низкоуглеродной энергией природный водород может стать еще одним крупным игроком, если удастся научиться безопасно и экономически эффективно его использовать.
Ранее ученые разработали уникальное устройство для получения чистого водорода.
Источник: hi-tech.mail.ru