Когда Жак Пиронон и Филипп Де Донато из Национального центра научных исследований Франции отправились искать ископаемое топливо под землей на северо-востоке страны, они не ожидали обнаружить что-то, что может ускорить усилия по преодолению климатического кризиса.
Ученые просто оценивали количество метана в недрах горного бассейна Лотарингии, используя «первый в мире» специализированный зонд, способный анализировать газы, растворенные в воде горных пород глубоко под землей. На глубине пары сотен метров зонд обнаружил небольшую концентрацию водорода. Это не стало сюрпризом, рассказал Пиронон CNN. Незначительные количества обычно встречаются у поверхности скважины. Но по мере того, как зонд углублялся, концентрация возрастала. На глубине 1100 метров она составляла уже 14%, на глубине 1250 метров — 20%.
И вот это было удивительно, сказал Пиронон. Это указывало на наличие большого резервуара водорода. Ученые подсчитали, что месторождение может содержать от 6 до 250 миллионов тонн водорода. По словам Пиронона, это может сделать его одним из крупнейших когда-либо обнаруженных месторождений «белого водорода». Находка помогла подогреть и без того лихорадочный интерес к этому газу.
Белый водород, также называемый «природным», «золотым» или «геологическим», который образуется естественным образом или присутствует в земной коре, стал чем-то вроде климатического святого Грааля, отмечает издание.
Водород при сжигании производит только воду, что делает его очень привлекательным в качестве потенциального источника чистой энергии для таких отраслей, как авиация, судоходство и сталелитейная промышленность, которым требуется так много энергии, что ее практически невозможно получить за счет возобновляемых источников вроде солнца или ветра.
Но хотя водород является самым распространенным элементом во Вселенной, он обычно существует в сочетании с другими молекулами. В настоящее время коммерческий водород производится энергоемким способом, который почти полностью работает на ископаемом топливе.
Цветовая палитра используется для обозначения различных типов водорода. «Серый» добывается из газообразного метана, «коричневый» — из угля, «зеленый» — из воды (он пока что считается наиболее перспективным). И только белый существует сам по себе. Вот почему интерес к нему за последние несколько лет возрос.
«Мы искали не в тех местах»
«Если бы вы спросили меня четыре года назад, что я думаю о природном водороде, я бы ответил: „О, его не существует“,— сказал геохимик из Геологической службы США Джеффри Эллис.
Ученые считали, что его большие скопления невозможны. Потом они узнал о Мали. Возможно, именно эта западноафриканская страна стала катализатором нынешнего интереса к белому водороду.
В 1987 году в деревне Буракебугу бурильщик получил ожоги после того, как скважина с водой неожиданно взорвалась, когда он наклонился через край и курил сигарету. Скважина была быстро закупорена и заброшена до 2011 года, когда нефтегазовая компания обнаружила, что в ней содержится газ, на 98% состоящий из водорода. Водород стали использовать для энергоснабжения деревни, и более десяти лет спустя он все еще не иссяк.
Когда в 2018 году было опубликовано исследование скважины, оно привлекло внимание научного сообщества, в том числе Эллиса. И чем больше он изучал этот вопрос, тем больше понимал: «Мы просто не там искали». Эллис работает геохимиком-нефтяником с 1980-х годов и стал свидетелем быстрого роста добычи сланцевого газа в США, который произвел революцию на энергетическом рынке. «Теперь мы переживаем, как мне кажется, вторую революцию», — сказал он.
Белый водород «очень многообещающий», согласна научный исследователь из Университета По и де Пэ де л’Адур и Университета Сорбонны Изабель Моретти. «Теперь вопрос больше не в ресурсах, а в том, где найти большие экономические резервы», — сказала она CNN.
Заманчивые перспективы
Белый водород образуется в результате десятков процессов, но до сих пор существует некоторая неопределенность относительно того, насколько крупные природные месторождения образуются. Геологи склонны сосредотачиваться на «серпентинизации», когда вода вступает в реакцию с богатыми железом породами с образованием водорода, и на «радиолизе» — радиационном распаде молекул воды.
Залежи белого водорода были обнаружены по всему миру, в том числе в США, Восточной Европе, России, Австралии, Омане, а также во Франции и Мали. Некоторые из них были обнаружены случайно, другие — в результате поиска подсказок, таких как особенности ландшафтов, которые иногда называют «волшебными кругами» — неглубокими эллиптическими впадинами, из которых может вытекать водород.
По оценкам Эллиса, во всем мире могут существовать десятки миллиардов тонн белого водорода. Это будет намного больше, чем 100 миллионов тонн водорода в год, которые производятся в настоящее время, и 500 миллионов тонн, которые, по прогнозам, будут производиться ежегодно к 2050 году, сказал он.
«Большая часть этих запасов почти наверняка будет находиться в очень небольших скоплениях или очень далеко от берега, или просто слишком глубоко, чтобы их добыча была экономически выгодной», — сказал он. Но если удастся найти и произвести хотя бы 1%, это обеспечит производство 500 миллионов тонн водорода на 200 лет, добавил он.
Первые ласточки
Австралийская компания Gold Hydrogen в настоящее время ведет бурение на полуострове Йорк в Южной Австралии. Они нацелились на это место после тщательного изучения государственных архивов и обнаружения, что еще в 1920-х годах там было пробурено несколько скважин с очень высокими концентрациями водорода. Старатели, которых интересовало только ископаемое топливо, отказались от них.
«Мы очень воодушевлены тем, что видим», — сказал управляющий директор Нил Макдональд. Предстоит провести дополнительные испытания и бурение, но компания может приступить к раннему производству, возможно, в конце 2024 года, сказал он CNN.
Некоторые стартапы видят потрясающие инвестиции. Колома, денверский стартап по производству белого водорода, получил 91 миллион долларов от инвесторов, в том числе от инвестиционной компании Breakthrough Energy Ventures, основанной Биллом Гейтсом. стремится к коммерциализации.
Другая денверская компания Natural Hydrogen Energy, основанная геохимиком Вячеславом Згонником, завершила разведочную водородную скважину в Небраске в 2019 году и планирует построить новые скважины. Мир «очень близок к первым коммерческим проектам», сказал Згонник CNN.
«Природный водород — это решение, которое позволит нам ускорить борьбу с изменением климата»,— сказал он.
От хайпа к реальности
Задачей для этих предприятий и ученых станет воплощение гипотетических обещаний в коммерческую реальность.
«Может наступить период десятилетий, когда будет много проб, ошибок и фальстартов», — сказал Эллис. Но скорость имеет решающее значение. «Если нам понадобится 200 лет, чтобы разработать этот ресурс, это не принесет особой пользы».
Но многие стартапы настроены оптимистично. Некоторые предсказывают годы, а не десятилетия до коммерциализации. «У нас есть все необходимые технологии, с некоторыми небольшими модификациями», — сказал Згонник.
Проблемы остаются. В некоторых странах регулирование является препятствием. Затраты также необходимо просчитать. Согласно расчетам, основанным на скважине в Мали, производство белого водорода может стоить около 1 доллара за килограмм по сравнению с примерно 6 долларами за килограмм зеленого водорода. Но белый водород может быстро стать дороже, если крупные месторождения потребуют более глубокого бурения.
Вернувшись в бассейн Лотарингии, следующие шаги Пиронона и Де Донато — пробурить скважину на глубину 3000 метров, чтобы получить более четкое представление о том, сколько именно там белого водорода.
Предстоит пройти долгий путь, но было бы иронично, если бы этот регион — когда-то один из ключевых производителей угля в Западной Европе — стал эпицентром новой индустрии белого водорода.