Ученые обнаружили крупный источник природного водорода под Канадой

Ученые обнаружили, что древние породы глубоко под Канадой естественным образом выделяют газообразный водород, что дает новые доказательства того, что Земля может содержать значительные неиспользованные источники чистой энергии.

Исследователи из Университета Торонто и Оттавского университета изучали Канадский щит — обширный регион одних из древнейших горных пород на планете. Впервые они напрямую измерили выделение водорода из этих миллиардолетних пород, отследили, как он накапливается с течением времени, и нанесли на карту места концентрации газа.

Результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, могут помочь определить, может ли природный, или «белый», водород стать практичным и экономичным источником энергии. Работа также представляет новую стратегию разведки водорода, которая может поддержать усилия по сокращению выбросов парниковых газов и расширению вариантов чистой энергии.

Исследователи собрали данные на действующем руднике недалеко от Тимминса, Онтарио. Они обнаружили, что пробуренные в породе скважины ежегодно выделяют в среднем 0,008 тонны водорода, что составляет около 8 кг. Согласно исследованию, газ может продолжать поступать как минимум в течение десятилетия.

В масштабах почти 15 000 скважин на участке расчетный выход водорода превышает 140 тонн в год. Команда подсчитала, что этого количества может быть достаточно для выработки примерно 4,7 млн кВт·ч энергии в год только с одной площадки, что соответствует годовым потребностям в энергии более 400 домов.

«Данные этого исследования указывают на критические неиспользованные возможности для доступа к отечественному источнику экономически эффективной энергии, производимой из пород под нашими ногами, — говорит ведущий автор исследования Барбара Шервуд Лоллар, профессор кафедры наук о Земле факультета искусств и наук Университета Торонто. — Более того, это ресурс, „сделанный в Канаде", который может поддержать местные и региональные промышленные центры и снизить их зависимость от импорта углеводородного топлива».

Водород уже играет важную роль в мировой экономике, оцениваемой примерно в 135 миллиардов долларов. Он широко используется в производстве удобрений, метанола и в сталелитейной промышленности. Сегодня большая часть водорода производится промышленными методами, основанными на ископаемом топливе, что требует больших затрат энергии и приводит к выбросам CO2. Даже «зеленый» водород, получаемый с использованием возобновляемой энергии, остается дорогим и энергоемким.

Природный водород, однако, до сих пор не получал должного внимания. Новое исследование меняет это, документируя устойчивое выделение водорода в течение многих лет.

«Природный водород образуется с течением времени в результате подземных химических реакций между породами и грунтовыми водами, — объясняет Шервуд Лоллар. — Канаде повезло: огромные территории, особенно на Канадском щите, содержат подходящие породы и минералы для создания этого природного водорода».

По словам исследователей, Канада может получить уникальную возможность производить более чистый и потенциально более дешевый водород, не зависящий от углеводородов. Крупнейшие концентрации природного водорода обнаруживаются в геологических регионах, уже связанных с канадской горнодобывающей деятельностью, включая Северное Онтарио, Квебек, Нунавут и Северо-Западные территории.

«Объединяющим звеном является порода, — говорит соавтор исследования Оливер Уорр, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде Оттавского университета. — Природный водород образуется в тех же породах, где находятся месторождения никеля, меди и алмазов Канады. Такое соседство ресурсов добычи и производства водорода снижает потребность в длительных транспортных маршрутах и крупной инфраструктуре».

Авторы исследования считают, что природный водород может помочь снизить как затраты, так и выбросы углерода в горнодобывающем секторе Канады, а также принести пользу северным общинам, которые часто сталкиваются с высокими расходами на транспортировку топлива.

«Во всем мире идет гонка за увеличение доступности водорода для декарбонизации и снижения затрат существующей водородной экономики, — заключает Шервуд Лоллар. — Теперь мы лучше понимаем экономическую жизнеспособность этого ресурса, который можно нанести на карту месторождений водорода по всему миру, как уже известных, так и еще не открытых».