آیا واقعا گنجینه‌ای از هیدروژن طبیعی در دل زمین پنهان است؟

در سال‌های اخیر، شرکت‌ها و دانشمندان در سراسر جهان با امید به برآوردهایی که وجود تریلیون‌ها تن هیدروژن طبیعی در زمین را نشان می‌دهد، به جستجوی ذخایر زیرزمینی این گاز پرداخته‌اند. کشف چنین ذخایری می‌تواند تحول بزرگی در مسیر گذار به منابع انرژی پاک رقم بزند. بااین‌حال، حتی با وجود برخی شواهد اولیه که احتمال وجود ذخایر بزرگ را تأیید می‌کنند، جستجوها تاکنون نتایج ملموسی به همراه نداشته است.

برای طولانی‌مدت، بسیاری از زمین‌شناسان هیدروژن طبیعی را به‌عنوان منبعی جدی برای انرژی نمی‌شناختند. این گاز در نقاط مختلفی از پوسته زمین، مانند چاه‌های گرمابی و معادن مشاهده شده بود، اما همیشه در مقادیر بسیار کم وجود داشت.

در سال ۲۰۱۲، کشف تصادفی ذخیره‌ای کم‌عمق از هیدروژن در مالی، این فرضیه را مطرح کرد که شاید ذخایر عظیم‌تری هم وجود داشته باشد. اما تصور عموم بر این بود که میزان تولید هیدروژن در زیر زمین آن‌قدر زیاد نیست که به‌عنوان منبعی از انرژی در نظر گرفته شود. همچنین، به دلیل واکنش‌پذیری بالای این گاز، تصور می‌شد که پیش از تجمع در مخازن بزرگ، یا از پوسته زمین نشت می‌کند یا توسط میکروب‌ها مصرف می‌شود.

باربارا شروود لولار از دانشگاه تورنتو در کانادا، به نیوساینتیست می‌گوید: «چیزی که اکنون تغییر کرده، این است که ما انسان‌ها می‌خواهیم با میکروب‌ها بر سر هیدروژن رقابت کنیم.»

در سال ۲۰۲۲، الیس به‌همراه سارا گلمن، مدلی برای تخمین میزان هیدروژن طبیعی زمین طراحی کردند. مدل براساس دانش موجود درباره‌ی فرآیندهای تولید زیرزمینی این گاز، نشان داد که زمین ممکن است بین ده‌ها میلیارد تا کوآدریلیون‌ها تن هیدروژن داشته باشد. هرچند این مدل، اطلاعاتی درباره‌ی مکان دقیق تجمع گاز یا امکان استخراج آن ارائه نمی‌داد، نشان داد که پتانسیل استفاده از هیدروژن زمین‌شناختی به‌عنوان منبع انرژی، تاکنون نادیده گرفته شده است. یافته‌های پژوهش این‌دو به‌تازگی در مجله ساینس منتشر شده است.

مطالعات جدید نیز تخمین‌ها را تأیید کرده‌اند و همچنین، برآوردها نشان می‌دهد که محتمل‌ترین میزان هیدروژن زیرزمینی چندین تریلیون تن است. براساس محاسبات، اگر تنها دو درصد از هیدروژن استخراج‌پذیر باشد، می‌تواند نیاز جهانی به این گاز را برای قرن‌ها تأمین کند. انرژی موجود در این مقدار هیدروژن بیش از دو برابر انرژی ذخایر اثبات‌شده‌ی گاز طبیعی است.

با وجود تخمین‌های امیدوارکننده، شرکت‌های فعال در نقاط مختلف جهان، از جمله نبراسکا و چین، هنوز موفق به کشف ذخایر بزرگ و دوام‌پذیر نشده‌اند. در برخی مناطق، مانند استرالیا و فرانسه، غلظت‌های بالایی از هیدروژن در چاه‌های نفت و گاز قدیمی گزارش شده است. همچنین در آلبانی، محققان جریان چشمگیری از هیدروژن را در معدنی به ثبت رسانده‌اند که احتمال وجود ذخایر عمیق‌تر را نیز مطرح می‌کند. بااین‌حال، تاکنون هیچ‌کس نتوانسته به‌طور هدفمند مخازن هیدروژن را شناسایی و کشف کند.

ویکتور آوسیجی از دانشگاه استنفورد می‌گوید: «این موضوع چندان تعجب‌آور نیست.» او توضیح می‌دهد که کشف و بهره‌برداری از ذخایر سوخت‌های فسیلی نیز زمان زیادی برده است. همچنین، ممکن است برخی شرکت‌ها نیز مخازنی را شناسایی کرده باشند، اما به دلیل مسائل مربوط به حقوق مالکیت، اطلاعات را به صورت عمومی منتشر نکرده باشند. آوسیجی می‌افزاید: «اکتشاف شبیه بازی پوکر است؛ بسیاری از شرکت‌ها کارت‌هایشان را مخفی نگه می‌دارند.»

سؤالات بسیاری همچنان بی‌پاسخ باقی می‌ماند. مشخص نیست چه مقدار هیدروژن ممکن است در مخازن دسترس‌پذیر تجمع یافته باشد، یا زمین اساساً چه میزان هیدروژن تولید می‌کند. برخی فرضیات در مدل الیس و گلمن، از جمله امکان تولید هیدروژن در بعضی از انواع سنگ‌های آهن‌دار، با پژوهش‌های جدید تأیید شده‌اند.

درعین‌حال، برخی مطالعات نیز نشان می‌دهند که میزان هیدروژن ممکن است محدودتر باشد. جیمز لیونگ از دانشگاه میامی، نرخ تولید هیدروژن را از واکنش آب با انواع مختلف سنگ‌های غنی از آهن بررسی کرده است. او دریافت که اگرچه برخی سنگ‌ها می‌توانند مقادیر زیادی هیدروژن تولید کنند، بخش زیادی از آهن در این فرآیند صرف تشکیل مواد معدنی دیگر می‌شود و این امر میزان تولید هیدروژن را محدود می‌کند.

برخی دانشمندان نیز به‌جای جستجوی هیدروژن طبیعی، بر تولید مصنوعی آن تمرکز کرده‌اند. این روش شامل تزریق آب، گرما و مواد شیمیایی به سنگ‌ها برای تحریک تولید هیدروژن است. ویکس می‌گوید که نتایج اولیه این تحقیقات امیدوارکننده بوده‌اند، اما جزئیات بیشتری ارائه نکرد.

چه مدت طول می‌کشد تا دریابیم که هیدروژن زمین‌شناختی می‌تواند تحول بزرگی در سیستم انرژی جهان ایجاد کند یا نه؟ جف الیس می‌گوید: «این همان سؤال بزرگی است که همه می‌پرسند، اما پاسخ روشنی ندارم.»