هل سمعت عن الهيدروجين الأبيض؟ هيدروجين طبيعي في أعماق الأرض وبين الصخور.. مالي من بين الدول المتوافر بها

كثيرا ما سمعنا وقرأنا الفترة الماضية عن الهيدروجين بألوانه المختلفة، بداية من الهيدروجين الأخضر، وهو قمة الطموح للاستثمار في الطاقة النظيفة وأمل غالبية الدول لتحقيق الحياد الكربوني، وهو القادم من تكسير الماء إلى أكسجين وباستخدام الطاقة الشمسية أو الرياح، وكذلك الهيدروجين الأزرق، المصنوع من الغاز الطبيعي مع انبعاثات الكربون التي يتم التقاطها وتخزينها، والهيدروجين الرمادي، باستخدام الطاقة النووية أو الغاز الطبيعي مع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المنبعثة في الغلاف الجوي.

لكن هناك نوع آخر لم يسمع عنه الكثير، وهو الهيدروجين الأبيض أو الذهبي، وهو الناتج عن عمليات طبيعية تحدث في أعماق الأرض، الذي قد يوفر فرصة لاستبدال جميع أنواع الوقود الأحفوري.

إذا كانت تستخدم الطرق الرئيسية لإنتاج الهيدروجين مصدر طاقة لتحويل الميثان أو الفحم أو الماء إلى هيدروجين، مع المنتجات الثانوية مثل الأكسجين أو ثاني أكسيد الكربون، إلا أن هذا الهيدروجين الطبيعي قد يعني طريقا أسهل، أخبر فياتشيسلاف زحونيك، الباحث ورئيس شركة الهيدروجين الطبيعي، مجلة Science أنه يعتقد أن “لديها القدرة على استبدال جميع أنواع الوقود الأحفوري”، والذي أكد أن تكلفة الإنتاج قد تتراوح بين 0.5 ـ 1 دولار لكلّ كيلوجرام مقابل 3.5 إلى 7.5 دولارات للهيدروجين الأخضر، هل هذا ممكن حقا؟ ولماذا نحن فقط نكتشف ذلك؟ 

السباق على الكثير من الهيدروجين

لطالما تم الترويج للهيدروجين كوسيلة لمساعدتنا في الوصول إلى صافي الصفر. إنها كثيفة الطاقة وقابلة للاستخدام في المركبات ، لتوليد الكهرباء والعمليات الصناعية.

لكن بعض الخبراء متشككون ، بالنظر إلى التكاليف الحالية لإنتاجه وتحديات اعتماده، ناهيك عن الانبعاثات الناتجة عن طريقة الإنتاج الأكثر شيوعًا – الهيدروجين الأزرق من الغاز الطبيعي.

لهذا السبب يحظى الهيدروجين الطبيعي باهتمام كبير، نظرًا لأنه سيكون له انبعاثات منخفضة جدًا.

فأين يوجد؟ غالبًا تحت الأرض جنبًا إلى جنب مع غازات أخرى مثل الميثان والهيليوم. إنه يشبه إلى حد كبير النفط والغاز الطبيعي ، بهذا المعنى، ولكن على عكس النفط والغاز ، لم يكن لدينا أي مكان قريب من نفس التجربة في استكشاف الهيدروجين.

ما نعرفه حتى الآن هو أنه يمكن إنتاج الهيدروجين الطبيعي بعدة طرق مختلفة، حيث تتفاعل الصخور والمعادن المختلفة تحت الأرض، يمكن أن تنتج الصخور القديمة الغنية بالحديد الهيدروجين، وكذلك الأمر بالنسبة للمعادن مثل السربنتين والبازلت الناتجة من الصهارة الناشئة في أعماق المحيط، أو من الصخور الغنية بالمواد العضوية مثل الفحم أو الصخر الزيتي، ويمكن أن تشارك الحياة أيضًا. تعيش ميكروبات في أعماق الأرض يمكنها أن تأكل – أو تنتج – الهيدروجين.

وكشفت ليندا ستوكر، كبير علماء البحوث ، CSIRO، عن بحث جديد، حيث تقول إن العثور على مصادر الهيدروجين ليس من المرجح أن يكون القضية الرئيسية للاستخراج، على مدى العقد الماضي، زاد خبراء الهيدروجين الطبيعي بشكل كبير من تقديراتهم لمقدار هذا الغاز المفيد الموجود هناك.

فأين يمكننا استخراجه؟

تميل الهيدروكربونات مثل النفط إلى الطفو فوق الصخور العميقة، حيث يتم إنتاجها حتى يتم حبسها في الصخور المسامية التي تسمى الخزانات.

لكن ماذا عن الهيدروجين الأخف بكثير؟ إنه يتحرك لأعلى حيثما كان ذلك ممكنًا – لكنه متحرك للغاية، ويمكنه بسهولة الانزلاق عبر العديد من الصخور والهروب إلى الغلاف الجوي، قد يكون من المفيد التعافي فقط إذا كانت هناك خزانات كبيرة بما يكفي حيث تراكمت تحت طبقة صخرية غير منفذة مثل الصخر الزيتي أو الملح، على سبيل المثال، يجري بالفعل استكشاف كهوف الملح كوسيلة لتخزين الهيدروجين الأخضر.

يعمل الباحثون على اكتشاف ما الذي يعمل بالفعل كحاجز أمام تدفق الهيدروجين تحت الأرض.

الصدفة تقود إلى مالي 

في الوقت الحاضر، الصناعة لديها مثال واحد معروف فقط لتراكم الهيدروجين بكميات تجارية، تم العثور عليها بالصدفة في،  مالي، غرب إفريقيا، في الثمانينيات، أثناء التنقيب عن المياه التي تم اكتشافها بكميات ضحلة، ولكن كبيرة من الهيدروجين، دفع ذلك شركة هايدروما الكندية إلى بناء محطة صغيرة لتوليد الكهرباء لتكون أول محطة كهربائية تعمل بالهيدروجين الطبيعي في العالم، وهي لا تزال تعمل حتى اليوم.

تشير مراقبة الإنتاج والضغط العام إلى أن حقل الغاز في مالي لم يشهد أي نضوب حتى الآن، على النقيض من ذلك، تميل خزانات النفط والغاز إلى عدم إعادة ملء نفسها وفقًا للإطار الزمني الذي يهمنا.

رغم أن هناك توثيق لمحاولات في 1910 لتدفّق متواصل للهيدروجين لمدّة خمس سنوات في منجم ملح ليوبولدشال في ألمانيا، وفي العام 1930 تمّ اكتشاف بئر في جزيرة يورك الأوسترالية، تحتوي على غاز الهيدروجين بنسبة نقاء 80 %، لكن تمّ إغلاقها لأنّه كان المطلوب حينذاك النفط والغاز الطبيعي.

في 2019، تم اكتشافه في الولايات المتحدة الأمريكية، حيث قامت شركةNatural Hydrogen Energy ، بالإبلاغ رسمياً عن اكتشاف الهيدروجين الطبيعي بكميّات كبيرة في أول بئر تحفرها في نبراسكا. توجد حالياً عشرات المكامن الموثّقة في 15 دولة، من بينها أميركا وفرنسا ومالي، إضافة إلى توثيق وجود الهيدروجين الأبيض في مناجم النحاس في أونتاريو بكندا، وفي مناجم الذهب والبلاتين في جنوب إفريقيا، وفي المحاليل الملحيّة في آيسلندا، وفي حوض ساو فرانسيسكو بالبرازيل حيث يتسرّب الهيدروجين الطبيعي بكميّات تتجاوز مئات الكيلوغرامات يوميّاً. والأهمّ من ذلك كلّه ثبوت وجود الهيدورجين الأبيض في العديد من آبار النفط التي يحتوي بعضها على تركيز مرتفع للهيدروجين في الغازات المصاحبة.

هل سيكون التنقيب عن الهيدروجين مثل اندفاع النفط؟

عندما أدرك المنقبون أهمية الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز، تحولوا أولاً إلى التسربات السطحية، كان تسرب النفط والغاز على السطح يعني أن مصدر الصخور مثل الصخر الزيتي كان يطرد الهيدروكربونات.

يعد التراجع عن التسربات السطحية إحدى الطرق للبحث عن الهيدروجين الطبيعي، بالفعل ، استخدم الباحثون صور الأقمار الصناعية عالية الدقة للبحث عن ميزات غامضة يشار إليها غالبًا باسم الدوائر الخيالية.

على مدى عقود ، ناقش الباحثون أسباب هذه الدوائر، النمل الأبيض؟ مطر؟ نباتات؟ قد تكون إحدى الإجابات – تسرب الهيدروجين .

تستخدم شركات التنقيب عن الهيدروجين الطبيعي في جنوب أستراليا بالفعل الدوائر الخيالية لتحديد المواقع المحتملة، يلجأ آخرون إلى كتب التاريخ – بئر واحد في جزيرة كانجارو تم حفره، أنتج ما يصل إلى 80 ٪ من الهيدروجين.

لماذا نجد هذا الآن فقط؟

لم يكن هناك بحث حتى وقت قريب عن هذا النوع من الطاقة، ظلت الاحتياطيات الهائلة من النفط الصخري والغاز الضيق في العالم دون مراقبة لعقود، ولكن مع تقدم التكنولوجيا في عمليات الحفر الجديدة، وتسجيل الآبار وطرق الاستعادة مثل التكسير الهيدروليكي، أصبح الاستخراج ممكنًا.

منذ الستينيات فصاعدًا، استخدم الجيولوجيون الذين يبحثون عن الهيدروكربونات في الأحواض الرسوبية كروماتوجرافيا الغاز لمعرفة ما كان موجودًا في مزيج الغاز، يمكن للطرق السابقة اكتشاف نطاق أوسع من الغازات، لكن الطريقة الأكثر شيوعًا وبساطة تركت الهيدروجين والهيليوم غير قابلين للاكتشاف، لذلك ربما كان الهيدروجين موجودًا طوال الوقت.

عندما يتم الحفر بحثًا عن النفط والغاز، فالحفر بعمق لأخذ العينات- غالبًا من 1500 إلى 3000 متر، ولكن كما يوضح اكتشاف مالي، يمكن أن يوجد الهيدروجين على عمق أقل من 500 متر، وفي أنواع مختلفة من الصخور، هذا يعني أن مجموعات البيانات الحالية منحرفة.

هل سنرى اندفاع الهيدروجين؟

انه ممكن، جيل جديد من المستكشفين يجوبون جنوب أستراليا بحثًا عن آفاق جيدة، ذلك لأن الولاية هي حاليًا الولاية القضائية الأسترالية الوحيدة التي لديها قوانين معمول بها لتمكين استكشاف الهيدروجين.

هذا لا يعني أن الهيدروجين الطبيعي هو الفائز المضمون، هناك الكثير لا نعرفه، مثل مدى شيوعه ومدى سهولة استخراجه، إنه أيضًا أحد المسارات المحتملة العديدة التي يتم استكشافها لمساعدتنا في إزالة الكربون وصافي الإنجازات الصفرية، ما يعرفه الباحثون والمستثمرون حاليا أن جعل هذا الأمر حقيقة، يعني جهد كبير واستعدادًا لتجربة اقتصادية وبحثية جديدة.