اكتشاف جديد يغير قواعد الطاقة الخضراء.. إنتاج الهيدروجين من الصخور دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون

يمكن للأبحاث المبتكرة حول إنتاج الهيدروجين من المصادر الجيولوجية أن تؤثر بشكل كبير على مشهد الطاقة المستدامة، مما يوفر بديلاً منخفض الكربون للأساليب الحالية.

في مشروع يمكن أن يغير قواعد اللعبة فيما يتعلق بانتقال الطاقة، يستكشف الباحثون في جامعة تكساس في أوستن مجموعة من المحفزات الطبيعية للمساعدة في إنتاج غاز الهيدروجين من الصخور الغنية بالحديد دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون.

إذا نجح العلماء، فقد يؤدي المشروع إلى إطلاق نوع جديد تمامًا من صناعة الهيدروجين: الهيدروجين الجيولوجي.

قفزة لصناعة الهيدروجين

قال توتي لارسون، الأستاذ المساعد في مكتب الجيولوجيا الاقتصادية بكلية يوتا جاكسون لعلوم الأرض والباحث الرئيسي في المشروع: “إننا ننتج الهيدروجين من الصخور”، “إنه نوع من إنتاج الوقود غير الأحفوري للهيدروجين من الصخور الغنية بالحديد والذي لم تتم تجربته من قبل على نطاق صناعي.”

تلقى فريق البحث مؤخرًا منحة بقيمة 1.7 مليون دولار من وزارة الطاقة ويتعاون مع علماء في كلية موارد الطاقة بجامعة وايومنغ لاستكشاف جدوى هذه العملية على أنواع مختلفة من الصخور في جميع أنحاء الولايات المتحدة.

يعتبر الهيدروجين لاعبًا مهمًا في تحول الطاقة لأنه لا ينتج انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون عند حرقه للحصول على الوقود.

منتجها الثانوي الوحيد هو الماء، ومع ذلك، يتم إنتاج معظم غاز الهيدروجين اليوم من الغاز الطبيعي في عملية تنتج أيضًا ثاني أكسيد الكربون .

وقال لارسون، إن إنتاج الهيدروجين الجيولوجي من الصخور الغنية بالحديد من شأنه أن يوفر تحولا كبيرا في تحول الطاقة بسبب انبعاثاته المنخفضة الكربون.

وأضاف “إذا تمكنا من استبدال الهيدروجين الذي يتم الحصول عليه من الوقود الأحفوري بالهيدروجين الذي يتم الحصول عليه من الصخور الغنية بالحديد، فسيكون ذلك بمثابة فوز كبير”.

الابتكارات في إنتاج الهيدروجين الجيولوجي

سوف تحفز المحفزات التي يستكشفها الفريق عملية جيولوجية طبيعية تسمى “السربنتينة”، أثناء عملية السربنتينة، تطلق الصخور الغنية بالحديد الهيدروجين كمنتج ثانوي للتفاعلات الكيميائية.

عادة ما يحدث الثعبان في درجات حرارة عالية، وباستخدام المحفزات الطبيعية التي تشمل النيكل وعناصر مجموعة البلاتين الأخرى، يعمل الفريق على تحفيز إنتاج الهيدروجين عند درجات حرارة منخفضة وفي أعماق يمكن الوصول إليها بسهولة بواسطة تكنولوجيا اليوم حيث توجد صخور غنية بالحديد في جميع أنحاء العالم.

وهذا يعني أن إنتاج الهيدروجين المعزز بالمحفزات من الصخور الغنية بالحديد لديه القدرة على زيادة إنتاج الهيدروجين بشكل كبير على مستوى العالم.

وقال إستي أوكار، الأستاذ المشارك في البحث في كلية جاكسون والمتعاون في المشروع: “يتم العثور على تراكمات طبيعية من الهيدروجين الجيولوجي في جميع أنحاء العالم، لكنها في معظم الحالات صغيرة وغير اقتصادية، على الرغم من استمرار الاستكشاف”، “إذا تمكنا من المساعدة في توليد كميات أكبر من الهيدروجين من هذه الصخور عن طريق تحفيز التفاعلات التي قد تستغرق عدة ملايين من السنين لتحدث في الطبيعة، أعتقد أن الهيدروجين الجيولوجي يمكن أن يغير قواعد اللعبة حقًا.”

ويقود أوكار أيضًا العمل في مشروع آخر لانتقال الطاقة لتطوير تقنيات التعدين الخالية من الكربون التي تخزن ثاني أكسيد الكربون كجزء من عملية استخراج المعادن.

اختبارات ناجحة على نطاق المختبر

وقد أجرى الباحثون بالفعل اختبارات ناجحة على نطاق المختبر، سيتم استخدام المنحة المقدمة من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للطاقة (ARPA-E) التابعة لوزارة الطاقة لتوسيع نطاق التجارب واختبار العملية على مجموعة واسعة من أنواع الصخور الغنية بالحديد الموجودة في جميع أنحاء أمريكا الشمالية.

سيقوم الفريق بالتحقيق في استخدام المحفزات على البازلت من Midcontinent Rift في ولاية أيوا، والتكوينات الحديدية النطاقية في وايومنج، والصخور فوق المافية في الغرب الأوسط.

يعد هذا المشروع واحدًا من عدة مبادرات بحثية في مكتب الجيولوجيا الاقتصادية تبحث في دور باطن الأرض في توليد وتخزين الهيدروجين كجزء من تحول الطاقة.