Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο και το Πανεπιστήμιο της Οτάβα παρακολούθησαν για περισσότερο από μία δεκαετία τις εκλύσεις υδρογόνου από γεωτρήσεις σε ενεργό ορυχείο κοντά στην πόλη Τίμμινς του Οντάριο, στην περιοχή του Καναδικού Ασπίδα. Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους, που δημοσιεύθηκαν στα Proceedings of the National Academy of Sciences, καταγράφουν για πρώτη φορά σε τόσο μεγάλο βάθος χρόνου τη φυσική παραγωγή, αποθήκευση και διαφυγή υδρογόνου από αρχαίους γεωλογικούς σχηματισμούς
Βαθιά κάτω από το έδαφος του βόρειου Οντάριο, πετρώματα ηλικίας δισεκατομμυρίων ετών φαίνεται να παράγουν φυσικά υδρογόνο, δημιουργώντας νέα δεδομένα για την αξιοποίηση μιας πηγής ενέργειας που βρίσκεται ακόμη στα πρώτα στάδια ανάπτυξής της.
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο και το Πανεπιστήμιο της Οτάβα παρακολούθησαν για περισσότερο από μία δεκαετία τις εκλύσεις υδρογόνου από γεωτρήσεις σε ενεργό ορυχείο κοντά στην πόλη Τίμμινς του Οντάριο, στην περιοχή του Καναδικού Ασπίδα. Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους, που δημοσιεύθηκαν στα Proceedings of the National Academy of Sciences, καταγράφουν για πρώτη φορά σε τόσο μεγάλο βάθος χρόνου τη φυσική παραγωγή, αποθήκευση και διαφυγή υδρογόνου από αρχαίους γεωλογικούς σχηματισμούς.
Νωρίτερα φέτος, οι ερευνητές μέτρησαν τη ροή υδρογόνου μέσα από σχεδόν 15.000 γεωτρήσεις του ορυχείου. Με βάση τις καταγραφές, εκτιμάται ότι η συγκεκριμένη περιοχή θα μπορούσε σήμερα να αποδίδει περισσότερους από 140 τόνους φυσικού υδρογόνου τον χρόνο.
Τα ευρήματα δεν σημαίνουν ότι ο Καναδάς έχει εντοπίσει ένα τεράστιο κοίτασμα υδρογόνου έτοιμο να αξιοποιηθεί εμπορικά. Δείχνουν, όμως, ότι το υδρογόνο μπορεί να παράγεται συνεχώς μέσα σε αρχαία ηπειρωτικά πετρώματα και να συσσωρεύεται σε ποσότητες που αξίζει να εξεταστούν ως πιθανός ενεργειακός πόρος.
Η διαδικασία ξεκινά μέσα στα πετρώματα
Η δημιουργία του φυσικού υδρογόνου συνδέεται με τη γεωλογική ιστορία των πετρωμάτων. Στο υπέδαφος υπάρχουν μικρές ποσότητες ραδιενεργών στοιχείων, όπως το ουράνιο και το θόριο. Καθώς αυτά διασπώνται σε βάθος εκατομμυρίων ή δισεκατομμυρίων ετών, εκπέμπουν ακτινοβολία η οποία μπορεί να διασπάσει μόρια νερού που βρίσκονται μέσα στα πετρώματα και στα υπόγεια ύδατα.
Μέσω αυτών των αντιδράσεων μπορεί να παραχθεί μοριακό υδρογόνο, H₂. Όταν η διαδικασία συνεχίζεται για πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους, το υδρογόνο μπορεί να δημιουργείται ταχύτερα από όσο διαφεύγει, με αποτέλεσμα να συσσωρεύεται σε ρωγμές, πόρους και υπόγεια συστήματα νερού.
Αυτό είναι που διαφοροποιεί το φυσικό ή «λευκό» υδρογόνο από τις κυριότερες μορφές υδρογόνου που χρησιμοποιούνται σήμερα. Ο όρος «λευκό» αναφέρεται στο υδρογόνο που υπάρχει και δημιουργείται φυσικά στο εσωτερικό της Γης, χωρίς να απαιτείται βιομηχανική διαδικασία παραγωγής.
Σήμερα, το υδρογόνο μπορεί να παράγεται από ορυκτά καύσιμα, ενώ το λεγόμενο πράσινο υδρογόνο προκύπτει από τη διάσπαση του νερού με ηλεκτρική ενέργεια, συχνά από ανανεώσιμες πηγές. Στην περίπτωση του φυσικού υδρογόνου, μεγάλο μέρος της απαιτούμενης χημικής ενέργειας προέρχεται από τις ίδιες τις γεωλογικές διεργασίες της Γης.
Γιατί ο Καναδικός Ασπίδας παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον
Η περιοχή του Καναδικού Ασπίδα θεωρείται ιδιαίτερα κατάλληλη για τη μελέτη αυτού του φαινομένου. Πρόκειται για μια τεράστια γεωλογική περιοχή που αποτελείται από αρχαία κρυσταλλικά και ηφαιστειακά πετρώματα, τα οποία έχουν παραμείνει θαμμένα για τεράστιες χρονικές περιόδους.
Οι γεωλογικοί σχηματισμοί γύρω από την περιοχή εξόρυξης της Τίμμινς διαθέτουν τις συνθήκες που μπορούν να ευνοήσουν τις χημικές αντιδράσεις παραγωγής υδρογόνου. Παράλληλα, οι ρωγμές των πετρωμάτων και τα υπόγεια δίκτυα νερού μπορούν να λειτουργήσουν ως φυσικοί αγωγοί, επιτρέποντας στα αέρια που δημιουργούνται σε μεγάλο βάθος να μετακινούνται προς την επιφάνεια.
Αυτό ακριβώς το γεωλογικό περιβάλλον επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν τη συμπεριφορά του υδρογόνου σε πραγματικές συνθήκες, χωρίς να χρειαστεί να δημιουργηθεί εξαρχής μια ειδική εγκατάσταση για ερευνητικούς σκοπούς.
Ένα ορυχείο μετατράπηκε σε φυσικό εργαστήριο
Η συγκεκριμένη ανακάλυψη δεν προέκυψε από μια στοχευμένη γεώτρηση για αναζήτηση υδρογόνου. Οι γεωτρήσεις είχαν πραγματοποιηθεί στο πλαίσιο της κανονικής λειτουργίας του ορυχείου, προκειμένου να εντοπιστούν μεταλλεύματα, να χαρτογραφηθεί η γεωλογική δομή και να υποστηριχθούν οι εργασίες σε μεγάλο βάθος.
Οι ίδιες αυτές γεωτρήσεις, ωστόσο, δημιούργησαν ένα μοναδικό παράθυρο προς το υπέδαφος. Συνδέοντας τα βαθιά γεωλογικά στρώματα με την επιφάνεια, επέτρεψαν στους ερευνητές να παρακολουθούν τα αέρια και τα υγρά που μετακινούνται μέσα από τα πετρώματα εκατοντάδες ή ακόμη και χιλιάδες μέτρα κάτω από το έδαφος.
Για περισσότερο από δέκα χρόνια, οι επιστήμονες κατέγραφαν το υδρογόνο που έβγαινε από τις γεωτρήσεις του ορυχείου κοντά στην Τίμμινς. Η διάρκεια των μετρήσεων αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία της μελέτης, καθώς μια μεμονωμένη ένδειξη υδρογόνου δεν αρκεί για να αποδείξει ότι υπάρχει μια σταθερή πηγή.
Θα μπορούσε να πρόκειται απλώς για μια προσωρινή εκτόνωση αερίου. Η πολυετής καταγραφή, αντίθετα, δείχνει ότι η έκλυση μπορεί να συνεχίζεται για τουλάχιστον μία δεκαετία, ενισχύοντας την άποψη ότι πρόκειται για μια διαρκή γεωλογική διαδικασία και όχι για ένα παροδικό φαινόμενο.
Η κλίμακα αλλάζει όταν υπολογιστούν χιλιάδες γεωτρήσεις
Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι κάθε γεώτρηση απελευθερώνει κατά μέσο όρο περίπου 0,008 τόνους υδρογόνου ετησίως, δηλαδή περίπου οκτώ κιλά τον χρόνο.
Η ποσότητα αυτή από μόνη της δεν αποτελεί ιδιαίτερα μεγάλη πηγή ενέργειας. Η εικόνα, όμως, αλλάζει δραστικά όταν η ίδια παραγωγή υπολογιστεί στο σύνολο του δικτύου του ορυχείου, το οποίο περιλαμβάνει σχεδόν 15.000 γεωτρήσεις.
Σε αυτή την κλίμακα, οι μετρήσεις υποδεικνύουν ότι η περιοχή θα μπορούσε να παράγει περισσότερους από 140 τόνους φυσικού υδρογόνου ετησίως.
Για την αναδυόμενη αγορά του φυσικού υδρογόνου, το στοιχείο αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία. Η μεγάλη διάρκεια των μετρήσεων και η δυνατότητα υπολογισμού της συνολικής ροής προσφέρουν στους επιστήμονες ένα πιο σαφές πλαίσιο για να εξετάσουν εάν παρόμοιοι γεωλογικοί σχηματισμοί μπορούν στο μέλλον να αποτελέσουν αξιοποιήσιμες πηγές υδρογόνου.
Το επόμενο ερώτημα, επομένως, δεν είναι πλέον μόνο εάν η Γη μπορεί να παράγει φυσικά υδρογόνο, αλλά κατά πόσο τέτοιες πηγές μπορούν να εντοπιστούν, να μετρηθούν και τελικά να αξιοποιηθούν σε κλίμακα που θα έχει πραγματική ενεργειακή και οικονομική αξία.
www.worldenergynews.gr
