هیدروژن ، یک عنصر حیاتی در تولید کودهای شیمیایی ، به گفته خبرنگار اجتماعی خبرگزاری TASNIM ، اکنون به عنوان یک سوخت تمیز برای کاهش کربن صنعت و حمل و نقل دریایی در نظر گرفته شده است.
با این حال ، تقریباً تمام هیدروژن تولید جهان حدود ۹۰ میلیون تن در سال از فرآیندهای شیمیایی مبتنی بر نفت و گاز است که حدود ۲.۴ درصد از انتشار جهانی دی اکسید کربن را تشکیل می دهد. در حالی که “هیدروژن آبی” و “هیدروژن سبز” به دلیل هزینه های بالای آنها هنوز قادر به گسترش سریع نیستند ، تحقیقات جدید گزینه سوم را برجسته می کند: هیدروژن طبیعی ناشی از میلیون ها سال فرآیند زمین شناسی.
کشف یک منبع پنهان هیدروژن
محققان دانشگاه های آکسفورد ، دورام و تورنتو تخمین زده اند که پوسته قاره زمین طی یک میلیارد سال گذشته مقادیر عظیمی از هیدروژن را تولید کرده است که حداقل برای ۱۷۰،۰۰۰ سال برای تأمین نیازهای بشر کافی خواهد بود. بخشی از این هیدروژن توسط میکروارگانیسم ها مصرف شده است و برخی از آنها را فاش کرده است ، اما ذخایر آن هنوز در زمین باقی مانده است.
به گفته جان گلو ، زمین شناس دانشگاه Deremam و یکی از نویسندگان این مطالعه ، همانطور که ما برای کشف یک استراتژی موفق توسعه یافتیم ، اکنون می توان از یک روش مشابه برای جستجوی هیدروژن استفاده کرد. این مطالعه عناصر اصلی چنین استراتژی اکتشافی را معرفی می کند و نقاط قوت و ضعف دانش فعلی را بررسی می کند.
چگونه هیدروژن در قلب زمین تشکیل می شود؟
هیدروژن از چندین واکنش زمین شناسی در پوسته زمین ناشی می شود. یکی از مشهورترین این واکنش ها خدمت است. فرآیندی که در آن آب با سنگهای آهنی واکنش نشان می دهد ، آهن را اکسیده می کند و هیدروژن مولکولی را آزاد می کند.
مسیرهای دیگر شامل تابش (رادیولیز) است. فرآیندی که در آن اورانیوم تجزیه می شود ، مولکول های آب را می شکند ، و همچنین روند بلوغ سنگهای غنی از ماده آلی که می توانند همزمان با هیدروکربن ها هیدروژن تولید کنند. میزان تولید هیدروژن بسته به دما ، فشار ، نوع سنگ و میزان آب مایع در منطقه متفاوت است.
ذخیره هیدروژن در زیرزمین
پس از تشکیل ، هیدروژن باید از طریق شکاف ها و لایه های متخلخل حرکت کند و در نهایت به حیوانات زمین شناسی برخورد کند تا از فرار آن جلوگیری شود. سنگهای داخلی مانند نمک یا سنگ می توانند این نقش را بازی کنند ، اما به دلیل اندازه اندک مولکول های هیدروژن ، حفظ آن در مقیاس زمین شناسی نیاز به پوشش های بسیار جامد دارد. حتی با وجود چنین روکش ، اگر میکروب ها در مخزن باشند ، خطر مصرف هیدروژن وجود دارد.
باربارا شروود لولار از دانشگاه تورنتو ، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه می گوید: “ما می دانیم که میکروارگانیسم های زیرزمینی به راحتی از هیدروژن تغذیه می شوند.” “اجتناب از محیط هایی که این موجودات در آن حضور دارند برای حفظ ذخایر اقتصادی هیدروژن بسیار مهم است.” به گفته وی ، درجه حرارت بالا ، آب شور یا مواد مغذی ضعیف می تواند فعالیت این میکروارگانیسم ها را کاهش دهد.
هدف قرار دادن مناطق مناسب در پوسته زمین
برخلاف گمانه زنی هایی که به منابع هیدروژن بی پایان در گوشته زمین اشاره دارد ، این مطالعه نشان می دهد که بیشتر ذخایر هیدروژن در بزرگسالان دارای منشأ پوسته هستند. مناطق مناسب برای تشکیل این ذخایر شامل سپرهای باستانی قاره ای ، سفرهای جوان ، کمربندهای آتشفشانی سرشار از آهن و حوضه های رسوبی شکست خورده است.
برخی از این سیستم ها فقط چند میلیون سال قدمت دارند ، در حالی که سایر ذخایر ممکن است صدها میلیون سال باشد. نمونه هایی از کشف تصادفی هیدروژن در نقاط مختلف جهان مانند مالی ، کانزاس ، استرالیا و پیرنه نیز وجود چنین ذخایر را تأیید می کند.
از تئوری تا عمل
برای تبدیل این تئوری به عملیات حفاری واقعی ، دانش زلزله ، زمین لرزه ، میکروبیولوژی و مهندسی مخزن باید ترکیب شود. کریس بالنتین ، نویسنده اصلی مقاله از دانشگاه آکسفورد ، در توضیحات جالب می گوید: “یافتن هیدروژن انباشته مانند پخت و پز سوفله است ؛” اگر یکی از مواد اولیه ، مقدار ، زمان یا دما اشتباه باشد ، نتیجه مطلوب حاصل نمی شود. “
وی تأکید می کند که یک دستورالعمل اکتشافی موفق و تکراری می تواند منابع رقابتی و کم کربن هیدروژن طبیعی را نشان دهد که نقش مهمی در انتقال به انرژی پاک خواهد داشت.
آینده ای جدید در انرژی پاک
تیم تحقیقاتی با تأسیس Snowfox Discovery Ltd. ، به دنبال شناسایی زمینه های هیدروژن با اهمیت اجتماعی است. اولویت های این شرکت شامل نقشه برداری از تسمه های سنگی غنی از آهن ،
اندازه گیری میزان مصرف میکروبی هیدروژن و یکپارچگی پوشش های زیرزمینی.
از طرف دیگر ، تصویربرداری لرزه ای و مطالعات ژئوالکتریک می توانند مناطق تغییر شکل زیرزمینی را که در آن واکنش های تولید هیدروژن هنوز جریان دارند ، شناسایی کند. ردیاب های ایزوتوپی همچنین در جداسازی هیدروژن تازه شده از باقیمانده های قدیمی یا گازهای آلوده کننده مانند متان نقش دارند.
اگر استخراج این منابع پایدار باشد ، هیدروژن طبیعی می تواند پلی بین هیدروژن آبی و سبز باشد و فشار بر انرژی های تجدید پذیر را کاهش می دهد. با نزدیک شدن به نقطه منتشر نشده از تغییرات آب و هوایی ، استفاده از این منابع پنهان زمین ممکن است یکسان باشد که بشریت به آینده ای پاک تر برای انتقال نیاز داشته باشد.
این مطالعه در ژورنال Nature Review Earth & Environment منتشر شده است.
پایان پیام/
منبع:تسنیم
