“آژنگ نیوز”:دانشمندان بزرگترین ذخیره طبیعی هیدروژن جهان را در زیر یک حوضه زغال سنگ قدیمی فرانسوی کشف کردند.یک حوضه زغال سنگ فراموش شده در فرانسه به تازگی کشفی را به همراه داشته است که پیامدهای عظیمی برای آینده اروپا دارد.
قرار بود دکل حفاری نزدیک پونتپیر در شمال شرقی فرانسه به یک سوال ساده پاسخ دهد: چه مقدار متان در لایههای قدیمی زغال سنگ محبوس مانده است. برای نسلها، حوضه معدن لورن با آنچه در زیر آن قرار داشت تعریف میشد – ابتدا زغال سنگی که یک منطقه صنعتی را ساخت، سپس چاههای متروکهای که شهرهایی مانند فولشویلر را در جستجوی هویت اقتصادی جدید رها کردند. وقتی زمینشناسان شروع به فرو بردن حسگرهای خود در گمانهها کردند، از یک پروتکل آشنا پیروی کردند و ترکیبات گاز را در فواصل زمانی که ابزارها پایین میرفتند، اندازهگیری کردند.
در عمق ۱۱۰۰ متری، خوانشها چیز عجیبی را نشان دادند. حسگرها یک اثر گاز را شناسایی کردند که با ترکیب متان مورد انتظار مطابقت نداشت. هرچه تجهیزات عمیقتر میرفتند، ناهنجاری بیشتر میشد. تا عمق ۳۶۰۰ متری، ابزارها اعدادی را ثبت میکردند که تیم تحقیقاتی هنگام طراحی آزمایش پیشبینی نکرده بود.
یک مخزن هیدروژن سفید در زیر سه کشور
آن ناهنجاری به هیدروژن طبیعی تبدیل شد که گاهی اوقات هیدروژن سفید یا هیدروژن بومی نامیده میشود. این کشف که از طریق چندین عملیات حفاری تأیید شد، اکنون به یکی از بزرگترین ذخایر ثبت شده تاکنون اشاره دارد. شرکت انرژی فرانسوی (FDE)، که با همکاری دانشگاه لورن و مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه (CNRS) اکتشاف را رهبری میکند، اعلام کرد که این مخزن ممکن است حاوی حدود ۳۴ میلیون تن هیدروژن طبیعی باشد. خبرگزاری بلژیکی VRT NWS گزارش داد که حباب هیدروژن میتواند از مرزها عبور کرده و به بلژیک، لوکزامبورگ و آلمان گسترش یابد.
این عدد تقریباً معادل ۱۱۰۰ تراوات ساعت انرژی است. در مقایسه، کل مصرف برق سالانه بلژیک حدود ۸۰ تراوات ساعت است. جوآن لاوین، محقق فوق دکترا در دانشگاه گنت، به VRT NWS گفت که این مقیاس بالقوه قابل توجه است. لاوین با توضیح اینکه امروزه بیشتر هیدروژن صنعتی از گاز طبیعی یا متان، فرآیندهایی که CO2 قابل توجهی آزاد میکنند، به دست میآید، گفت: «بنابراین، یک منبع هیدروژن بدون کربن بسیار مورد استقبال قرار خواهد گرفت.»
این یافته از پروژه تحقیقاتی Regalor، همکاری بین صنعت و علوم دانشگاهی، سرچشمه گرفته است. فیلیپ د دوناتو و ژاک پیرونون، مدیران تحقیقاتی آزمایشگاه GeoRessources در نانسی، در حال توسعه تکنیکهای اندازهگیری جدید برای مایعات زمینشناسی عمیق بودند. هنگامی که آنها این ابزارها را در محل چاهی در فولشویلر مستقر کردند، غلظت هیدروژن ۱۵ درصد را در عمق ۱۰۹۳ متری ثبت کردند. مدلهای آنها نشان داد که غلظتها میتوانند در عمق ۳۰۰۰ متری به ۹۸ درصد برسند.
در اطلاعیه FDE، د دوناتو و پیرونون اظهار داشتند: «کار انجام شده در چارچوب پروژه Regalor این امکان را فراهم کرده است که نشان دهیم مایعات موجود در سازندهای کربنیفر حوضه معدنی لورن به طور قابل توجهی غنی از هیدروژن هستند، با غلظت اندازهگیری شده 15٪ در عمق 1093 متری و تخمین زده میشود که در عمق 3000 متری 98٪ باشد.»
نحوه تشکیل هیدروژن طبیعی در زیر زمین
بیشتر هیدروژن مورد استفاده امروزه یافت نمیشود، بلکه تولید میشود. هیدروژن به اصطلاح خاکستری از گاز طبیعی حاصل میشود، فرآیندی که دی اکسید کربن را آزاد میکند. هیدروژن سبز با تجزیه آب با برق از منابع تجدیدپذیر تولید میشود که همچنان گران و پرانرژی است. هیدروژن سفید از طریق واکنشهای زمینشناسی طبیعی در زیر زمین تشکیل میشود، زمانی که آب با سنگهای غنی از آهن در اعماق پوسته برخورد میکند.
تجسم سه مسیر تولید هیدروژن (h2)
دانشمندان دهههاست که میدانند چنین ذخایری وجود دارند، اما تعداد کمی از آنها به اندازه کافی بزرگ در نظر گرفته میشدند که اهمیت داشته باشند. کشف لورن نشان میدهد که برخی از ذخایر ممکن است به اندازه کافی قابل توجه باشند تا تقاضای صنعتی را بدون ردپای کربن تولید متعارف تأمین کنند. برخی از زمینشناسان معتقدند که برخی از مخازن طبیعی هیدروژن ممکن است به آرامی شارژ شوند زیرا سازندهای سنگی عمیق به واکنش با آب ادامه میدهند.
چالش استخراج یک مولکول کوچک و قابل اشتعال
جوآنس لاوین موانع لجستیکی باقی مانده را شرح داد. او به VRT NWS گفت: “هیدروژن یک مولکول بسیار کوچک است که میتواند از طریق لولههای فلزی نفوذ کند و بسیار قابل اشتعال است. هنوز باید تکنیکهای جدیدی برای استخراج و استفاده از هیدروژن زمینشناسی در مقیاس صنعتی توسعه داده شود.”
او یادداشتی از خوشبینی سنجیده در مورد محل ذخایر اضافه کرد. “یک مزیت این است که حباب هیدروژن در خشکی است: ساخت زیرساختهای لازم در آنجا آسانتر از دریا است.” لاوین همچنین هشدار داد که فاصله بین کشف و بهرهبرداری صنعتی همچنان قابل توجه است. او گفت: «این میتواند یک تغییر دهنده بازی باشد، اما هنوز یک چالش لجستیکی و فنی پیش روی ما وجود دارد.»
یک خط لوله فرامرزی و یک مورد آزمایشی برای اروپا
حوضه لورن پیش از این نیز شاهد تحول صنعتی بوده است. آهن و زغال سنگ زمانی اقتصاد منطقه را تعریف میکردند، سپس محو شدند. این بار، زیرساختها ممکن است سریعتر سازگار شوند. قرار است یک خط لوله هیدروژن فرامرزی به نام MosaHYc که توسط GRTgaz و CREOS اداره میشود، به بهرهبرداری برسد و یک مسیر حمل و نقل بالقوه برای هیدروژن تولید شده در منطقه فراهم کند.
برای محققان و شرکتهای انرژی، این کشف یک مورد آزمایشی است. اکتشاف هیدروژن طبیعی در چندین کشور در حال انجام است، اما هنوز هیچ مدل تولید در مقیاس بزرگ وجود ندارد.
FDE درخواستی برای مجوز انحصاری اکتشاف معدن به نام «مجوز Trois-Évêchés» ارائه کرده است که ۲۲۵۴ کیلومتر مربع در منطقه Grand-Est را پوشش میدهد. این شرکت قصد دارد کمپینهای اندازهگیری بیشتری را در چاههای موجود انجام دهد تا نحوه تشکیل هیدروژن و اینکه آیا استخراج آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است یا خیر را بهتر درک کند.
گروه گزارش