Największe na świecie złoże białego wodoru odkryte we Francji / Jacques Pironon i Philippe de Donato

0
197

Naukowcy z Francji odkryli potencjalne złoża naturalnie występującego wodoru, czyli białego wodoru, w regionie Lotaryngii. Zdjęcie: Pexels/IslandHopper X

  • Naukowcy z Francji odkryli potencjalne złoża naturalnie występującego wodoru, czyli białego wodoru, w regionie Lotaryngii.

  •  Złoże mogłoby zawierać aż 46 mln ton białego wodoru, co stanowi ponad połowę obecnej światowej rocznej produkcji szarego wodoru.

  • Szacuje się, że stężenie wodoru w złożu na głębokości 1100 metrów wynosi 14%.

  • Kolejnym etapem badań będzie wykonanie kolejnych odwiertów w celu potwierdzenia wielkości i zasięgu złoża.

Od czasu do czasu w nauce zdarza się trafić na coś, czego się nie szukało. Czasami odkrycie to ma większą wartość niż pierwotnie miało miejsce. Nazwij to szczęściem. To właśnie przydarzyło się nam, gdy badaliśmy podłoże w Lotaryngii w południowo-wschodniej Francji i natknęliśmy się na potencjalne złoże naturalnie występującego, czyli białego wodoru. W podziemiach tego regionu, wciąż mocno dotkniętego deindustrializacją, może kryć się największe jak dotąd znane źródło gazu na świecie.

Od misji poszukiwania metanu po odkrycie wodoru

Do tej pory większość odkryć białego wodoru była dokonywana przypadkowo przez geologów poszukujących paliw kopalnych. Jako członkowie Laboratoire GeoRessources Uniwersytetu w Lotaryngii i francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych (CNRS) nie byliśmy wyjątkiem.

Nasz zespół postanowił ocenić poziom metanu w podglebiu Lotaryngii, oszacować całkowitą ilość obecnego metanu i sprawdzić, czy lokalna produkcja jest opłacalna. Aby osiągnąć ten cel, musieliśmy opracować nową technologię badania in situ i w sposób ciągły formacji skalnych z okresu karbonu, epoki geologicznej trwającej od 359 do 299 milionów lat temu.

Było to w dużej mierze możliwe dzięki opracowaniu we współpracy z firmą Solexperts sondy SysMoG, narzędzia, które pozwoliło nam na analizę gazu rozpuszczonego w wodzie w formacjach skalnych do głębokości 1200 metrów z poszanowaniem środowiska: pierwsze na świecie .

Sonda pomiarowa SysMoG gotowa do rozpoczęcia wiercenia w studni o średnicy około 6 cm.

Sonda pomiarowa SysMoG gotowa do rozpoczęcia wiercenia w studni o średnicy około 6cm. Zdjęcie: Zasoby geograficzne

Po monitorowaniu chemicznym warstw skalnych i towarzyszących im złóż metanu ze zdziwieniem odkryliśmy, że w wodzie występowała duża ilość wodoru, a jego stężenie rosło w miarę schodzenia, osiągając 20% na głębokości 1250 metrów. Takie poziomy pozwoliły nam spekulować, że zgodnie z naszym modelowaniem na głębokości 3000 metrów pod ziemią zawartość wodoru może przekraczać 90%. Na podstawie danych dotyczących gazu znajdującego się na głębokości 1100 metrów pod ziemią (14% wodoru) złoża Lotaryngii mogą zawierać do 46 mln ton białego wodoru, co stanowi ponad połowę obecnej światowej rocznej produkcji szarego wodoru.

Jest to uzupełnienie innych potencjalnych zasobów białego wodoru we Francji, które są obecnie badane w Alpach, Nowej Kaledonii i Pirenejach. Zasoby te, wraz ze złożem Lotaryngii, mogłyby pozwolić Francji na produkcję trzech milionów ton gazu rocznie. Inne niewykorzystane złoża mogą znajdować się w USA, Australii i innych krajach Europy, w tym w Hiszpanii, Niemczech, Kosowie, Islandii, Finlandii, Szwecji, Polsce, Serbii, Norwegii, Ukrainie, Rosji i Kazachstanie.

Uruchomiony w 2014 r. odwiert w Bourakébougou w zachodnim Mali pozostaje jedynym na świecie eksploatowanym miejscem wydobywania białego wodoru. Jego produkcja, która oscyluje wokół 5 ton rocznie, blednie jednak w porównaniu z światową produkcją szarego wodoru szacowaną na 80 milionów ton rocznie.

Różne kolory wodoru

„Zabarwienie” wodoru wskazuje na proces jego powstawania. Przypominamy, że wodór jest gazem, który najczęściej występuje w związkach z innymi pierwiastkami, np. w wodzie i paliwach kopalnych.

Wodór szary odnosi się do wodoru wytwarzanego w fabryce w wyniku przetwarzania gazu ziemnego. Jest to obecnie główne źródło wodoru wykorzystywanego w energii, co budzi krytykę ze względu na ilość CO2 emitowanego podczas produkcji.

Wodór czarny produkowany jest z węgla, natomiast wodór zielony powstaje w wyniku elektrolizy wody przy wykorzystaniu energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych. Wszystkie te rodzaje wodoru są tak zwanymi wtórnymi formami energii. Biały wodór, który nas tutaj interesuje, to wodór już obecny w tym stanie w przyrodzie. Jest zatem podstawowym źródłem energii.

Urządzenie wokół sondy umożliwiające monitorowanie gazu pod ziemią do głębokości ponad 1000 m.

Urządzenie wokół sondy umożliwiające monitorowanie gazu pod ziemią do głębokości ponad 1000 m. Zdjęcie: Zasoby geograficzne

Następny krok: kopanie do 3000 metrów

Bezpośrednio dostępne potencjalne dostawy białego wodoru mają tę ogromną zaletę, że nie wymagają dodatkowego nakładu energii z innych gazów/substancji. Jest to również powód do ekscytacji, ponieważ teoria, ku której obecnie się skłaniamy, próbując wyjaśnić obecność wodoru pod Lotaryngią, sugerowałaby niemal nieskończone zasoby tego gazu.

Wydobycie takich zasobów może wydawać się długim procesem, ale droga do osiągnięcia tego celu została już dobrze wytyczona. Najpierw musimy udowodnić, że wodór jest równomiernie rozmieszczony w basenie o powierzchni 490 km2. W tym celu kolejnym etapem jest umieszczenie sondy SysMoG w odwiertach w pobliżu istniejącej w Folschviller, gdzie odkryliśmy obecność wodoru. Następnie musimy wykazać, że stężenie wodoru stale rośnie na głębokościach większych niż 1200 metrów.

Niestety w regionie Lotaryngii nie ma żadnych odwiertów, które umożliwiłyby wysłanie sondy na tak głębokość.

W Folschviller ostatnia kopalnia węgla została zamknięta w 1979 roku. Od tego czasu miasto straciło jedną piątą swojej populacji. Dziś perspektywa wydobycia wodoru jest pozytywnie przyjęta przez władze lokalne.

W Folschviller ostatnia kopalnia węgla została zamknięta w 1979 roku. Od tego czasu miasto straciło jedną piątą swojej populacji. Dziś perspektywa wydobycia wodoru jest pozytywnie przyjęta przez władze lokalne. Zdjęcie: A.BourgeoisP/Wikimedia, CC BY-SA

Proponujemy głębokie wykopaliska (do 3000 metrów w dół), aby wykazać, że stężenie wodoru rzeczywiście rośnie w miarę schodzenia. Jeśli tak się stanie, potwierdzimy obecność wyjątkowych złóż naturalnie występującego wodoru, większych niż jakiekolwiek odkryte gdzie indziej, i będziemy mogli dokonać pierwszego realistycznego oszacowania jego skali.

Finansowaniem projektu jest zainteresowanych wielu partnerów handlowych i instytucjonalnych, francuskich i międzynarodowych. Pozostaje nam przekonać państwo francuskie o wartości tej inicjatywy, aby w końcu uzyskać niezbędne zezwolenia. Po podjęciu wszystkich kroków prace będą kontynuowane w ramach naszego programu badawczego REGALOR II, który mamy nadzieję rozpocząć w pierwszym kwartale 2024 r. i który powinien trwać do 3–4 lat.

Wodór nadal budzi irracjonalne obawy

Wodór może nadal denerwować opinię publiczną, zwłaszcza starsze osoby, które dorastały wśród obrazów Zeppelina LZ129: Hindenburga. Ten sterowiec napędzany wodorem zapalił się po wylądowaniu w 1937 r., pozostawiając niezatarty ślad w powszechnym postrzeganiu gazu. Nie można zaprzeczyć, że wodór, podobnie jak wszystkie gazy pochodzące z paliw kopalnych, jest łatwopalny. Może tworzyć lotne związki, gdy jego stężenie w powietrzu przekracza 4%. Nie ma jednak ryzyka, że ​​wybuchnie pod ziemią w formacjach skalnych karbonu w Lotaryngii, ponieważ nie ma tam tlenu, z którym mógłby się połączyć. Jedno z wyzwań związanych z potencjalną przyszłą ekstrakcją wodoru w tym miejscu będzie polegać na unikaniu wszelkiego kontaktu wodoru z tlenem w powietrzu poprzez procesy separacji i dystrybucji.

Wodór może nadal denerwować opinię publiczną, zwłaszcza starsze osoby, które dorastały wśród obrazów Zeppelina LZ129: Hindenburga. Eksplozja tego sterowca napędzanego wodorem w 1937 r. w trakcie lotu wywarła niezatarty wpływ na postrzeganie gazu.

Wodór może nadal denerwować opinię publiczną, zwłaszcza starsze osoby, które dorastały wśród obrazów Zeppelina LZ129: Hindenburga. Eksplozja tego sterowca napędzanego wodorem w 1937 r. w trakcie lotu wywarła niezatarty wpływ na postrzeganie gazu. Obraz: Wikimedia

Niemniej jednak wodór jest gazem lekkim, który wydostaje się przez najmniejszą szczelinę lub po prostu filtrując przez inną materię. Ta właściwość wyjaśnia trudności w przechowywaniu go przez dłuższy okres. Jednak obchodzenie się z wodorem jest powszechne zarówno w przemyśle, jak i transporcie, a ryzyko jest pod kontrolą od dawna.

W Lotaryngii, po naszych pierwszych odkryciach w Folschviller, zaobserwowaliśmy falę entuzjazmu ze strony wybranych radnych pobliskich miast i autentyczne wsparcie w kontynuowaniu poszukiwań. Dziedzictwo górnicze tego regionu, które w dalszym ciągu boryka się z zamknięciami (w sektorze węgla i stali), jest dla nas znaczącym atutem we wszystkich możliwych przyszłych scenariuszach wierceń w poszukiwaniu wodoru, ponieważ ludność jest tak dobrze zaznajomiona z geologią i ma silne umiejętności w branży wydobywczej.

 

  1. Dyrektor ds. badań w CNRS na Uniwersytecie Lotaryngii

  2. Dyrektor ds. badań w CNRS na Uniwersytecie Lotaryngii

Licencja i ponowna publikacja

Artykuły Światowego Forum Ekonomicznego mogą być ponownie publikowane zgodnie z Międzynarodową Licencją Publiczną Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Bez utworów zależnych 4.0 oraz zgodnie z naszymi Warunkami użytkowania.

Poglądy wyrażone w tym artykule są poglądami samego autora, a nie Światowego Forum Ekonomicznego.

Link do artykułu: https://www.weforum.org/agenda/2023/09/white-hydrogen-deposit-france/