Wodór jest potrzebny do procesów przemysłowych, których nie da się zasilać energią odnawialną – na przykład wytwarzania nawozów czy stali. Spalanie wodoru wytwarza tylko wodę, nie zaś - powodujący globalne ocieplenie dwutlenek węgla. Dlatego mógłby pomoc w dekarbonizacji procesów przemysłowych.

Niestety prawie cały wodór jest obecnie wytwarzany z paliw kopalnych, co oznacza, że podczas jego produkcji emitowane są duże ilości CO2. Wykorzystanie energii wiatrowej lub słonecznej do rozszczepiania wody na "zielony" wodór i tlen na dużą skalę oznaczałoby z kolei zbyt wysokie koszty i ograniczenie dostępności energii do innych zastosowań.

Tymczasem w głębi Ziemi zachodzą naturalne procesy, w których powstaje wodór geologiczny, zwany także naturalnym lub białym. Chodzi na przykład o reakcję wody ze skałami bogatymi w żelazo. Biały wodór to czyste źródło energii, którego wydobycie może być znacznie tańsze i bardziej ekologiczne niż produkcja „zielonego wodoru” w procesie elektrolizy.

Wodór geologiczny może gromadzić się - i być wydobywany - w podobny sposób jak gaz ziemny. Problem w tym, że nikt jeszcze nie wie, ile naturalnego wodoru można by wydobyć. Cząsteczki wodoru to najmniejsze z cząsteczek gazów (hel nie tworzy cząsteczek), dlatego łatwo się ulatnia, a skały rzadko są na tyle szczelne by utrzymać znaczące jego złoża.

Jedynym miejscem, gdzie obecnie na niewielką skalę wydobywa się naturalny wodór, jest wioska Bourakébougou w Mali.

Podejmowane są próby sztucznego wytwarzania wodoru pod ziemią, na przykład poprzez pompowanie wody pod ziemię. Woda reaguje z pewnymi rodzajami skał, tworząc wodór w procesie zwanym serpentynizacją.

Naukowcy z University of Texas w Austin wykazali w badaniach laboratoryjnych, że możliwe jest wytwarzanie ogromnych ilości wodoru ze skał znajdujących się głęboko pod ziemią, przy jednoczesnym magazynowaniu dwutlenku węgla. CO2 dodany do wody powinien reagować ze skałami i zostać uwięziony w postaci węglanów. Firma Carbfix już mineralizuje CO2 na Islandii, dodając go do wody pompowanej pod ziemię w elektrowni geotermalnej.

Testy laboratoryjne przeprowadzono w Teksasie z wykorzystaniem skały wulkanicznej bogatej w żelazo. Próbki skały zostały umieszczone w pojemniku ciśnieniowym o ciśnieniu od 1,2 do 1,7 megapaskala i podgrzane do 90 st. C, aby symulować warunki panujące na dużej głębokości. Następnie dodano wodę z CO2 lub wodę z gazem obojętnym (argonem) jako próbkę kontrolną.

Woda bogata w CO2 uwolniła więcej wodoru, prawdopodobnie dlatego, że CO2 tworzy kwas węglowy, który rozpuszcza część skały, umożliwiając w ten sposób reakcję większej ilości wody ze skałą. Okazało się także, że produkcję wodoru można by dodatkowo zwiększyć, dodając chlorek niklu jako katalizator.

Naukowcom udało się uwolnić około 0,5 proc. wodoru, który teoretycznie można było uzyskać z reakcji wody ze skałą. Uważają, że muszą zwiększyć ten udział do 1 proc., aby proces był wykonalny. Jednym ze sposobów byłoby zagłębienie się w wyższe temperatury, ponieważ sprzyja to serpentynizacji. Mogłoby to być opłacalne, zwłaszcza przy jednoczesnym wykorzystaniu gorących skał do pozyskiwania energii geotermalnej.

Bogatych w żelazo skał są na świecie ogromne ilości i nawet przy wydajności na poziomie 1 proc. mogłyby one potencjalnie wytworzyć znacznie więcej wodoru niż 100 milionów ton obecnie produkowanych na świecie.

Paweł Wernicki(PAP)

pmw/ zan/