Cuộc săn tìm mỏ hydro trắng giải quyết thách thức từ biến đổi khí hậu

Hai nhà khoa học Jacques Pironon và Phillipe De Donato, cả hai đều là giám đốc nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp, đang đánh giá lượng khí mê-tan trong lòng đất ở lưu vực khai thác Lorraine bằng cách sử dụng đầu dò chuyên dụng “đầu tiên trên thế giới” để phân tích các khí hòa tan trong nước của các khối đá sâu dưới lòng đất.

Ở độ sâu vài trăm mét, tàu thăm dò tìm thấy nồng độ hydro thấp.

“Đây không phải là một điều ngạc nhiên thực sự đối với chúng tôi. Người ta thường tìm thấy một lượng nhỏ gần bề mặt lỗ khoan. Nhưng khi cuộc thăm dò đi sâu hơn, sự tập trung tăng lên. Ở độ cao 1.100m là 14%, ở độ cao 1.250 mét là 20%. Điều này thật đáng ngạc nhiên. Hiện tượng này cho thấy sự hiện diện của một bể chứa hydro lớn bên dưới. Chúng tôi đã tính toán và ước tính trữ lượng có thể chứa từ 6 đến 250 triệu tấn hydro”, nhà khoa học Pironon nói.

Ông Pironon cho rằng điều đó có thể khiến nơi này trở thành một trong những mỏ “hydro trắng” lớn nhất từng được phát hiện. Phát hiện này đã giúp thúc đẩy sự quan tâm đối với khí đốt này.

Hydro trắng – còn được gọi là hydro “tự nhiên”, “vàng” hoặc “địa chất” – được sản xuất hoặc hiện diện một cách tự nhiên trong lớp vỏ Trái đất. Về cơ bản, hydro trắng là hydro tự nhiên ở thể khí (H2), trái ngược với hydro xám hoặc hydro đen sản xuất qua quá trình công nghiệp. Hydro trắng đặc biệt hấp dẫn do không cần xử lý và không tạo ra khí nhà kính khi đốt, qua đó cung cấp nguồn năng lượng sạch tiềm năng.

“Nó được gọi là ‘trắng’ do không tạo ra khí nhà kính. Khác với hydro xám và đen được sản xuất thông qua xử lý khí tự nhiên và than đá, những nhiên liệu hóa thạch sản sinh lượng lớn khí nhà kính, hydro trắng trực tiếp có sẵn”, ông Jacques Pironon giải thích.

Theo ông Pironon, loại khí này thậm chí có tính sinh thái cao hơn hydro xanh, sản xuất bằng cách điện phân nước, sử dụng điện từ năng lượng tái tạo như Mặt Trời hoặc gió. Trên thực tế, hai nguồn năng lượng này không trung hòa về mặt khí thải CO2, giải phóng thông qua chuỗi sản xuất và quá trình vận chuyển.

Tuy nhiên mặc dù hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ nhưng lại thường tồn tại kết hợp với các phân tử khác. Hiện nay, hydro thương mại được sản xuất theo quy trình tiêu tốn nhiều năng lượng, gần như hoàn toàn được cung cấp năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch.

Cầu vồng màu sắc thường được sử dụng từ các loại hydro khác nhau. “Xám” được tạo ra từ khí metan và “nâu” được tạo ra từ than đá. Hydro “xanh” giống như màu xám, nhưng ô nhiễm do hành tinh tạo ra sẽ được giữ lại trước khi đi vào khí quyển.

Triển vọng nhất từ góc độ khí hậu là hydro “xanh”, được tạo ra bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo để phân tách nước. Tuy nhiên, sản xuất vẫn ở quy mô nhỏ và tốn kém. Đó là lý do tại sao mọi người quan tâm đến hydro trắng, một nguồn năng lượng khí đốt sạch tiềm năng dồi dào và chưa được khai thác, đã tăng lên trong vài năm qua.

“Chúng ta chưa tìm đúng chỗ”

Chuyên gia Geoffrey Ellis, một nhà địa hóa học của Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ cho biết hydro tự nhiên ngoài kia ở xung quanh chúng ta nhưng khó có thể tích lũy được lượng lớn.

Năm 1987, tại làng Bourakébougou, một người thợ khoan bị bỏng sau khi giếng nước bất ngờ phát nổ khi anh ta nghiêng người qua mép giếng và hút thuốc. Giếng khoan này sau đó bị bỏ hoang đến năm 2011 khi một công ty dầu khí đến và tập trung vào sản xuất loại khí có 98% là hydro. Hydro được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ngôi làng và hơn một thập kỷ sau, vẫn tiếp tục được sản xuất.

Khu vực giếng đã thu hút sự chú ý của cộng đồng khoa học, bao gồm cả nhà nghiên cứu Ellis vào năm 2018.

Đại dịch Covid-19 xảy ra và tôi nhận ra rằng “chúng ta chưa tìm đúng chỗ”. Những khám phá gần đây rất thú vị đối với Ellis, người đã làm việc như một nhà địa hóa dầu mỏ từ những năm 1980.

“Tôi đã chứng kiến sự tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp dầu đá phiến của Mỹ, nơi đã cách mạng hóa thị trường năng lượng. Bây giờ, chúng ta giống như đang ở trong cuộc cách mạng thứ hai”, ông Ellis nói.

Trong khi đó, Isabelle Moretti, nhà nghiên cứu khoa học tại Đại học Pau et des Pays de l’Adour và Đại học Sorbonne, đồng thời là một chuyên gia về hydro trắng đồng ý rằng hydro trắng “rất hứa hẹn”.

“Bây giờ câu hỏi không còn là về tài nguyên mà là tìm nguồn dự trữ kinh tế lớn ở đâu”, bà nói.

Trước thực tế như vậy, hàng chục quy trình tạo ra hydro trắng đã xuất hiện. Các nhà địa chất có xu hướng tập trung vào chu trình tìm các khoáng chất và nguyên tố, trong đó nước phản ứng với đá giàu sắt để tạo ra hydro và phân hủy phóng xạ, một quá trình phân hủy các phân tử nước do bức xạ.

Các mỏ hydro trắng đã được tìm thấy trên khắp thế giới, bao gồm ở Mỹ, Đông Âu, Nga, Australia, Oman, cũng như Pháp và Mali.

Một số được phát hiện một cách tình cờ nhưng một số khác được phát hiện bằng cách tìm kiếm manh mối như các đặc điểm trong cảnh quan mà đôi khi được gọi là “vòng tròn cổ tích” – những vùng trũng nông, hình elip có thể rò rỉ hydro.

Chuyên gia Ellis ước tính trên toàn cầu có thể có hàng chục tỷ tấn hydro trắng. Con số này sẽ lớn hơn rất nhiều so với 100 triệu tấn hydro mỗi năm hiện đang được sản xuất và 500 triệu tấn được dự đoán sẽ được sản xuất hàng năm vào năm 2050.

“Hầu hết trong số này gần như chắc chắn sẽ được tích lũy rất nhỏ hoặc ở rất xa ngoài khơi, hoặc quá sâu để sản xuất thực sự tiết kiệm. Nhưng nếu chỉ tìm ra và sản xuất được 1% thì nó sẽ cung cấp 500 triệu tấn hydro trong 200 năm”, ông nói thêm.

Đó là một triển vọng hấp dẫn đối với nhiều công ty khởi nghiệp.

Chẳng hạn như công ty Gold Hydrogen ở Nam Australia hiện đang triển khai khoan ở Bán đảo Yorke sau khi phát hiện một số lỗ khoan đã được khoan ở đó có nồng độ hydro rất cao. Những người thăm dò chỉ quan tâm đến nhiên liệu hóa thạch đã bỏ rơi chúng.

“Chúng tôi rất vui mừng với những gì chúng tôi đang thấy. Sẽ còn nhiều việc phải thử nghiệm và khoan nhưng công ty có thể bắt đầu sản xuất sớm vào cuối năm 2024”, ông nói.

Thêm vào đó, một số công ty khởi nghiệp đang nhận được những khoản đầu tư đáng chú ý. Chẳng hạn như Koloma, một công ty khởi nghiệp về hydro trắng có trụ sở tại Denver đã huy động được 91 triệu USD từ các nhà đầu tư dù công ty này vẫn kín tiếng về địa điểm chính xác thực hiện khoan cũng như mục tiêu thương mại hóa.

“Hydro tự nhiên là một giải pháp giúp chúng ta giải quyết các vấn đề liên quan đến biến đổi khí hậu”, ông nhấn mạnh.

Các nhà quan sát cho rằng, thách thức đối với các doanh nghiệp này và đối với các nhà khoa học là biến những lời hứa giả định này thành hiện thực thương mại.

“Có thể sẽ mất hàng thập kỷ để thử nghiệm, vướng phải các sai sót và những khởi đầu sai lầm. Nhưng tốc độ là rất quan trọng. Nếu chúng ta phải mất 200 năm để phát triển nguồn tài nguyên thì tác dụng sẽ không đủ mạnh”, ông Ellis nói thêm./