อ่างเก็บไฮโดรเจนสะอาดขนาดมหึมา อาจจ่ายพลังงานให้โลกได้นานถึง 170,000 ปี

อ่างเก็บไฮโดรเจนฝังตัวอยู่ใต้ดินในหลายพื้นที่ทั่วโลก รวมถึงกว่า30 รัฐของสหรัฐอเมริกา การค้นพบนี้อาจกลายเป็นแรงผลักดันสำคัญในการเร่งเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดระดับโลก อย่างไรก็ตาม นักธรณีวิทยายังคงมีความเข้าใจเพียงบางส่วนเกี่ยวกับการก่อตัวของแหล่งสะสมไฮโดรเจนขนาดใหญ่ และยังไม่ทราบแน่ชัดว่าจะค้นพบแหล่งเหล่านี้ได้ที่ใด ศาสตราจารย์ Chris Ballentine หัวหน้าภาควิชาธรณีเคมี มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ประเทศอังกฤษ กล่าวว่า “เกมในตอนนี้คือการหาว่าไฮโดรเจนถูกปล่อยออกมา สะสม และถูกเก็บรักษาไว้ที่ไหน”

บทความรีวิวซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature Reviews Earth and Environment โดยศาสตราจารย์ Ballentine และคณะเริ่มตอบคำถามนี้ โดยชี้ว่าเปลือกโลกได้ผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมากพอในช่วงพันล้านปีที่ผ่านมา ซึ่งสามารถรองรับความต้องการพลังงานของโลกในปัจจุบันได้นานถึง 170,000 ปี อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีความชัดเจนว่าเราจะสามารถเข้าถึงและสกัดไฮโดรเจนเหล่านี้ได้ในระดับที่คุ้มค่าหรือไม่ งานวิจัยระบุถึงองค์ประกอบของเงื่อนไขทางธรณีวิทยาที่เอื้อต่อการผลิตและสะสมก๊าซไฮโดรเจนใต้ดิน ซึ่งอาจช่วยให้นักสำรวจสามารถระบุตำแหน่งอ่างเก็บเหล่านี้ได้ง่ายขึ้น โดยปัจจุบันบริษัทสำรวจหลายแห่ง เช่น Koloma ที่ได้รับทุนจากกลุ่มที่นำโดยกองทุน Bill Gates Breakthrough Energy, Hy-Terra (ได้รับทุนจาก Fortescue) และ Snowfox (ได้รับทุนจาก BP และ Rio Tinto) กำลังจับตาเงื่อนไขเหล่านี้อย่างใกล้ชิด ซึ่งแตกต่างกันไปตามลักษณะทางธรณีของแต่ละพื้นที่ โดยการก่อตัวของอ่างเก็บไฮโดรเจนธรรมชาติต้องมีองค์ประกอบหลัก 3 ประการ ได้แก่ แหล่งกำเนิดไฮโดรเจน หินอ่างเก็บ และชั้นหินปิดผนึกตามธรรมชาติที่สามารถกักเก็บก๊าซไว้ใต้ดินได้

กรรมวิธีทางธรรมชาติหลายสิบวิธีสามารถผลิตไฮโดรเจนได้ วิธีพื้นฐานที่สุดคือปฏิกิริยาเคมีที่แยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน หินที่มีศักยภาพต่อปฏิกิริยาเหล่านี้จึงอาจเป็นแหล่งไฮโดรเจนได้ ศาสตราจารย์ Ballentine กล่าวว่า หนึ่งในพื้นที่ที่นักวิจัยให้ความสนใจคือรัฐแคนซัส ในสหรัฐฯ ซึ่งมีโครงสร้างธรณีที่เรียกว่า Midcontinental Rift ก่อตัวเมื่อราว 1 พันล้านปีก่อน ส่งผลให้เกิดการสะสมของหินบะซอลต์ขนาดใหญ่ที่สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนได้ ซึ่งการค้นหาในปัจจุบันจึงมุ่งเน้นไปยังโครงสร้างธรณีที่มีศักยภาพในการกักเก็บและสะสมไฮโดรเจนตามธรรมชาติ จากข้อมูลที่มีอยู่เกี่ยวกับการปลดปล่อยก๊าซจากหินใต้ดิน นักวิจัยเสนอว่า แรงเครียดจากการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกและความร้อนจากใต้ผิวโลกอาจทำให้ไฮโดรเจนหลุดออกจากส่วนลึกของเปลือกโลกขึ้นมาสะสมใกล้ผิวดิน ซึ่งสามารถกลายเป็นทรัพยากรเชิงพาณิชย์ได้ และยังมีบริบททางธรณีวิทยาหลากหลายที่อาจเหมาะสมต่อการสำรวจ ตั้งแต่กลุ่มหินโอฟิโอลิต (ophiolite complexes) แหล่งหินอัคนีขนาดใหญ่ (igneous provinces) ไปจนถึงกรีนสโตนอาร์เคียน (Archaean greenstone belts)

หินโอฟิโอลิตคือส่วนหนึ่งของเปลือกโลกและเนื้อโลกตอนบนที่เคยอยู่ใต้มหาสมุทร แต่ถูกดันขึ้นสู่แผ่นดิน ในปี 2024 นักวิจัยพบอ่างเก็บไฮโดรเจนขนาดใหญ่ในกลุ่มโอฟิโอลิตที่ประเทศแอลเบเนีย ส่วนหินอัคนีเกิดจากการเย็นตัวของแมกมาหรือลาวา และกรีนสโตนอาร์เคียนซึ่งมีอายุเก่าแก่ถึง 4 พันล้านปีนั้น มีแร่สีเขียวเช่น คลอไรต์ (chlorite) และแอกติโนไลต์ (actinolite)

 ภูมิประเทศที่ประกอบด้วยหินเหล่านี้มีธาตุเหล็กสูง ซึ่งทำให้หินมีสีน้ำตาลแดง Credit: Michele D'Amico supersky77/Getty Images

ศาสตราจารย์ Jon Gluyas ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยจาก Durham University ประเทศอังกฤษ กล่าวว่า “หลักการพื้นฐานที่ระบุในรีวิวนี้จะเป็นกรอบแนวทางสำคัญสำหรับการสำรวจไฮโดรเจน ซึ่งบทความรีวิวนี้อาจ ช่วยสรุปปัจจัยสำคัญที่บริษัทควรใช้ในการวางกลยุทธ์การสำรวจ และกระบวนการที่ไฮโดรเจนอาจเคลื่อนที่หรือสูญสลายไปในชั้นใต้ดิน”

ศาสตราจารย์ Barbara Sherwood Lollar จาก University of Toronto ประเทศแคนาดา หนึ่งในผู้เขียนบทความร่วมกล่าวว่า “เราทราบดีว่าจุลินทรีย์ใต้ดินสามารถบริโภคไฮโดรเจนได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้น สภาพแวดล้อมที่แบคทีเรียสามารถเข้าถึงหินที่ผลิตไฮโดรเจนได้ อาจไม่ใช่จุดที่ดีสำหรับการค้นหาแหล่งสะสมไฮโดรเจน”

ท่อผลิตและส่งก๊าซไฮโดรเจนสีเขียวเพื่อการผลิตไฟฟ้า พลังงานแสงอาทิตย์ และกังหันลม Credit: Audioundwerbung/Getty Images

ปัจจุบัน ไฮโดรเจนถูกใช้ในกระบวนการผลิตเคมีภัณฑ์สำคัญ เช่น เมทานอลและแอมโมเนีย ซึ่งเป็นส่วนประกอบของปุ๋ยส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านจากเชื้อเพลิงฟอสซิล เพราะสามารถใช้เป็นพลังงานในยานยนต์และโรงไฟฟ้า แต่กระบวนการผลิตไฮโดรเจนในปัจจุบันยังพึ่งพาไฮโดรคาร์บอน ซึ่งทำให้เกิดการปล่อยคาร์บอนในปริมาณมาก ในขณะที่ “ไฮโดรเจนสะอาด” จากแหล่งธรรมชาติมีการปล่อยคาร์บอนต่ำกว่ามาก เนื่องจากเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ศาสตราจารย์ Ballentine ทิ้งท้ายว่า “เปลือกโลกได้ผลิตไฮโดรเจนไว้มากมาย สิ่งที่เราต้องทำตอนนี้คือใช้องค์ประกอบทางธรณีวิทยาที่รู้ เพื่อออกตามหาแหล่งสะสมเหล่านั้นให้พบ”

-------------------

ที่มา:

Huge Reservoirs of Clean Hydrogen Could Power Earth for 170,000 Years, https://www.scientificamerican.com/article/huge-reservoirs-of-clean-hydrogen-could-power-earth-for-170-000-years/

Hidden source of clean energy could power Earth for 170,000 years, https://abcnews.go.com/US/hidden-source-clean-energy-power-earth-170000-years/story