Водородът е на мода. Инвеститори и правителства наливат милиарди долари в проекти за производство на водород и използването му за декарбонизиране на промишлеността и транспорта. Но това, което често се забравя, е че водородът всъщност е енергиен носител, а не енергиен източник. За бъдещето на този енергоносител разказва статия на сайта cen.acs.org. 

За производството на водород се използва енергия - от възобновяеми източници или, дори по-често, от изкопаеми горива. Водородът във вида, в който се използва и търгува днес, е толкова устойчив, колкото е енергията, използвана за създаването му. С изключение на Буракебугу, малък град в югозападната част на Мали. Там преди почти 40 години инженери, които сондирали за вода, открили 

естествен подземен резервоар

на водороден газ. Това, което видели – сух кладенец, излъчващ въздушна струя вместо вода – първоначално бил едно разочарование. След това, според разкази на местните, разочарованието се превърнало в катастрофа. Работник, който пушел цигара, случайно запалил газовия поток и се издигнал огромен огнен стълб, който горял бездимно седмици наред, преди работниците да успеят да го загасят. Тестовете показали, че това не е природен газ, и сондажът бил запечатан.

Използването на геоложкия водород останало на ниво "наука и изследвания" - до 2012 г., когато Алиу Диало, малийски бизнесмен, който имал права за проучване за нефт и природен газ в района, наел мобилна лаборатория, за да анализира какво има в Буракебугу. 
Мобилната лаборатория отчела 98% чист водород. За Буракебугу откритието донесло горивото, необходимо за генериране на надеждна електроенергия, първоначално чрез модифициран автомобилен двигател, а по-късно чрез специално разработено
оборудване. То променило и бизнеса на Диало, който сега се нарича Hydroma и се фокусира върху геоложкия водород.

Диало е част от нарастваща група геохимици, предприемачи и инвеститори, които виждат възможности в световен мащаб за разработване на геоложкия водород като основен енергиен източник - с малко въздействие върху климата, за разлика от
въглеродосъдържащите изкопаеми горива. Според източници от бранша, различни компании тайно са направили около 200 проучвателни сондажа по целия свят. Но засега Буракебугу е единственият, който произвежда нещо с икономическа
стойност, а експертите не знаят дали геоложкият водород ще остане полезен куриоз, или ще даде старт на нова енергийна икономика.
 

Чиста енергия под краката ни

"Земята е произвеждала водород в големи обеми през цялата си история. Прсто ние, човечеството, сме избрали да не обръщаме особено внимание на това“, твърди Дъглас Уикс от американската Агенция за напреднали изследователски проекти в енергетиката (ARPAE). 

Подземният Н се получава чрез няколко химични механизма. При най-важния от тях скалите, богати на желязо и магнезий, влизат в контакт с вода при повишена температура и налягане. Ако условията са подходящи, електроните се прехвърлят от желязото към водата, в резултат на което се получават водород, железни оксиди и силициеви съединения.
Геохимиците наричат процеса серпентинизация, защото той сформира минерали като антигорит, лизардит и хризотил, които често имат змиеобразен вид. Най-добрите минерали за серпентинизация са мафичните и ултрамафичните скали, в които наред с желязото и силиция има магнезий и хром. В тези скали често присъстват и манган, кобалт и никел.
Радиоактивният разпад на уран, торий или други елементи също може да раздели молекулата на водата и да образува водород, но много по-бавно от серпентинизацията. Полученият водород се натрупва в порести скали като пясъчниците, които се намират под непропускливи слоеве, изградени от скали като шистите, например.

Изследователите също така смятат, че земното ядро и мантия са отделили първичен водород във външните слоеве на планетата чрез тектонични разломи. Зараждащата се водородна индустрия обаче е вдъхновена от

новите изследвания на USGS - 

Геоложката служба на САЩ.  Първото от тях разглежда механизмите, чрез които водородът се създава, поглъща и освобождава дълбоко под земята, за да се оцени количеството, което се произвежда всяка година, и колко може да се съдържа в резервоари като този в Буракебугу. Изследователите изчисляват, че в геоложки формации по света има уловен около 5,6 трилиона метрични тона (т) водород и че всяка година се появяват още 15 до 31 млн. тона. Тъй като обемите са огромни, добивът дори на малък процент би могъл да окаже голямо влияние върху изменението на климата.
Във второ проучване USGS изследва възможностите за добив на геоложки водород в 48 щата на САЩ. Карта показва в по-тъмносиньо областите, където е по-вероятно да има водородни ресурси, подходящи за експлоатиране. Районите с потенциал се простират от Апалачите до Скалистите планини, заедно с една ивица по протежението на Западното крайбрежие. 

Докладите на USGS

засилват интереса към подземния водород

Миналото лято минният гигант Fortescue плати 21,9 милиона долара за 40% дял в HyTerra - стартъп, който разработва два обекта за геоложки водород в Средния Запад в САЩ. HyTerra изчислява, че основният ѝ проект в североизточен Канзас може да доведе до добив на 250 000 тона водород, заедно с 2 200 тона хелий, който се натрупва под земята при сходни условия.

Най-големият играч в областта на геоложкия водород, Koloma, набра 247 млн. долара финансиране, като сред инвеститорите са Breakthrough Energy Ventures и Amazon. Да се идентифицира пълният списък компании за геоложки водород е трудно, защото много от тях запазват дискретност, докато работят по перспективите си за успех.

На дискусия по време на Седмицата на климата в Ню Йорк бяха очертани

два вида "ловци на водород -

едните търсят съществуващи „водородни джобове“, другите стимулират серпентинизация чрез инжектиране на вода в богати на желязо скали. Има предприемачи, които обикалят наляво и надясно, търсят естествени натрупвания на водород, и казват: „Можем ли просто да пробием дупка в тях, да сложим сламка и да започнем да изсмукваме водород, като природен газ?“. 

Важно е дасе има предвид обаче, е че водородът се образува със скорост, която е съвместима с човешкия времеви мащаб. За разлика от природния газ, чието производство отнема хилядолетия, ние всъщност можем да
стимулираме и ускорим образуването на водород“, обясняват учените. 
Според Ивнетим Абате, професор в Масачузетския технологичен институт, стимулирането на образуването на геоложки
водород всъщност превръща богати на желязо скали в химически реактори, заровени дълбоко под земята. Абате получи федерална субсидия, за да изследва стимулираното производство на водород. Но по-големият му залог в момента е да използва този геоложки реактор за производството на амоняк. В своя статия в Joule професорът описва реакцията на оливин, често срещан железен минерал, с воден нитрат, която в лабораторни условия дава високи добиви на амоняк. Абате и екипът му комбинират тези резултати с оценки на желязото в земната кора и заключават, че биха могли да произвеждат 235 милиона
тона амоняк годишно в продължение на милиони години на цена $0,46-$0,55 за килограм. 

Ако усилията за използване на N 2 като източник на азот се окажат успешни, цената може да падне и до $0,30. Конвенционалният амоняк струва около $0,40 за килограм, а глобалното потребление според Statista е около 150 млн. тона годишно. В статията се изчислява, че „цикълът на Абате“ би довел до едва 3% от емисиите на въглероден диоксид на конвенционалното производство на амоняк. 
Да се произвежда

амоняк вместо водород

има смисъл, защото с водородния газ се работи трудно; повечето проекти за нисковъглероден водород планират да преобразуват газа в амоняк, метанол или друга течност. А едно от най-мащабните
приложения на всякакъв вид водород днес е синтезът на амоняк по метода на Хабер-Бош.
Геоложкият амоняк звучи като бизнес план и наистина е така. Проф. Абате е съосновател на Addis Energy, компания, която има за цел да комерсиализира технологията за производство на амоняк. Addis бързо набра $8,75 млн. от фирми за рисков капитал.

Независимо дали се използват за създаване на амоняк, водород или друга енергийна молекула, електроните, чакащи под земята в железните минерали, предлагат възможности. „Химическият потенциал, който се опитваме да освободим с програмата ARPA-E, се измерва в стотици трилиони, ако не и квадрилиони тонове водород“, каза Уикс. „Има химически потенциал под краката ни, но инженерите трябва да разберат как да го контролират и овладеят.“
Зайнуб Нур, директор в Halliburton, коментира, че проектите за геоложки водород използват технологии, прилагани от десетилетия за добив на природен газ, но проучванията за наличието на водород и на изкопаеми горива не са напълно идентични. Метанът и етанът имат силни пикове на инфрачервена абсорбция, които ги правят лесни за откриване спектроскопски, докато водородът изисква по-сложни сензори.

Водородът също така има тенденция да се натрупва в скали, които са по-твърди, но не толкова на дълбоко, колкото тези,
които съдържат природен газ. Заимстването на ресурси от съществуваща индустрия е голямо предимство, което според Нур ще катапултира геоложкия водород от идея до търговска сила много бързо. „Веднага щом се докаже техническа осъществимост, това ще бъде най-евтиният източник на водород“, казва изследователката. 

Изграждане на индустрия

Всичко това звучи обещаващо. Но има много въпросителни.

Джаксън, геолог, работил десетилетия в проучвания за нефт и газ, казва, че фирми като неговата трябва да възприемат както
оборудването, така и бизнес практиките на индустрията за изкопаеми горива. „Всеки долар, който е вложен в проучване, винаги трябва да бъде насочен към намаляване на риска по пътя. Това е поетапна инвестиция, която се прави паралелно с риска. Няма един голям, масивен момент, в който слагате всичките си пари на масата и на следващия ден те или са изчезнали, или не.“
Майкъл Хесион, съосновател на испанския стартъп за геоложки водород Helios Aragon, също идва от света на изкопаемите горива  и  признава: „Геолозите, които и преди са сондирали, трябва да признаят, че сме имали много празни сондажи - за нефта и газа на 10 сондажа един оправдава инвестицията". Тогава струва ли си рискът? Да - тези компании, които днес са големи, са спечелили много пари, защото са поели риска. 

Анализатори от индустрията прогнозират, че геоложкият водород, ако сработи, ще струва около $1 на килограм. Това е много по-евтино от производството на нисковъглероден водород чрез разделяне на водата с възобновяема електроенергия или
чрез реформинг на метан и улавяне на страничния продукт CO2; водородът, произведен по тези начини, се оценява съответно на $7 и $3 на килограм днес.
Независимо от източника на газа, пазарът на чист водород в момента е изправен

пред дилемата „кокошката или яйцето“ -

доставчиците не искат да се разрастват, докато не са сигурни, че ще имат клиенти, а компаниите, които биха могли да
използват техния водород, не искат да правят инвестиции, докато доставките не станат евтини и изобилни. И така бизнесът е в задънена улица. Хората от всички сфери на водородната индустрия обаче се вълнуват, защото геоложкият водород би могъл да преодолее безизходицата и да осигури достатъчно от нисковъглеродния енергиен източник на пазара, така че клиентите да могат да построят фабрики и търсенето да започне да расте.
Бо Сиърс, главен изпълнителен директор на Helix Exploration, смята, че ако горните граници на оценките на USGS се потвърдят, геоложкият водород може да извади от играта другите видове нисковъглероден водород. Helix се интересуват
главно от геоложки хелий, но на обект в Монтана са открили и водород и виждат потенциала да стимулират скалите да произвеждат повече. Другите начини за получаване на нисковъглероден водород са твърде мръсни, твърде скъпи или и двете, казва Сиърс, а производствените разходи няма да намалеят навреме, за да поставят водорода в центъра на енергиен преход, който може да предотврати изменението на климата.