全球对地下氢气储藏的寻找正在升温,但研究人员仍在努力弄清这种燃料到底有多少藏在地下。上世纪90年代,多伦多大学地球化学家芭芭拉·舍伍德·洛拉尔下到加拿大安大略省北部的基德克里克矿,这座矿井深入北美古陆核超过三公里。她和团队在那里发现了被封闭超过十亿年的地下水,这些古老卤水后来被证实是活体微生物的栖息地,微生物以水和岩石反应产生的氢气为食。

从古老卤水到氢燃料潜力

打开网易新闻 查看精彩图片

几十年后,舍伍德·洛拉尔重新审视了团队当年留下的氢气数据,想看看这座矿井里是否有足够多的氢气,能够成为一种有用的零碳燃料来源。她说,如果能集合一些聪明头脑,想办法把氢气接出来并利用起来,那么就能为这个新兴经济带来胜利。

氢气燃料虽然被看作一种用途广泛的动力来源,但生产它通常会产生大量温室气体排放,而且所需的能量比氢气本身包含的能量还要多。如果能直接开采现成的地下储层,也就是所谓的“地质氢”,情况就会完全不同。地质氢是在地下生成的,途径有两种:水分子与富含铁的岩石发生化学反应被分解,或者像基德克里克矿那样,由其他元素的放射性衰变提供能量使水分子分解。

全球勘探热潮与尚未兑现的预期

一系列勘探行动已经展开,搜寻范围遍及全球,并吸引了数十家初创公司参与,其中包括澳大利亚公司HyTerra和比尔·盖茨投资的Koloma公司,这两家公司都在美国中西部寻找与氢气生成有关的古老海洋岩石。

美国地质调查局的研究人员估计,地球地壳中产生的氢气总量达到数万亿吨;如果能回收其中一小部分,就能满足全球数百年的氢气需求。但到目前为止,搜寻工作尚未取得突破性成果。还没有人报告发现具有商业开采价值的氢气储层,而随着各公司争抢位置并寻求吸引投资,关于已发现储量的公开数据仍然很少。

基德克里克矿的实测数据

在基德克里克矿,舍伍德·洛拉尔和同事奥利弗·沃尔利用他们长期积累的氢气记录,重新评估了这里的潜力。他们仔细分析了十多年来从该矿35个钻孔收集到的数据,发现每个钻孔每年稳定释放平均8公斤氢气。把这个发现外推到基德克里克矿的14000多个钻孔,意味着每年大约有140吨氢气从矿井通风口白白流出,未被利用。

这一统计结果今年早些时候发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。这个数字并不足以改变世界,但舍伍德·洛拉尔表示,如果能捕获所有氢气,至少可以提供一种适度的能源来源。不过,目前还没有人在任何地方找到具备商业开采价值的氢气储层,地下氢气的真正规模仍然是一个悬而未决的问题。