تم اكتشاف خزان ضخم من الهيدروجين، والذي قد يشكل مصدراً محتملاً للطاقة النظيفة، تحت سطح الأرض. ويعتقد العلماء أن جزءاً صغيراً من هذا المورد المخفي قد يمد كوكب الأرض بالطاقة لمدة قرنين من الزمان، مما يحررنا من اعتمادنا على الوقود الأحفوري.
وفي دراسة رائدة، قدر باحثون من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) أن كوكبنا يحتوي على حوالي 6.2 تريليون طن من الهيدروجين في الصخور والخزانات تحت الأرض. هذه الكمية المذهلة تعادل حوالي 26 ضعف كمية النفط المعروفة المتبقية في الأرض، وهي كافية لتزويد كل الهيدروجين اللازم للوصول إلى صافي انبعاثات الكربون إلى الصفر لمدة بضع مئات من السنين.
كما يشير البحث إلى أن الهيدروجين يتم إنشاؤه من خلال التفاعلات الكيميائية في الصخور، ويتراكم في خزانات تحت سطح الأرض. وحتى وقت قريب، لم يدرك العلماء أن الهيدروجين يتراكم بكميات كبيرة، لكن الاكتشافات الحديثة غيرت هذا النموذج. والسؤال الآن هو: أين يقع هذا الهيدروجين بالضبط، وكيف يمكننا الاستفادة منه؟
محتويات المقال :
السر القذر للوقود الأحفوري
يعتبر الوقود الأحفوري من الموارد المحدودة التي تستنزف بسرعة. علاوة على ذلك، يؤدي استخراجه ونقله وحرقه إلى إطلاق كميات هائلة من ثاني أكسيد الكربون وغيره من الغازات الدفيئة، مما يساهم في تغير المناخ. ومع ذلك، هناك بصيص من الأمل.
الهيدروجين لديه القدرة على إحداث ثورة في مشهد الطاقة لدينا. فعند حرقه، ينتج الهيدروجين بخار الماء والحرارة فقط، مما يجعله بديلاً جذابًا للوقود الأحفوري. والسؤال هو أين يمكننا أن نجد مصدر الطاقة النظيفة هذا؟ الجواب يكمن تحت أقدامنا.
إنتاج الهيدروجين بشكل اصطناعي
من المتوقع أن يلعب الهيدروجين دورًا مهمًا في مشهد الطاقة المستقبلي، حيث قد يساهم بنسبة تصل إلى 30٪ من العرض في قطاعات معينة. ومن المتوقع أن يزيد الطلب العالمي على الهيدروجين خمسة أضعاف بحلول عام 2050.
يمكن إنتاج الهيدروجين بشكل اصطناعي من خلال التحليل الكهربائي، وهي عملية تقسم جزيئات الماء باستخدام التيار الكهربائي. عند تشغيله بالطاقة المتجددة، تنتج هذه العملية “هيدروجين أخضر”، في حين ينتج استخدام الوقود الأحفوري “هيدروجين أزرق”.
ومن ناحية أخرى، لا يتطلب الهيدروجين الطبيعي مصدرًا للطاقة للإنتاج ويمكن تخزينه في خزانات تحت الأرض حتى الحاجة إليه. وهذا يلغي الحاجة إلى البنية التحتية المكلفة للتخزين المرتبطة بالهيدروجين الأخضر والأزرق.
نموذج لتقدير كمية الهيدروجين
إن الهيدروجين قادر على تشغيل المركبات وتشغيل الصناعات وتوليد الكهرباء. وتكشف دراسة حديثة نشرت في مجلة ساينس أدفانسز أن 2% فقط من احتياطيات الهيدروجين الهائلة على الأرض، أي ما يعادل 124 مليار طن من الغاز، يمكن أن تلبي احتياجات الطاقة العالمية لقرون. وتوفر هذه الإمكانات الهائلة للطاقة، والتي تعادل ضعف احتياطيات الغاز الطبيعي المعروفة تقريبًا، مسارًا واعدًا لمستقبل خالٍ من الكربون.
ولتقدير كمية الهيدروجين الموجودة داخل الأرض، استخدم الباحثون نموذجًا يأخذ في الاعتبار معدل إنتاج الغاز تحت الأرض، والكمية التي من المرجح أن يتم احتجازها في الخزانات، والكمية المفقودة من خلال عمليات مختلفة، مثل التسرب من الصخور إلى الغلاف الجوي.
الهيدروجين تحت سطح الأرض
الهيدروجين، وهو مصدر للطاقة النظيفة، يتم إنتاجه بشكل طبيعي من خلال تفاعلات كيميائية داخل الصخور. وتتضمن إحدى أبسط العمليات تقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. وفي حين تنتج العديد من العمليات الطبيعية الهيدروجين، فإن معظمها لا تنتج سوى كميات ضئيلة منه.
وحتى وقت قريب، كان العلماء يعتقدون أن الهيدروجين، كونه جزيئًا صغيرًا، سوف يتبدد بسرعة من خلال تكوينات الصخور على الأرض. ومع ذلك، فإن اكتشاف رواسب هيدروجينية كبيرة في غرب إفريقيا ومنجم كروم ألباني قد تحدى هذا الافتراض الذي ساد لفترة طويلة. ومن الواضح الآن أن الهيدروجين يمكن أن يتراكم في الخزانات الجوفية، وقد تكون بعض هذه التراكمات كبيرة.
ولكن، هناك قدراً كبيراً من عدم اليقين يحيط بهذه النتائج. ويقدر النموذج أن احتياطيات الهيدروجين قد تتراوح بين مليار طن فقط إلى عشرة تريليونات طن، مع تقدير القيمة الأكثر احتمالاً بنحو 6.2 تريليون طن كما ذكرنا.
مستقبل الطاقة النظيفة
في المستقبل القريب، يمكننا أن نتوقع رؤية تحول سريع نحو وسائل النقل التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية. سيتم تزويد المدن بالطاقة النظيفة، المولدة من احتياطيات الهيدروجين الطبيعية، مما يقلل من اعتمادنا على الوقود الأحفوري وخفض انبعاثات الغازات الدفيئة. وستشهد الصناعة أيضًا تحولًا، حيث يصبح الهيدروجين مصدر الطاقة الأساسي لتشغيل عمليات التصنيع.
وبينما نبدأ في الاستفادة من احتياطيات الهيدروجين الطبيعية، يمكننا أن نتوقع رؤية فوائد اقتصادية كبيرة، بما في ذلك خلق فرص عمل وصناعات جديدة تتمحور حول إنتاج الهيدروجين وتوزيعه. وسيكون التأثير على بيئتنا عميقا، حيث يصبح الهواء النظيف والمياه والتربة حقيقة واقعة.
وفي حين أن إمكانات الهيدروجين الطبيعي هائلة، فإن تحديد مواقعه الدقيقة أمر بالغ الأهمية. حيث يعمل الباحثون بنشاط على تحسين المعايير الجيولوجية لتحديد تراكمات الهيدروجين تحت الأرض. ومن المتوقع أن يتم إصدار نتائج دراسة تركز على الولايات المتحدة في أوائل العام المقبل.
المصادر
Model predictions of global geologic hydrogen resources | science advances
Author: أخبار علمية
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :