قدمت السيجارة المشتعلة أول دليل على مصدر الطاقة في أعماق الأرض. أشعل عمال الحفر النار بطريق الخطأ في الغاز المنبعث مما كانوا يعتقدون أنه بئر مياه جافة في بوراكيبوجو، جنوب غرب مالي، في عام 1987.
وبدلاً من الغاز الطبيعي، الذي يتكون مكونه الرئيسي من غاز الميثان – وهو محرك للاحتباس الحراري – فقد استخرجت شركات الحفر الهيدروجين. والآن، بعد مرور عقود، لا تزال القرية، التي يبلغ عدد سكانها 1500 نسمة، تستخدم خزان الغاز النظيف لتوليد الكهرباء.
وتعد مالي، حتى الآن، المكان الوحيد في العالم الذي استغل رواسب الهيدروجين تحت الأرض. ولكن قد ينضم إليها آخرون قريبًا. إن الضغط من أجل التخلص من الوقود الأحفوري يعني أن المهندسين والجيولوجيين والمنقبين يجوبون العالم لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم العثور على الغاز واستخراجه – والذي يشار إليه أيضًا بالهيدروجين الجيولوجي أو الذهبي أو الأبيض – على نطاق واسع.
وكانت أربعون شركة، في دول من بينها أستراليا وألبانيا وكندا وكوريا الجنوبية، تبحث عن رواسب الهيدروجين اعتبارًا من نهاية عام 2023، وفقًا لشركة ريستاد إنرجي الاستشارية. وهذا أعلى من 10 قبل ثلاث سنوات فقط.
يوضح نيل ماكدونالد، المدير الإداري لشركة جولد هيدروجين المدرجة في أستراليا، والتي اكتشفت آفاق التنقيب في جنوب أستراليا لأول مرة وتجاهلها المنقبون عن النفط منذ قرن مضى: “إن العالم يحتاج إلى طاقة يمكن الاعتماد عليها وبأسعار معقولة”. “نأمل أن نكون جزءًا كبيرًا من ذلك.”
وهذه هي الحاجة التي تتوقع وكالة الطاقة الدولية زيادة في الطلب السنوي على الهيدروجين بأكثر من أربعة أضعاف: يجب أن يرتفع من 95 مليون طن في عام 2022 إلى 430 مليون طن في عام 2050، إذا أردنا تحقيق أهداف الانبعاثات الصفرية عن طريق استبدال الوقود الأحفوري. الوقود المستخدم حاليًا في المصافي ومحطات الطاقة والمركبات.
يتم إنتاج معظم الهيدروجين المستخدم اليوم عن طريق فصله عن الغاز الطبيعي، وهي عملية تترك ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي. وقد ركزت الجهود المبذولة لإنتاج نسخ أنظف لتحقيق أهداف الصفر الصافي حتى الآن إما على التقاط وتخزين انبعاثات الكربون، أو على استخدام الطاقة المتجددة لتشغيل المحللات الكهربائية على نطاق صناعي لفصل الهيدروجين من الماء.
وبشكل عام، لم يعتبر التنقيب عن الاحتياطيات القابلة للاستغلال من الهيدروجين الموجود طبيعيًا ممكنًا. يقول جيفري إليس، عالم الجيولوجيا البحثي في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية: “لقد عرفنا عن الوجود الطبيعي للهيدروجين منذ أكثر من قرن من الزمان”. “ولكن كان من المفترض أنك لا تستطيع الحصول على تراكمات منه.”
ويخضع هذا الافتراض الآن لاختبار جدي، وذلك بفضل الاكتشافات ونتائج الحفر في مالي وأماكن أخرى، وفي حين أن السوق المحتملة المتنامية للهيدروجين تدفع الجهود الرامية إلى فهم أفضل لما يكمن تحت الأرض.
في العام الماضي، اكتشف العلماء الذين يبحثون عن الغاز الطبيعي في لورين، شمال شرق فرنسا، ما يقولون إنه قد يكون أكبر مستودع للهيدروجين الأبيض تم اكتشافه حتى الآن.
قام إليس وفريقه بوضع نموذج للاحتياطيات العالمية من الهيدروجين الجيولوجي، مما أدى إلى تقدير متوسط يبلغ حوالي 5 تريليون طن. ولكن نظراً لمجموعة واسعة من حالات عدم اليقين، فإن المبلغ الفعلي قد يكون أعلى أو أقل بعض الشيء.
يتم إنشاء الكثير من الغاز عن طريق العمليات الطبيعية، مثل التفاعل بين الصخور الغنية بالحديد والماء عند درجة حرارة عالية. لكن ربما يكون بعض الهيدروجين قد أصبح محصورًا أثناء تكوين الأرض. يقول إليس: “من الممكن أن تكون هناك كميات كبيرة من الهيدروجين البدائي تتسرب من باطن الأرض”.
إن الكمية التي يمكن استخراجها منها ليست مفهومة تمامًا. ومع ذلك، يشير إليس إلى أن 2 في المائة فقط من متوسط تقديراته سيفي بتقدير الطلب الصادر عن وكالة الطاقة الدولية لمدة مائتي عام. من الناحية النظرية، فإن استغلال احتياطيات الهيدروجين تحت الأرض يمكن أن يكون أيضًا أرخص بكثير من فصله عن الغاز الطبيعي، أو عن الماء.
“إن إنتاج الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي في أستراليا يكلف ما لا يقل عن 6 دولارات للكيلوغرام الواحد قبل النقل”، كما يشير ماكدونالد، من شركة Gold Hydrogen. وأضاف: “بناء على تجربة مالي وعمليات الحفر التي نقوم بها، نعتقد بقوة أنه يمكننا إنتاجه قبل النقل مقابل دولار للكيلوغرام الواحد أو أقل”.
هذه التكاليف المنخفضة يمكن أن تجعل الهيدروجين الموجود بشكل طبيعي “معطلًا كبيرًا”، كما يعتقد مولي إليف، رئيس قسم الهيدروجين في شركة بارينجا الاستشارية في لندن. ومن المحتمل أن يؤدي ذلك إلى تسريع الاستخدام الأوسع للغاز كمصدر للطاقة، ولكنه قد يشكل أيضًا تهديدًا تنافسيًا لمشاريع استخراج الهيدروجين من الماء. وتقول: “الناس يدركون ذلك، لكنه في الوقت الحالي في مرحلة ناشئة للغاية”.
حتى الآن، لا أحد يستخرج الهيدروجين الموجود طبيعيًا على نطاق تجاري، وأغلبية الباحثين عنه هم شركات ناشئة، تواجه العديد من الشكوك – بدءًا من حجم الرواسب وموقعها ونقاوتها إلى سهولة الاستخراج وإمكاناتها. المنتجات الثانوية، ومعدلات التسرب، والنقل.
ويمكن مساعدة اقتصاديات مشاريع الاستكشاف من خلال حقيقة وجود الهيدروجين الأبيض أو الذهبي في بعض الأحيان إلى جانب الهيليوم – وهو بالفعل غاز قيم في صناعات تتراوح بين الدفاع والطب.
ومع ذلك، غالبًا ما يكون ثاني أكسيد الكربون موجودًا أيضًا، والذي يجب احتجازه لمنع الانبعاثات الضارة. يعد تسرب الهيدروجين أثناء الاستخراج مشكلة محتملة أخرى أيضًا، حيث يمكن أن يكون للغاز تأثير غير مباشر على عمر الميثان – إلى الحد الذي يعتبر فيه الهيدروجين أحد غازات الدفيئة غير المباشرة. وبالتالي فإن السماح لها بالتسرب من شأنه أن يقلل من مساهمتها في معالجة ظاهرة الانحباس الحراري العالمي.
يقول بول هاراكا، كبير مسؤولي الأعمال في شركة كولوما، وهي شركة ناشئة مقرها الولايات المتحدة تدعمها شركة بريكثرو إنيرجي فنتشرز التي أسسها بيل جيتس: “لقد اجتذب بئر مالي الكثير من الاهتمام، كما ساهمت بعض الاكتشافات في أستراليا في بناء الزخم”. التي تستكشف الهيدروجين. “ولكن لا يزال الوقت مبكرًا جدًا. لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن يتم نشر الهيدروجين الجيولوجي على نطاق واسع.
ولا يزال يتعين الإجابة على الكثير من الأسئلة. “كيف تبدو البنية التحتية؟” يسأل حراقة. “كم من الوقت سيستغرق الناس للعثور على احتياطي كبير – ويكونوا قادرين على إنتاجه بالفعل؟”
