Μια ομάδα γεωεπιστημόνων αποδεικνύει μέσω ερευνών ότι κάτω από τα ρήγματα που αφήνουν πίσω τους οι σεισμοί, ενδέχεται να κρύβονται ιδιαίτερα πλούσια κοιτάσματα υδρογόνου.
Αυτό που αρχικά ακούγεται ως χαρμόσυνη είδηση για τους κλιματικούς στόχους, στην πράξη δεν είναι τόσο απλή υπόθεση.
Το υδρογόνο αποτελεί στοιχείο-κλειδί για την ενεργειακή μετάβαση: χωρίς αυτό, οι κλιματικοί στόχοι δύσκολα θα επιτευχθούν.
Θα ήταν ευτύχημα αν μπορούσαμε να αντλήσουμε υδρογόνο απευθείας από τη γη, ακριβώς όπως το φυσικό αέριο.
Σήμερα, για να παραχθεί πραγματικά κλιματικά ουδέτερο («πράσινο») υδρογόνο μέσω ηλεκτρολυτών, απαιτείται τεράστια ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας από Ανανεώσιμες Πηγές, η οποία όμως είναι απαραίτητη και σε άλλους τομείς.
Ωστόσο, υπάρχουν παγκοσμίως αποδοτικά κοιτάσματα υδρογόνου στο υπέδαφος.
Αν και είναι σχετικά σπάνια —επειδή το μόριο του υδρογόνου είναι πολύ μικρό και διαφεύγει εύκολα εκτός αν εμποδιστεί από ιδιαίτερα πυκνά στρώματα εδάφους— η φυσική παραγωγή υδρογόνου είναι μια συνεχής και αδιάκοπη διαδικασία.
Πως δημιουργείται το «λευκό» υδρογόνο
Αυτό το λεγόμενο «λευκό» υδρογόνο (φυσικό υδρογόνο) δημιουργείται όταν πετρώματα που περιέχουν σίδηρο ή μαγνήσιο αντιδρούν χημικά με το νερό.
Πρόκειται για μια φυσική, αλλά ταυτόχρονα αρκετά γρήγορη αντίδραση που ονομάζεται σερπεντινίωση.
Επίσης, ραδιενεργά ιχνοστοιχεία μπορούν να διασπάσουν τα μόρια του νερού μέσω της ακτινοβολίας τους.
Ωστόσο, αυτή η διαδικασία, γνωστή ως ραδιόλυση, είναι γεωλογικά εξαιρετικά αργή.
Δεν είναι ακόμη απολύτως σαφές πού ακριβώς πρέπει να ψάξουν οι γεωλόγοι για να βρουν σημεία όπου παράγεται άφθονο γεωγενές υδρογόνο και, κυρίως, πού συσσωρεύεται σε ποσότητες τέτοιες που να είναι οικονομικά εκμεταλλεύσιμο.
Σε αυτό το σημείο, μια γαλλική ερευνητική ομάδα υπό τον γεωεπιστήμονα Nicolas Lefeuvre από το Πανεπιστήμιο Grenoble Alpes έκανε ένα σημαντικό βήμα προόδου.
Οι έρευνές τους έδειξαν ότι κάτω από τα ρήγματα των σεισμών μπορεί να υπάρχουν πλούσια κοιτάσματα υδρογόνου.
Κατά τη διάρκεια ενός σεισμού, οι τεκτονικές πλάκες μετακινούνται και τεράστιες ποσότητες πετρωμάτων θρυμματίζονται.
Αν αυτά τα θραύσματα αντιδράσουν με νερό, μπορεί να παραχθεί υδρογόνο.
Το γεγονός ότι σημαντικές ποσότητες αερίου υδρογόνου διαφεύγουν από το έδαφος πάνω από σεισμικά ενεργά ρήγματα είναι γνωστό ήδη από τη δεκαετία του 1980.
Μάλιστα, η αύξηση των εκλύσεων αερίου σε αυτά τα σημεία θεωρείται ενίοτε προμήνυμα σεισμού.
Γιατί οι σεισμοί λειτουργούν ως «χημικοί αντιδραστήρες»
Αφενός, οι σεισμοί απελευθερώνουν αέρια που ήταν εγκλωβισμένα, συμπεριλαμβανομένου του υδρογόνου, λόγω των μετακινήσεων των πετρωμάτων.
Αφετέρου —και σημαντικότερο— το υδρογόνο παράγεται και απευθείας όταν τα πετρώματα σπάνε στις ζώνες των ρηγμάτων.
Όταν οι φρέσκες, σπασμένες επιφάνειες των ορυκτών έρχονται σε επαφή με το νερό, σχηματίζονται πολύ δραστικές ρίζες (άτομα ή μόρια που τους λείπει ένα ηλεκτρόνιο).
Αυτές ενώνονται πολύ γρήγορα για να σχηματίσουν υδρογόνο και υπεροξείδιο του υδρογόνου.
Συνεπώς, οι σεισμοί δεν είναι μόνο ζώνες εκτόνωσης μηχανικών δυνάμεων, αλλά και τόποι έντονης χημικής δραστηριότητας.
Εν τούτοις, το υδρογόνο δεν παράγεται μόνο σε σεισμικές περιοχές.
«Εκτός από τις ζώνες ρηγμάτων, η παραγωγή υδρογόνου συμβαίνει και σε άλλα φυσικά πλαίσια, όπως κατά τη διάβρωση του υπόβαθρου από τις κινήσεις των παγετώνων», γράφουν οι συγγραφείς της μελέτης. «Επιπλέον, ανθρωπογενείς δραστηριότητες, όπως οι γεωτρήσεις σε πετρώματα, μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε σχηματισμό υδρογόνου».
Προσομοίωση σεισμού σε εργαστηριακό μύλο
Οι Γάλλοι ερευνητές εξέτασαν στο εργαστήριο τις ποσότητες υδρογόνου που θα μπορούσαν να παραχθούν κατά τη διάρκεια σεισμών.
Πήραν κομμάτια χαλαζία με διαφορετική περιεκτικότητα σε διοξείδιο του πυριτίου και τα θρυμμάτισαν σε έναν μύλο άλεσης (σφαιρόμυλο) μαζί με νερό.
Στη συνέχεια μέτρησαν την ποσότητα του υδρογόνου που παρήχθη.
Αλλάζοντας την ταχύτητα του μύλου, μπόρεσαν να προσομοιώσουν πώς θα έσπαγε ο χαλαζίας σε σεισμούς διαφορετικής έντασης.
Η εκτίμησή τους: Κάθε χρόνο, από σεισμούς μεγέθους άνω των 4 Ρίχτερ, θα μπορούσαν να παράγονται έως και 29 εκατομμύρια τόνοι ελεύθερου αερίου υδρογόνου.
Θεωρητικά, αυτό αντιστοιχεί σε 966 τεραβατώρες ενέργειας — ποσότητα ικανή να τροφοδοτήσει τη Γερμανία με ηλεκτρικό ρεύμα για δύο χρόνια.
Αυτή είναι βέβαια μια μέγιστη εκτίμηση, η οποία προϋποθέτει ότι κάθε ρήγμα περιέχει αποκλειστικά ορυκτά χαλαζία.
Τα σεισμικά ρήγματα θα μπορούσαν λοιπόν να είναι ένα καλό μέρος για την αναζήτηση κοιτασμάτων υδρογόνου, λέει ο Lefeuvre, υποθέτοντας ότι μέρος του υδρογόνου παραμένει παγιδευμένο μέσα στο ρήγμα κάτω από αδιαπέραστα στρώματα.
Ο Geoffrey Ellis από το Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ (USGS), ένας από τους πιο γνωστούς ερευνητές στον τομέα του γεωγενούς υδρογόνου, εμφανίζεται ωστόσο επιφυλακτικός.
Επισημαίνει ότι κατά τους σεισμούς σχηματίζεται επίσης μεγάλη ποσότητα υγρών, γεγονός που θα μπορούσε να δυσκολέψει την ανάκτηση του υδρογόνου.
Νέα μοντέλα εντοπισμού από το Πότσνταμ
Με τη βοήθεια αριθμητικών μοντέλων, ο Frank Zwaan και η ομάδα του από το τμήμα «Γεωδυναμικής Μοντελοποίησης» στο Κέντρο Γεωεπιστημών GFZ Helmholtz στο Πότσνταμ εντόπισαν περαιτέρω φυσικά «hotspots» υδρογόνου.
Τα μοντέλα υπέδειξαν σημεία όπου τα πετρώματα του μανδύα αντιδρούν με το νερό.
Τα βουνά ως πιθανές πηγές υδρογόνου
Τα ορυκτά του γήινου μανδύα βρίσκονται συνήθως σε βάθος τουλάχιστον 30 χιλιομέτρων.
Για να έρθουν σε επαφή με νερό και να αντιδράσουν χημικά, πρέπει να φτάσουν στην επιφάνεια.
Αυτό συμβαίνει:
- Όταν οι τεκτονικές πλάκες απομακρύνονται η μία από την άλλη (δημιουργία ρηγμάτων/τάφρων), επιτρέποντας στο υλικό του μανδύα να ανέλθει.
- Όταν τα πετρώματα του μανδύα ωθούνται στην επιφάνεια κατά τη σύγκρουση πλακών, όπως συμβαίνει στα Πυρηναία και τις Άλπεις.
Επειδή στις οροσειρές κυκλοφορεί περισσότερο νερό απ’ ό,τι στα ρήγματα τάφρων, οι συνθήκες για τη φυσική παραγωγή υδρογόνου εκεί φαίνεται να είναι ιδιαίτερα ευνοϊκές.
Επιπρόσθετα, στα βουνά υπάρχουν περισσότερα πυκνά πετρώματα-καλύμματα, κάτω από τα οποία θα μπορούσαν να συσσωρευτούν εκμεταλλεύσιμες ποσότητες υδρογόνου.
Ήδη πραγματοποιούνται έρευνες στα Πυρηναία, τις Άλπεις και τα Βαλκάνια.
Δυστυχώς, τα ευρήματα αυτά δεν αναμένεται να συμβάλουν ουσιαστικά στην επίτευξη των κλιματικών στόχων της ΕΕ έως το 2030 ή το 2050, καθώς θα περάσουν αρκετά χρόνια μέχρι να ωριμάσει η τεχνολογία εκμετάλλευσής τους.
Επίσης, δεν έχει διευκρινιστεί πλήρως η έμμεση κλιματική επίδραση του υδρογόνου λόγω διαρροών κατά τη μεταφορά.
Το παγκόσμιο «κυνήγι» του Χρυσού… Υδρογόνου
Η ανακάλυψη του «λευκού» υδρογόνου έχει προκαλέσει έναν παγκόσμιο «πυρετό», παρόμοιο με αυτόν του χρυσού τον 19ο αιώνα.
Ενώ μέχρι πρόσφατα η επιστημονική κοινότητα αγνοούσε σε μεγάλο βαθμό την ύπαρξη φυσικών αποθεμάτων υδρογόνου, θεωρώντας ότι το στοιχείο είναι υπερβολικά πτητικό για να παγιδευτεί, νέα δεδομένα αλλάζουν τον ενεργειακό χάρτη.
Γιατί είναι τόσο σημαντικό;
Το κόστος είναι ο βασικός παράγοντας. Η παραγωγή «πράσινου» υδρογόνου (μέσω ηλεκτρόλυσης με ΑΠΕ) κοστίζει σήμερα περίπου 5-6 δολάρια ανά κιλό. Αντιθέτως, το φυσικό υδρογόνο εκτιμάται ότι θα μπορούσε να αντληθεί με κόστος μόλις 0,5 έως 1 δολάριο ανά κιλό.
Μια τέτοια διαφορά θα καθιστούσε το υδρογόνο άμεσα ανταγωνιστικό απέναντι στα ορυκτά καύσιμα, επιταχύνοντας δραματικά την απανθρακοποίηση της βαριάς βιομηχανίας και των μεταφορών.
Η θέση της Ελλάδας και των Βαλκανίων
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η περιοχή μας. Όπως αναφέρει το άρθρο, τα Βαλκάνια και οι οροσειρές που προέκυψαν από συγκρούσεις πλακών αποτελούν υποσχόμενα πεδία.
Η Ελλάδα, ως μια κατεξοχήν σεισμιογενής χώρα με έντονη τεκτονική δραστηριότητα και παρουσία οφιολιθικών συμπλεγμάτων (πετρώματα μανδύα που έχουν βγει στην επιφάνεια, π.χ. στην Πίνδο και τη Βόρεια Ελλάδα), θα μπορούσε θεωρητικά να διαθέτει τέτοια κοιτάσματα.
Η διαδικασία της σερπεντινίωσης είναι γνωστή στον ελληνικό γεωλογικό χώρο, γεγονός που ανοίγει ένα νέο πεδίο έρευνας για τα ελληνικά πανεπιστήμια και τους φορείς ενέργειας.
Οι Προκλήσεις της Εξόρυξης
Ωστόσο, δεν πρέπει να παραβλέπουμε τους κινδύνους. Η άντληση αερίων από σεισμικά ρήγματα είναι μια εξαιρετικά λεπτή διαδικασία. Υπάρχει ο φόβος της προκλητής σεισμικότητας (induced seismicity), δηλαδή η πιθανότητα η ίδια η διαδικασία της γεώτρησης ή της άντλησης να αποσταθεροποιήσει περαιτέρω ένα ήδη ενεργό ρήγμα.
Επιπλέον, η τεχνολογία εντοπισμού βρίσκεται ακόμη σε βρεφικό στάδιο. Σε αντίθεση με το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, όπου έχουμε εμπειρία ενός αιώνα, για το υδρογόνο δεν διαθέτουμε ακόμη τα κατάλληλα «εργαλεία» ανίχνευσης που να εγγυώνται υψηλά ποσοστά επιτυχίας στις γεωτρήσεις.
Συμπέρασμα
Το «λευκό» υδρογόνο δεν είναι η άμεση λύση που θα μας σώσει αύριο το πρωί. Είναι όμως μια συναρπαστική μακροπρόθεσμη προοπτική που μετατρέπει την καταστροφική δύναμη των σεισμών και τη γεωλογική αναταραχή σε πηγή καθαρής ενέργειας.
Αν η τεχνολογία ωριμάσει και οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι ελεγχθούν, χώρες με έντονο γεωλογικό ανάγλυφο, όπως η Ελλάδα, ίσως βρεθούν να κάθονται πάνω σε έναν ενεργειακό θησαυρό.
