下個(gè)石油奇跡?地下珍貴“白金”,激發(fā)能源淘金熱
天然形成的“白氫”(white hydrogen)蘊(yùn)藏在我們腳下的巨大地底儲(chǔ)層中——如今,這場(chǎng)清潔能源時(shí)代的淘金熱正在展開(kāi)。
BBC報(bào)導(dǎo),氫氣是地球上最小、最簡(jiǎn)單、最輕的分子,目前主要應(yīng)用于煉油與化學(xué)產(chǎn)業(yè),例如生產(chǎn)肥料所需的氨氣。而目前市面上絕大多數(shù)的氫氣,仍是透過(guò)污染性高的甲烷蒸氣重組或煤氣化制造。
不過(guò),現(xiàn)在已有其他碳排更低的氫氣生產(chǎn)方式。氫氣的能量密度是石油的三倍,燃燒后只產(chǎn)生水,因此被視為一種具潛力的清潔燃料選項(xiàng),特別適合那些難以透過(guò)電氣化減碳的產(chǎn)業(yè),例如航空、航運(yùn)或鋼鐵制造。
同時(shí),近年來(lái)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),天然形成的氫氣比過(guò)去想象的更為普遍,這讓部分人認(rèn)為它有潛力成為一種便宜且零碳的燃料來(lái)源。這種“地質(zhì)氫”(geologic hydrogen),又稱(chēng)天然氫或白氫,是當(dāng)?shù)叵滤c富含鐵的巖石發(fā)生“蛇紋石化作用”(serpentinisation)時(shí)自然產(chǎn)生的。由于氫氣極為輕盈,它通常會(huì)穿過(guò)多孔巖石與裂縫逸散,最終升向大氣層——除非在此之前被地下化學(xué)反應(yīng)消耗,或被棲息于地底的微生物“吃掉”。
但在某些地質(zhì)環(huán)境中,氫氣可能會(huì)被困在低滲透性的巖層之下,這些巖層形成了一種密封結(jié)構(gòu),使氫氣得以在其下方聚集。而這讓探勘者看到可能具有商業(yè)開(kāi)采潛力的希望。
美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)地質(zhì)學(xué)家研究中指出,大多數(shù)這些氫氣“可能位于太深、太遠(yuǎn)的離岸地區(qū),或規(guī)模太小,難以具經(jīng)濟(jì)效益地開(kāi)采”。然而,他們也發(fā)現(xiàn),即使只有2%的白氫可以開(kāi)采,也足以滿足全球預(yù)測(cè)氫氣需求約200年。此外,他們補(bǔ)充說(shuō),這些氫氣所含的能量,大約是目前地球上已探明天然氣儲(chǔ)量的兩倍。
這一概念激起了人們對(duì)腳下地層潛藏資源的極大興趣,但開(kāi)采白氫也可能帶來(lái)意想不到的后果,包括對(duì)氣候的潛在影響,這些影響甚至可能抵銷(xiāo)白氫作為替代化石燃料的好處。
氫氣儲(chǔ)層中可能含有甲烷,若未加以捕捉,這些甲烷的釋放將可能抵銷(xiāo)白氫帶來(lái)的環(huán)境效益。此外,一旦氫氣進(jìn)入大氣,它會(huì)與甲烷爭(zhēng)奪氫氧自由基(hydroxyl),這是一種能分解甲烷分子的化學(xué)物質(zhì)。換言之,若在開(kāi)采過(guò)程中有氫氣逸散,會(huì)讓大氣中的甲烷停留時(shí)間更久,進(jìn)而加劇暖化效應(yīng)。
白氫的支持者告訴BBC,甲烷排放是可以透過(guò)過(guò)濾技術(shù)加以控制的,并且表示,若將氫氣作為燃料來(lái)開(kāi)采與燃燒,反而能減少原本自然滲漏至地表、進(jìn)入大氣的氫氣總量。
但有專(zhuān)家并不認(rèn)同這種說(shuō)法,因?yàn)榇笠?guī)模生產(chǎn)白氫反而會(huì)導(dǎo)致更多氫氣泄漏至大氣層,且大規(guī)模開(kāi)采可能影響當(dāng)?shù)氐氐椎纳鷳B(tài)系,以及依賴(lài)氫氣作為能量來(lái)源的微生物。這些微生物在地球化學(xué)元素與化合物的循環(huán)中扮演重要角色,目前人類(lèi)對(duì)深層地殼的了解仍相當(dāng)有限。
即使在未來(lái)幾年內(nèi)發(fā)現(xiàn)了大型白氫儲(chǔ)量,要發(fā)展成具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)仍至少需要再花上十年時(shí)間,這意味著白氫在短期內(nèi)不太可能對(duì)能源系統(tǒng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。在全球氣候目標(biāo)所需的時(shí)間范圍內(nèi),白氫開(kāi)采“根本無(wú)法及時(shí)實(shí)現(xiàn)”,因此難以取代目前以化石燃料制造的氫氣。
編輯︱葉金雅
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