הפיכת סלעים לאנרגיה מתחדשת עם פריצת דרך מימן

מחקר חדשני על הפקת מימן ממקורות גיאולוגיים עשוי להשפיע באופן משמעותי על נוף האנרגיה בת-קיימא, ולהציע חלופה דלת פחמן לשיטות הנוכחיות.

בפרויקט שעשוי להיות מחליף משחק למעבר האנרגיה, חוקרים מאוניברסיטת טקסס באוסטין בוחנים חבילה של זרזים טבעיים כדי לסייע בהפקת גז מימן מסלעים עשירים בברזל מבלי לפלוט פחמן דו חמצני.

אם המדענים יצליחו, הפרויקט יכול להזניק סוג חדש לגמרי של תעשיית מימן: מימן גיאולוגי.

קפיצת מדרגה לתעשיית המימן

"אנחנו מייצרים מימן מסלעים," אמר טוטי לרסון, פרופסור עמית למחקר בלשכה לגיאולוגיה כלכלית של בית הספר לג'קסון של UT ג'קסון והחוקר הראשי בפרויקט. "זהו סוג של ייצור דלק לא מאובן של מימן מסלעים עשירים בברזל שמעולם לא נוסה בקנה מידה תעשייתי."

צוות המחקר קיבל לאחרונה מענק של 1.7 מיליון דולר ממחלקת האנרגיה ומשתף פעולה עם מדענים מבית הספר למשאבי אנרגיה של אוניברסיטת וויומינג כדי לחקור את היתכנות התהליך הזה על סוגי סלעים שונים ברחבי ארצות הברית.

מימן הוא שחקן חשוב במעבר האנרגיה מכיוון שהוא אינו מייצר CO₂ פליטת גז כאשר הוא נשרף לדלק. תוצר הלוואי היחיד שלו הוא מים. עם זאת, רוב גז המימן כיום מופק מגז טבעי בתהליך המייצר גם CO₂.

הפקת מימן גיאולוגי מסלעים עשירים בברזל תציע שינוי משמעותי במעבר האנרגיה בגלל טביעת הרגל הנמוכה של פליטת הפחמן שלו, אמר לרסון.

"אם נוכל להחליף מימן שמקורו בדלק מאובנים במימן שמקורו בסלעים עשירים בברזל, זה יהיה ניצחון ענק", אמר לרסון

חידושים בייצור מימן גיאולוגי

הזרזים שהצוות בוחן יעוררו תהליך גיאולוגי טבעי הנקרא "סרפנטיניזציה". במהלך הסרפנטיניזציה, סלעים עשירים בברזל משחררים מימן כתוצר לוואי של תגובות כימיות.

סרפנטיניזציה מתרחשת בדרך כלל בטמפרטורות גבוהות. עם זרזים טבעיים הכוללים ניקל ואלמנטים אחרים מקבוצת פלטינה, הצוות פועל לעורר ייצור מימן בטמפרטורות נמוכות יותר ובעומקים הנגישים בקלות על ידי הטכנולוגיה של ימינו, בהם נמצאים סלעים עשירים בברזל ברחבי העולם. כלומר, לייצור מוגבר זרז של מימן מסלעים עשירים בברזל יש פוטנציאל להגדיל באופן משמעותי את ייצור המימן בעולם.

"הצטברויות טבעיות של מימן גיאולוגי נמצאות בכל רחבי העולם, אבל ברוב המקרים הן קטנות ולא חסכוניות, למרות שהחקירה נמשכת", אמרה אסתי אוקר, פרופסור עמית למחקר בבית הספר ג'קסון ומשתפת פעולה בפרויקט. "אם נוכל לעזור לייצר נפחים גדולים יותר של מימן מהסלעים האלה על ידי יצירת תגובות שייקחו כמה מיליוני שנים עד שיתרחשו בטבע, אני חושב שהמימן הגיאולוגי באמת יכול להיות מחליף משחק."

אוקר מובילה גם עבודה על פרויקט מעבר אנרגיה נוסף לפיתוח טכניקות כרייה ללא פחמן האוגרות CO₂ כחלק מתהליך מיצוי המינרלים.

חוקרים כבר ערכו בדיקות מוצלחות בקנה מידה מעבדתי. המענק, ממשרד האנרגיה המתקדם של פרויקטי מחקר מתקדמים (ARPA-E), ישמש להגדלת הניסויים ולבחון את התהליך על מגוון רחב של סוגי סלע עשירים בברזל שנמצאו ברחבי צפון אמריקה. הצוות יחקור את השימוש בזרזים על בזלת מהבקע של Midcontinent באיווה, תצורות ברזל רצועות בוויומינג וסלעים אולטרה-מאפיים במערב התיכון.

פרויקט זה הוא אחת מכמה יוזמות מחקר בלשכה לגיאולוגיה כלכלית החוקרת את תפקידו של תת הקרקע בייצור ואחסון של מימן כחלק ממעבר האנרגיה.