هیدروژن به‌عنوان یک منبع انرژی پایدارتر از سوخت‌های فسیلی است که گازهای گلخانه‌ای آزاد می‌کنند و با محبوس کردن گرما در جو تغییرات آب و هوایی به وجود می‌آورند. دلیلش این است که به‌جای رها کردن گازهای گلخانه‌ای آب تولید می‌کند. بااین‌حال، مشکل این است که به‌طور معمول خودش تولید نمی‌شود و در حال حاضر تولید آن به روش مصنوعی با سوزاندن سوخت‌های فسیلی انجام می‌شود.
به گزارش اطلاعات آنلاین، بنابراین مانع اصلی تولید هیدروژن همواره این بوده‌است که از کجا آن را تأمین کنند. هیدروژن طبیعی می‌تواند طی فعل‌وانفعالات زمین‌شناختی تولید شود تا دیگر برای تولید آن به روش مصنوعی از سوخت‌های فسیلی استفاده نشود اما محل تشکیل طبیعی آن‌که هم ذخیره قابل توجهی داشته باشد و هم قابل‌دسترس باشد هنوز به‌طور دقیق شناسایی نشده است.
این‌که چه مقدار انررژی مصرف می‌کنیم و این انرژی از کجا می‌آید مدت‌ها مشکل بحران آب و هوایی بوده است. برای همین است که برخی از راهبردهای جدید به سوخت‌های پاک‌تر روی آورده‌اند. دانشمندان به وجود ذخیره بزرگی از انرژی هیدروژنی پنهان در زیر سطح زمین پی برده‌اند که می‌تواند هدف استفاده از سوخت‌های پاک‌تر را تا حدی محقق کند.
هیدروژن زیرزمینی به دنبال فرایندهای ژئوشیمیایی در زمین تشکیل می‌شود و تاکنون فقط در چند محل معدود مانند آلبانی و مالی یافت شده‌است. یک مطالعه جدید که در Science Advancesمنتشر شده است برآورد می‌کند که این ذخایر در سراسر دنیا وجود دارند.
این مقدار انرژی هیدروژنی، دو برابر انرژی موجود در تمامی ذخایر گاز طبیعی در زمین است. به عقیده پژوهشگران، می‌تواند به سیاست‌گذاران کمک کند به هدف کربن صفر برسند. یک شهر کربن صفر شهری است که به همان میزان که انرژی پایدار بدون کربن استفاده می‌کند، بتواند انرژی تولید کند.
راه‌های کنونی دستیابی به هیدروژن یا سوخت‌های فسیلی هستند یا روشی به نام الکترولیز که در آن مقدار زیادی آب باید مصرف شود و اغلب ردپای کربنی بالایی دارد. منظور از ردپای کربنی مقدار کل گاز گلخانه‌ای است که با انجام یک فرایند یا فعالیت منتشر می‌شود.
استخراج هیدروژن زیرزمینی روشی با ردپای کربنی نسبتاً پایین است. در حال حاضر، مالی تنها کشوری است که هیدروژن زیرزمینی را استخراج می‌کند.
پژوهشگران سازمان زمین‌شناسی ایالات‌متحده آمریکا برای مطالعه جدید خود مدلی ساخته‌اند تا میزان ذخایر هیدروژن زیرزمینی را در سطح جهانی برآورد کنند. در این کار، آن‌ها دانسته‌های قبلی خود از نحوه تشکیل هیدروژن و رفتار این گاز را با داده‌های زمین‌شناختی درآمیخته‌اند. بر اساس این مدل، برآورد می شود106 × 6/5 تن هیدروژن در زیر سطح زمین پنهان شده باشد. این برابر با وزن 7/3 میلیون خودرو است.
کوه‌ها، ذخیره گاهی از هیدروژن
در تلاش برای رسیدن به انرژی پاکی که به ما کمک کند از سوخت‌های فسیلی فاصله بگیریم، پژوهشگران با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته توانسته‌اند ذخیره‌گاه وسیعی از گاز هیدروژن (H2)را بیابند که سنگ‌های چندین میلیون ساله کوه‌ها آن را تولید می‌کنند. سنگ‌هایی که گاز هیدروژن تولید می‌کنند در گوشته زمین در زیر پوسته تشکیل می‌شوند. آن‌ها با شبیه‌سازی فرایندهای صفحه‌های تکتونیکی زمین توانسته‌اند این ذخیره گاه‌های وسیع هیدروژن را موقعیت‌یابی کنند.
هیدروژن طبیعی به چند طریق تولید می‌شود. برای مثال، باکتری‌های هستند که ماده ارگانیک را تغییر می‌دهند یا مولکول‌های آب که در اثر خاصیت رادیواکتیویته پوسته زمین شکافته (تجزیه) می‌شوند و هیدروژن باقی می‌گذارند.
اما نویدبخش‌ترین روش طبیعی برای تولید هیدروژن در مقیاس زیاد، یک روش زمین‌شناختی به نام «سرپنتینی شدن” (serpentinisation) است. «سرپنت» (serpent) به معنای مار است اما این روش هیچ ارتباطی به مارها ندارد بلکه به چگونگی واکنش سنگ‌های عمق گوشته زمین با آب اشاره دارد. کانی‌های درون این سنگ‌ها تغییرات شیمیایی را تجربه می‌کنند و کانی‌های تازه‌ای را به وجود می‌آورند که به گروه کانی‌های «سرپنتین» (serpentine)تعلق دارند و به دنبال فعل‌وانفعالاتی، گاز هیدروژن آزاد می‌کنند.
اگر این سنگ‌ها در نزدیک سطح زمین کشف شوند، می‌توانند مناطقی غنی از هیدروژن را پدید آورند و چون به سطح نزدیک هستند با حفاری می‌توان مقادیر زیادی هیدروژن از آن‌ها به دست آورد؛ اگر چه میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا این سنگ‌ها در اثر حرکات صفحات تکتونیکی از عمق 2900 کیلومتری گوشته زمین به سطح بیایند.
این فرایند به دنبال دو مکانیسم رخ می‌دهد: جدا شدن قاره‌ها که موجب بالا آمدن گوشته می‌شود و شکل‌گیری کوه‌ها که سبب می‌شود سنگ‌های گوشته به بالا رانده شده و به سطح برسند. وقتی صفحه‌های تکتونیکی زمین به هم برخورد می‌کنند و کوه‌ها را به وجود می‌آورند، سنگ‌های گوشته در عمق به‌سوی سطح رانده می‌شوند. مدل‌سازی دو مکانیسم نامبرده نشان داده است که شکل‌گیری کوه‌ها بهترین شرایط را برای سرپنتینی شدن فراهم می‌کند.
به عقیده دانشمندان، در محیط سرد رشته کوه‌ها و با چرخه آب به میزان بالا مقادیر زیادی هیدروژن می‌تواند تولید شود. شبیه‌سازی‌ها نشان داده‌اند سنگ‌هایی که به دنبال تشکیل کوه‌ها خارج می‌شوند 20 برابر بیشتر از سنگ‌هایی هستند که در طول جدا شدن قاره‌ها به سطح می‌آیند و هیدروژن ذخیره شده در خود دارند. تاکنون در کوه‌های پیرنه، آلپ و بالکان نشانه‌هایی از تولید هیدروژن طبیعی مشاهده شده است.
بااین‌حال، کارشناسان مطمئن نیستند که آیا باید برای استخراج هیدروژن، به‌ویژه از زیر زمین، در مقیاسی که برای کاهش انتشار آلاینده‌ها و مواجهه با وضعیت اضطراری تغییرات اقلیمی لازم باشد سرمایه‌گذاری انجام شود یا خیر. این مشکلی است که نیازمند یک اراده جهانی است و زمان محدود است.
علاوه‌بر این‌ها، این کار نیازمند حجم زیادی از زیرساخت‌های پشتیبانی‌کننده از قبیل تجهیزات، وسایل مناسب برای انتقال و ایجاد راه‌ها و انبارهای مناسب است. موضوع دیگر این است که کارشناسان ممکن است بدانند حجم هیدروژن زیرزمینی چقدر است اما شاید به‌طور دقیق ندانند و نمی‌دانند در چه نقاطی باید دنبال آن بگردند. هیدروژن زیرزمینی می‌تواند یک منبع انرژی کم‌کربن باشد. بااین‌حال، مقدار موهبت‌های طبیعی سطح زمین هنوز محاسبه نشده‌اند.
برخی از دانشمندان بر این باورند که انرژی باد و انرژی خورشیدی به‌طور رایگان و به مقداری پایان‌ناپذیر قابل بهره‌برداری هستند و فناوری‌های مورد نیاز برای استفاده از آن‌ها نیز ساخته شده و به‌خوبی تست شده‌اند؛ بنابراین ضرورتی ندارد یک منبع انرژی دیگر که پایان‌پذیر نیز هست استخراج و بهره‌برداری شود.
چقدر با انرژی هیدروژنی فاصله داریم؟
با توجه به این‌که تقاضا برای هیدروژن در سطح جهانی تا سال 2050 بیش از پنج برابر افزایش خواهد یافت.
پیش بینی می‌شود هیدروژن 30 درصد از ذخیره انرژی آینده را در برخی از بخش‌ها تأمین کند. به‌منظور رسیدن به اهداف کربن صفر، پیش‌بینی می‌شود ذخیره آینده هیدروژن از طریق الکترولیز آب با استفاده از الکتریسیته تجدیدپذیر که به آن هیدروژن پاک نیز می‌گویند تأمین شود.
همچنین هیدروژن از طریق سوخت‌های فسیلی همراه با جداسازی و ذخیره‌سازی کربن خواهد بود که به آن هیدروژن آبی می‌گویند.
تحقق پذیری تولید این حجم از هیدروژن با این روش‌ها مستلزم ساخت و توسعه زیرساخت‌های مناسب با سرعتی بی‌سابقه و نیز مشارکت فناوری‌هایی خواهد بود که اکنون ازلحاظ تجاری آمادگی آن را ندارند.
علاوه‌بر این‌ها، تولید هیدروژن آن‌قدر که پیش‌ازاین تصور می‌شد سازگار با تغییرات اقلیمی نیست. در حال حاضر، هیدروژن را به‌عنوان واسطی برای ذخیره و انتقال انرژی می‌دانند، نه به‌عنوان یک منبع اصلی تأمین‌کننده انرژی. بااین‌حال، کشف ذخیره‌ای از هیدروژن طبیعی در کشور مالی در آفریقا فرضیه نبود ذخایر طبیعی هیدروژن را که برای مدتی طولانی مطرح بود به چالش می‌کشد.
به عقیده دانشمندان زمین‌شناس ابزارها و تجهیزات کاوش برای هیدروژن در نقاط درستی به‌کاربرده نشده‌اند، به همین دلیل است که تاکنون به‌درستی و به‌طور دقیق ذخیره گاه‌های هیدروژن طبیعی در زیر پوسته زمین شناسایی نشده‌اند.
