Австралійські породи можуть приховувати гігантські запаси зеленого водню

Австралія може сидіти на величезному прихованому джерелі чистої енергії. Лабораторні експерименти з породами із Західної Австралії показали, що залізна руда, багата на мінерал магнетит, здатна генерувати значні обсяги природного водню. Про це повідомляє видання ScienceAlert.

Як утворюється природний водень у надрах

Водень вважають одним із ключових палив для низьковуглецевого майбутнього, але нині більшість його виробляють із викопного палива. Один із природних шляхів утворення водню – реакція гарячої води з магнетитом, мінералом, що входить до складу залізної руди.

У Західній Австралії таких рудних тіл дуже багато. Команда з Університету Едіт Коуен (Edith Cowan University) вирішила оцінити, скільки водню там може вже існувати та скільки ще може утворюватися в майбутньому. Для цього дослідники зосередилися на тому, як саме вода проникає в породу і взаємодіє з магнетитом.

Вони з’ясували, що ключову роль відіграє доступ рідини до мінералу через тріщини та проникні породи. Чим більше відкритої поверхні магнетиту контактує з водою, тим інтенсивніше йде утворення водню.

Експеримент: порошок проти цільної породи

У цьому дослідженні вчені не бурили свердловини в полі. Замість цього вони відтворили підземні умови в лабораторії: поєднували воду та магнетит під високим тиском при температурі близько 200 °C протягом 60 діб.

Використовували два типи зразків: магнетит у вигляді порошку та у вигляді цільних плит (шліфів породи). В обох випадках фіксували утворення водню, але різниця в ефективності виявилася суттєвою.

Магнетитовий порошок дав приблизно у п’ять разів більше водню на грам, ніж суцільна плита. Це вказує, що найбільш перспективними для пошуку природного водню є тріщинуваті, пористі породи з великою площею поверхні, доступною для води.

За словами хімічного інженера Алірези Кешаварза (Alireza Keshavarz), потенціал таких родовищ може бути «величезним»: водню може вистачити не лише для внутрішніх потреб Австралії на покоління вперед, а й для експорту як чистого енергоносія.

Що відбувається з породою під час реакції

Експерименти виявили ще одну важливу деталь. Реакція, під час якої утворюється водень, перетворює значну частину магнетиту на інший мінерал – гематит. На великих масштабах цей гематит може утворювати своєрідний захисний шар, який ускладнює подальший доступ води до свіжого магнетиту.

Раніше більшість дослідів проводили саме з порошком магнетиту. У новій роботі вперше детально порівняли поведінку порошку та природних плит породи. Це важливо, адже саме цільні породи з їхньою реальною геометрією та тріщинуватістю відповідають тому, що відбувається в надрах.

Автори підкреслюють, що дані з польових зразків краще відображають реальні геологічні умови, в яких вода контактує з породою. Крім того, зміни поверхні порід під час утворення водню мають значення для довгострокової міцності гірських масивів, зокрема в контексті геологічного зберігання газів.

Перспективи та виклики «водневої скарбниці»

Попри обнадійливі результати, залишається чимало викликів. Потрібно навчитися знаходити зони з оптимальною тріщинуватістю та проникністю, оцінювати реальні обсяги водню в надрах і розробити економічно та екологічно безпечні способи його видобутку.

Енергетичний інженер Штефан Іглауер (Stefan Iglauer) зазначає, що робота допомагає поєднати лабораторні експерименти з реальними геологічними системами, роблячи моделювання природних процесів точнішим.

На думку керівника дослідження Каве Могганірахімі (Kaveh Moghanirahimi), якщо вдасться розкрити цей ресурс у промислових масштабах, це може суттєво змінити енергетичне майбутнє регіону. Західна Австралія потенційно здатна посилити власну енергетичну незалежність у кризові періоди завдяки доступу до природно утвореного водню.

Робота опублікована в журналі International Journal of Hydrogen Energy і є важливим кроком до оцінки того, скільки водню може вивільняти магнетит і як найефективніше використовувати цей природний процес.