Землетруси відкривають шлях до безмежного чистого палива

Нове дослідження свідчить, що землетруси можуть бути недооціненим джерелом значних обсягів водню в надрах Землі, пропонуючи перспективне екологічно чисте паливо та енергетичний ресурс для глибинних форм життя.

Науковці з Університету Альп у Греноблі (Франція) виявили, що під час землетрусів формуються великі обсяги водню внаслідок розриву гірських порід. Ці породи вступають у хімічну реакцію з молекулами води, що призводить до утворення водневого газу. Таке відкриття може мати важливе значення як для розуміння підземних екосистем, так і для майбутнього енергетики.

Останніми роками спостерігається зростання інтересу до пошуків покладів підземного водню як альтернативного екологічно чистого палива. Більшість компаній зосереджується на так званому “геологічному водні”, що утворюється внаслідок реакції води з багатими на залізо породами або внаслідок розщеплення води радіоактивними мінералами.

Механізм утворення водню під час землетрусів

Дослідники зацікавилися іншими механізмами утворення водню після виявлення його високих концентрацій у зразках ґрунту з Піренеїв. “Коли ви розриваєте зв’язок між силікатом і киснем, ви отримуєте високореактивну кварцову поверхню, яка може взаємодіяти з водою, утворюючи водень і вільний радикал”, – пояснює Ніколя Лефевр, провідний дослідник проекту. Ця реакція, яку називають “механорадикальною”, відбувається за лічені секунди після розлому породи.

Хоча раніше науковці вже припускали можливість такої реакції, і навіть вимірювали підвищений вміст водню в ґрунтах над активними розломами, ніхто досі не оцінював загальний обсяг водню, що може утворюватися таким чином. Саме цю прогалину вирішила заповнити команда Лефевра.

Для проведення експерименту вчені використали кульовий фрезерний верстат – пристрій для подрібнення гірських порід. Вони подрібнювали шматочки кварцу з різним вмістом кремнезему у воді, а потім вимірювали кількість утвореного водню. Змінюючи швидкість кульового млина, дослідники моделювали руйнування кварцу під час землетрусів різної інтенсивності.

Результати були вражаючими. На основі лабораторних вимірювань команда підрахувала, що щорічно землетруси магнітудою понад 4 бали сукупно можуть виробляти до 29 мільйонів тонн газоподібного водню. Ця оцінка є максимальною і ґрунтується на певних припущеннях, зокрема, що кожен розлом повністю покритий кварцом.

Перспективи видобутку та використання

Отримані дані свідчать про те, що “сейсмічний водень” може бути таким же значним джерелом газу, як і інші реакції води з гірськими породами. “Можливо, частина цього водню буде захоплена в пастці в площині розлому”, – припускає Лефевр. У деяких випадках породи-евапорити можуть діяти як природні прокладки, що утримують водень.

Наступним етапом досліджень буде тестування видобутку водню з порід різного мінерального складу. Це допоможе оцінити практичні можливості використання цього ресурсу як енергетичного джерела.

Джеффрі Елліс з Геологічної служби США, який нещодавно опублікував карту геологічних покладів водню в США, назвав це дослідження “найсуворішим” вивченням механорадіального водню, яке він бачив. Проте він висловлює сумніви щодо можливості формування стабільних покладів водню в розломах. “За визначенням, у цих місцях рухається багато рідини”, – зазначає він. “Буде важко втримати велику кількість водню, що утворюється в цих умовах”.

Незалежно від перспектив промислового видобутку, це відкриття має важливе значення для розуміння підземних екосистем. Науковці припускають, що мікробне життя в глибинах Землі може використовувати цей водень як джерело енергії. “Вони можуть харчуватися воднем, виробленим під час землетрусу”, – зауважує Лефевр.

Це дослідження відкриває новий погляд на геохімічні процеси, пов’язані із землетрусами, та пропонує переосмислити їхню роль не лише як руйнівних природних явищ, але й як потенційних джерел чистої енергії майбутнього.