Bao nhiêu hydro đang chờ chúng ta dưới lòng đất?

Hydro địa chất — loại khí tự nhiên được tạo ra từ các phản ứng hóa học dưới lòng đất — đang trở thành tâm điểm của một cuộc săn lùng năng lượng sạch mới trên toàn thế giới. Các nhà khoa học ước tính có tới hàng nghìn tỷ tấn hydro nằm trong vỏ Trái Đất, và chỉ cần khai thác một phần nhỏ cũng có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu trong nhiều thế kỷ.

Dù vậy, việc tìm kiếm một mỏ hydro thương mại vẫn chưa mang lại kết quả rõ ràng. Tuy nhiên, những nghiên cứu gần đây tại các mỏ khoáng sản ở Canada, Albania và các thử nghiệm tại Oman đang làm dấy lên hy vọng rằng nguồn nhiên liệu sạch này có thể được khai thác và sử dụng hiệu quả.

Khám phá từ mỏ Kidd Creek

Vào những năm 1990, Barbara Sherwood Lollar, nhà địa hóa học tại Đại học Toronto, đã cùng nhóm nghiên cứu của mình tìm thấy nước bị cô lập hơn một tỷ năm trong mỏ Kidd Creek ở miền Bắc Ontario, Canada. Lớp nước muối cổ đại này là môi trường sống của các vi sinh vật ăn hydro được tạo ra từ phản ứng giữa nước và đá.

Nhiều thập kỷ sau, Sherwood Lollar cùng đồng nghiệp Oliver Warr đã phân tích lại dữ liệu hydro từ 35 lỗ khoan tại mỏ này. Kết quả, được công bố trên tạp chí PNAS, cho thấy mỗi lỗ khoan giải phóng trung bình 8 kg hydro mỗi năm. Ngoại suy cho hơn 14.000 lỗ khoan tại Kidd Creek, có khoảng 140 tấn khí đang thoát ra ngoài qua các lỗ thông hơi mỗi năm.

Tiềm năng năng lượng sạch từ hydro địa chất

Con số này không lớn ở quy mô toàn cầu, nhưng theo Sherwood Lollar, nếu thu hồi được toàn bộ lượng hydro này, nó có thể đủ để cung cấp năng lượng cho một phần đáng kể hoạt động của mỏ — một minh chứng quan trọng cho thấy hydro địa chất thực sự có thể được sử dụng.

"Nếu chúng ta có những bộ óc thông minh để tìm cách kết nối và sử dụng nó, thì chúng ta sẽ có một chiến thắng cho nền kinh tế non trẻ này," — Barbara Sherwood Lollar chia sẻ.

Các kết quả từ Kidd Creek bổ sung thêm bằng chứng cho thấy "quá trình tạo ra và di chuyển hydro tự nhiên là các quá trình địa chất thực sự," theo Laurent Truche, nhà địa hóa học tại Đại học Grenoble Alpes, Pháp. Năm 2024, nhóm nghiên cứu của ông đã báo cáo rằng ít nhất 200 tấn khí này thoát ra từ mỏ chromit Bulqizë ở Albania mỗi năm.

Thách thức: Từ chứng minh đến thương mại hóa

Truche nhấn mạnh: "Thách thức còn lại không phải là chứng minh hydro tự nhiên tồn tại, mà là chứng minh nó có thể được sản xuất một cách kinh tế và ổn định ở quy mô thương mại."

Để đạt được điều này, các nhà nghiên cứu và startup đang khám phá khả năng kích thích sản xuất hydro bằng cách bơm nước, nhiệt hoặc chất xúc tác vào các loại đá phản ứng — những nơi tự nhiên tạo ra khí này. Hơn một chục dự án đang được ARPA-E (Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến về Năng lượng của Mỹ) tài trợ, với mục tiêu đẩy nhanh phản ứng tạo hydro lên gấp 10.000 lần — tốc độ mà các nhà nghiên cứu ước tính sẽ giúp sản xuất hydro kích thích trở nên khả thi về mặt thương mại.

Thử nghiệm tại Oman: Tín hiệu đáng khích lệ

Một dấu hiệu cho thấy điều này có thể hiệu quả đến từ vùng núi Oman hồi đầu năm nay. Một nhóm nghiên cứu đã khoan lỗ khoan dài 1 km và bơm 50.000 mét khối nước vào đá. Khi mở giếng vài tháng sau, khí phun ra với thành phần 90% là hydro.

"Nó đang sủi bọt với khí," — Jo Shannon, nhà khoa học địa chất tại Đại học Southampton, Anh, nói với các đại biểu tại hội nghị Liên minh Khoa học Địa chất châu Âu vào tháng 5.

Tuy nhiên, Shannon thận trọng cho rằng vẫn còn nhiều ẩn số. Câu hỏi quan trọng nhất là liệu lượng hydro phun ra từ giếng có được tạo ra từ quá trình kích thích hay nó đã tồn tại từ trước đó trong lòng đất.

Tương lai của hydro địa chất

Cuộc đua tìm kiếm hydro địa chất đang thu hút hàng chục startup, bao gồm HyTerra của Úc và Koloma — công ty được hậu thuẫn bởi Bill Gates. Cả hai đang thăm dò tại khu vực Trung Tây nước Mỹ, nơi có các lớp đá đại dương cổ liên quan đến quá trình sản xuất hydro.

Với những phát hiện ngày càng nhiều và các dự án kích thích đang được triển khai, hydro địa chất có thể trở thành một phần quan trọng trong bức tranh năng lượng sạch toàn cầu. Tuy nhiên, để biến tiềm năng thành hiện thực, các nhà khoa học cần chứng minh được khả năng khai thác kinh tế và ổn định — một quá trình đòi hỏi thời gian và nguồn lực đáng kể.