Hydrogen địa chất: Cuộc đua khai thác nguồn năng lượng mới nằm sâu dưới lòng đất

Hydrogen từ lâu được xem là "nhiên liệu của tương lai" nhờ khả năng cháy sạch, chỉ tạo ra nước và oxy, không phát thải carbon. Tuy nhiên, cách sản xuất hydrogen hiện nay vẫn phụ thuộc phần lớn vào nhiên liệu hóa thạch, khiến chi phí đội cao và giảm đi ý nghĩa môi trường. Một hướng đi mới đang thu hút sự chú ý của giới khoa học và doanh nghiệp: săn lùng hydrogen tự nhiên được tạo ra từ các phản ứng địa chất sâu trong lòng đất.

Cuộc tìm kiếm "vàng trắng" dưới lòng đất

Khác với hydrogen công nghiệp được sản xuất từ khí tự nhiên hoặc điện phân nước, hydrogen địa chất là loại khí được tạo ra một cách tự nhiên khi nước phản ứng với các loại đá giàu sắt dưới lòng đất. Các công ty đã phát hiện nguồn hydrogen tự nhiên tại nhiều khu vực trên thế giới, từ châu Phi, châu Á, châu Âu, Australia cho đến Bắc Mỹ.

Một trong những điểm nóng nhất tại Mỹ là khu vực Midcontinent Rift – một vết nứt địa chất kéo dài từ Kansas đến Michigan, hình thành cách đây khoảng một tỷ năm khi lớp vỏ Trái Đất bị kéo giãn và tách ra, đẩy đá nóng chảy trồi lên. Khu vực này hiện có rất nhiều đá giàu sắt, tạo điều kiện lý tưởng cho phản ứng sinh hydrogen.

Công ty HyTerra của Australia đã tìm thấy các mẫu khí có nồng độ hydrogen lên tới 96% tại Nebraska và Kansas. Trong khi đó, Koloma – một trong những công ty được đầu tư mạnh nhất trong lĩnh vực này với tổng vốn hơn 400 triệu USD – cũng đang tiến hành thăm dò tại khu vực này.

Tiềm năng lớn nhưng còn nhiều câu hỏi bỏ ngỏ

Một trong những câu hỏi lớn nhất mà các công ty đang đối mặt là lượng hydrogen do các quá trình tự nhiên tạo ra có đủ lớn để khai thác thương mại hay không. Hydrogen là một loại khí cực nhẹ, có thể lọt qua cả những vết nứt nhỏ nhất trong đá, khiến việc thu giữ trở nên khó khăn.

Tuy nhiên, vẫn có những dấu hiệu đầy hứa hẹn. Các nhà nghiên cứu khi khảo sát vài chục lỗ khoan tại một mỏ ở phía bắc Ontario (Canada) phát hiện mỗi lỗ khoan giải phóng khoảng 8 kg hydrogen mỗi năm. Với hơn 14.000 lỗ khoan tại khu vực này, lượng hydrogen tiềm năng thu được là rất lớn.

Công nghệ kích thích hydrogen: Chủ động tạo ra nguồn năng lượng

Thay vì chỉ tìm kiếm các nguồn hydrogen tự nhiên có sẵn, một số công ty đang chọn cách "chủ động can thiệp" để đẩy nhanh quá trình hình thành hydrogen. Phương pháp này được gọi là hydrogen địa chất kích thích – tìm những khu vực có điều kiện thuận lợi nhưng chưa có tích tụ hydrogen, sau đó bơm nước, chất xúc tác hoặc các yếu tố cần thiết khác vào để khơi mào phản ứng.

• Vema Hydrogen (Texas, Mỹ): Khoan giếng và bơm nước cùng chất xúc tác vào đá ngầm để kích thích phản ứng tạo hydrogen. Công ty đang thử nghiệm tại Quebec và đặt mục tiêu sản xuất quy mô lớn vào năm 2028.
• Eden GeoPower: Sử dụng điện để tạo ra các mạng lưới vết nứt trong đá, giúp nước dễ dàng thấm sâu hơn. Công nghệ này cũng có thể ứng dụng trong các dự án địa nhiệt nâng cao.

Thách thức về lưu trữ và vận chuyển

Dù tiềm năng là rất lớn, hydrogen vẫn là một loại khí "khó chiều". Nó cực kỳ khó vận chuyển và lưu trữ, đòi hỏi phải có không gian rất lớn hoặc làm lạnh xuống nhiệt độ cực thấp để hóa lỏng. Đây là bài toán hạ tầng mà không chỉ ngành hydrogen địa chất mà toàn bộ ngành công nghiệp hydrogen sạch đều đang phải đối mặt.

Triển vọng cho một kỷ nguyên năng lượng mới

Hydrogen đang được kỳ vọng là giải pháp thay thế nhiên liệu hóa thạch trong các lĩnh vực khó điện khí hóa như xe tải hạng nặng, máy bay và sản xuất thép. Nếu các vấn đề về kỹ thuật và hậu cần được giải quyết, hydrogen địa chất có thể mở ra một chương mới cho ngành năng lượng sạch, giảm sự phụ thuộc vào các phương pháp sản xuất tốn kém hiện nay.

Với nguồn tài nguyên dồi dào tiềm ẩn ngay dưới lòng đất, cuộc đua khai thác "vàng trắng" này hứa hẹn sẽ còn nóng hơn nữa trong những năm tới, đặc biệt khi các quốc gia đang tăng cường cam kết cắt giảm phát thải và chuyển dịch năng lượng xanh.