Phát hiện tình cờ từ một giếng nước
Một con số được Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) công bố vào tháng 2/2024 đã thu hút sự chú ý lớn: tổng lượng hydro tự nhiên tồn tại trong lòng đất trên toàn cầu được ước tính dao động từ 1 tỷ đến 10 triệu tỷ tấn, trong đó mức có khả năng nhất là 5,6 nghìn tỷ tấn.
Nếu có thể khai thác chỉ 2% trong số này, tương đương khoảng 112 tỷ tấn, nguồn hydro về lý thuyết có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của nhân loại trong khoảng 1.000 năm. Lượng năng lượng tương ứng cũng được ước tính lớn hơn khoảng 1,7 lần tổng trữ lượng khí đốt tự nhiên đã được chứng minh trên Trái đất.
Hydro tự nhiên, hay hydro địa chất, là khí H₂ tồn tại sẵn trong lòng đất và được hình thành thông qua các quá trình địa chất kéo dài hàng triệu năm.
Đáng chú ý, hiện chỉ có một địa điểm trên thế giới được biết đến đang khai thác hydro tự nhiên để phát điện phục vụ cộng đồng. Đó là làng Bourakébougou ở Mali, quốc gia thuộc Tây Phi.
Câu chuyện về nguồn hydro tại Bourakébougou bắt đầu từ một hoạt động tưởng như rất bình thường: người dân khoan giếng để tìm nước.
Thay vì nước, họ phát hiện một luồng khí bất thường. Các nghiên cứu sau đó xác định đây là hydro tự nhiên với độ tinh khiết rất cao.
Khu vực này được cho là có ít nhất 5 tầng chứa hydro nằm chồng lên nhau, trải rộng trên một vùng có đường kính hơn 8 km.
Giếng hydro tại Bourakébougou sau đó trở thành trường hợp hiếm hoi được khai thác ở quy mô thương mại. Từ năm 2011, nguồn hydro có độ tinh khiết khoảng 98% tại đây đã được sử dụng để sản xuất điện cho người dân trong làng.
Điều đáng chú ý là quá trình sử dụng hydro để phát điện không tạo ra CO₂ tại điểm sử dụng.
Vì sao 5,6 nghìn tỷ tấn hydro vẫn nằm dưới lòng đất?
Con số 5,6 nghìn tỷ tấn rất lớn, nhưng không đồng nghĩa toàn bộ lượng hydro này đều có thể khai thác.
USGS đưa ra một khoảng ước tính về lượng hydro “tại chỗ”, tức tổng lượng được cho là tồn tại trong lòng đất, chứ không phải trữ lượng có thể khai thác về mặt thương mại.
Một phần đáng kể hydro có thể nằm ở độ sâu quá lớn, phân bố quá rải rác, nằm ngoài khơi hoặc trộn lẫn với những loại khí khác. Trong nhiều trường hợp, việc tiếp cận và đưa hydro lên mặt đất có thể tốn kém hơn giá trị kinh tế thu được.
Chính USGS cũng lưu ý rằng mô hình hiện tại chưa thể xác định chính xác vị trí của các nguồn hydro và một phần lớn lượng hydro được ước tính có thể không thể tiếp cận.
Vì vậy, 5,6 nghìn tỷ tấn không phải là một “kho báu” có thể lập tức khai thác, mà là quy mô tiềm năng của nguồn tài nguyên đang được giới khoa học tiếp tục nghiên cứu.
Dù còn nhiều câu hỏi, tiềm năng của hydro tự nhiên đang khiến hoạt động thăm dò gia tăng.
Hydro được xem là một trong những nguồn năng lượng có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình giảm phát thải ở những lĩnh vực khó điện khí hóa trực tiếp. Nhu cầu hydro toàn cầu được dự báo có thể tăng mạnh trong những thập kỷ tới.
Hiện hydro có thể được sản xuất theo nhiều phương pháp. Hydro xám chủ yếu được tạo ra từ khí tự nhiên nhưng phát thải carbon lớn. Hydro xanh dương cũng sử dụng nhiên liệu hóa thạch nhưng kết hợp công nghệ thu giữ carbon. Trong khi đó, hydro xanh lá được sản xuất bằng điện phân nước sử dụng nguồn điện tái tạo.
Hydro tự nhiên, thường được gọi là hydro trắng, lại có lợi thế là không cần trải qua quá trình sản xuất từ nguyên liệu khác. Nếu có thể khai thác với chi phí thấp và quy mô lớn, nguồn tài nguyên này có khả năng tạo ra thay đổi đáng kể trong ngành năng lượng.
Sự xuất hiện của mỏ hydro tự nhiên tại Bourakébougou cũng buộc giới địa chất xem xét lại quan điểm cho rằng những tích tụ hydro quy mô lớn rất hiếm hoặc khó tồn tại trong tự nhiên.
Hàng chục công ty đang đi tìm nguồn hydro dưới lòng đất
Sự quan tâm đối với hydro tự nhiên ngày càng tăng. Số doanh nghiệp tham gia tìm kiếm nguồn tài nguyên này đã tăng đáng kể trong những năm gần đây, từ khoảng 10 công ty vào năm 2020 lên hơn 40 công ty, bao gồm cả doanh nghiệp nhà nước và tư nhân.
Trái đất cũng liên tục tạo ra hydro thông qua các quá trình địa chất. Một số ước tính cho rằng mỗi năm có khoảng 15-31 triệu tấn hydro mới được hình thành.
Tuy nhiên, phần lớn lượng hydro này có thể bị rò rỉ ra ngoài hoặc bị các vi sinh vật tiêu thụ trước khi tập trung thành những nguồn đủ lớn để khai thác.
Đây chính là câu hỏi lớn mà ngành công nghiệp hydro tự nhiên đang phải tìm lời giải: Có bao nhiêu hydro thực sự có thể thu hồi với chi phí hợp lý và duy trì sản lượng trong thời gian dài?
Câu trả lời sẽ phụ thuộc vào kết quả của hoạt động thăm dò và khoan thử nghiệm trong những năm tới.
Cho đến nay, Bourakébougou vẫn là trường hợp nổi bật cho thấy hydro tự nhiên có thể được khai thác và sử dụng thực tế. Nhưng từ một giếng hydro ở Mali đến việc biến hàng nghìn tỷ tấn hydro được ước tính trong lòng đất thành nguồn năng lượng toàn cầu vẫn còn là một khoảng cách rất lớn.
