يعد البحث عن مصادر الطاقة النظيفة أحد أكبر التحديات في عصرنا. عندما نفكر في الشمس والرياح والماء، ينشأ احتمال جديد مدهش من أعماق الأرض: الهيدروجين الطبيعي ، المعروف أيضًا باسم " الهيدروجين الأبيض ". وتخمين ماذا؟ جبالنا، ولا سيما سلاسل جبال الألب وجبال البيرينيه، يمكن أن تكون أماكن مميزة لتكوينها. ما هي عملية التوليد؟ كم من الثروة مخبأة تحت الجبال؟ هل هذا مورد يمكن استغلاله بالفعل؟
ويسعى البحث المنشور على موقع Science.org والذي أجراه مجموعة من العلماء من جامعة ستراسبورغ إلى تقييم هذه الثروة العظيمة.
مناطق جبال الألب، والتي يمكن أن تحتوي على كنز الهيدروجين العظيم
ما هو الهيدروجين الأبيض وكيف يتكون؟
على عكس الهيدروجين " الرمادي " (المنتج من الوقود الأحفوري) أو " الأخضر " (المنتج بالطاقة المتجددة)، يتشكل الهيدروجين الأبيض بشكل طبيعي تحت الأرض. تسمى إحدى العمليات الرئيسية بالسيربنتينية : وهي عملية تبدأ من صخور وشاح الأرض، وعادة ما تكون عميقة جدًا وغنية بمعادن معينة (تسمى الزبرجد الزيتوني والبيروكسين).
عندما يتم دفع هذه الصخور إلى أعلى وتتلامس مع الماء تحت ظروف معينة من درجة الحرارة والضغط، يحدث تفاعل كيميائي. يحول هذا التفاعل المعادن الأصلية إلى معادن أخرى (تسمى السربنتينات، ومن هنا الاسم)، وك"أثر جانبي"، يطلق غاز الهيدروجين (H₂) .
عملية السربنتينية التي تطلق H2
درجة الحرارة المثالية لإنتاج الهيدروجين بكفاءة عن طريق السربنتينة تتراوح تقريبًا بين 200 درجة مئوية و350 درجة مئوية . بارد جدًا ويكون رد الفعل بطيئًا؛ حار جدًا وتتغير الظروف.
لماذا تحت الجبال؟ تاريخ "أوروجينات الصدع المقلوب"
لم تكن جبال الألب والبيرينيه وغيرها من سلاسل الجبال المماثلة موجودة دائمًا. تم تشكيل العديد منهم في عملية من خطوتين:
- التصدع (الكسر): منذ ملايين السنين، امتدت القشرة الأرضية في هذه المناطق ورققت، مما أدى إلى إنشاء وديان عميقة أو حتى أحواض محيطية صغيرة (مثل نوع من "الجرح" في القشرة). يمكن لهذه العملية أن تجعل صخور الوشاح أقرب إلى السطح.
- الانعكاس وتكون الجبال (تكوين الجبال): بعد ذلك، عكست القوى التكتونية اتجاهها، وبدأت في ضغط هذه المناطق. لقد انغلق "الجرح" القديم، وتجعدت القشرة وارتفعت، لتشكل سلاسل الجبال التي نراها اليوم. وهذا ما يسميه العلماء "جبال الجبال الانعكاسية الصدعية".
عملية Riftin والانعكاس التي تسمح بالتعقيد وإنتاج الهيدروجين
تعتبر عملية "الانعكاس" هذه ضرورية بالنسبة للهيدروجين:
- الصخور الصحيحة في المكان المناسب: صخور الوشاح، التي اقتربت من السطح أثناء التصدع، تشارك في تكوين الجبل.
- درجة الحرارة المثالية: أثناء تكوين الجبال (تكون الجبال)، غالبًا ما توجد صخور الوشاح هذه في "نافذة درجة الحرارة" المثالية (200-350 درجة مئوية) للتكوين السربنتيني. تعتبر الجبال بيئات "أكثر برودة" جيولوجيًا من مناطق الصدع النشطة أو قاع المحيطات، مما يعني أن نافذة درجة الحرارة المثالية هذه أوسع وتقع على أعماق يسهل الوصول إليها.
- المياه الجوفية: يؤدي الضغط إلى حدوث صدوع ضخمة (كسور في الصخور) يمكن أن تكون بمثابة قنوات، مما يسمح للمياه (مياه الأمطار التي تتسلل إلى أعماق أو المياه الصادرة عن العمليات الجيولوجية) بالوصول إلى صخور الوشاح وإثارة التفاعل.
- الإنتاج المعزز: وفقا لنماذج الكمبيوتر، فإن كمية الهيدروجين التي يمكن توليدها خلال مرحلة تكوين الجبل (الانعكاس) يمكن أن تكون أعلى بما يصل إلى 20 مرة من تلك المتولدة خلال مرحلة التصدع الأولية!
لاك جينتاو في جبال البيرينيه الفرنسية، وهي سلسلة جبال أخرى، مثل جبال الألب، قد تحتوي على كنز من الهيدروجين الأبيض
"نظام الهيدروجين" في الجبال
لكي يكون الهيدروجين قابلاً للاستغلال، لا يكفي أن يتم تكوينه. يجب أن يتراكم، مثل النفط أو الغاز الطبيعي، وإلا فإن هذا الغاز الخفيف للغاية سوف ينتشر في الغلاف الجوي. هناك حاجة إلى "النظام":
- المطبخ (صخرة المصدر): صخور الوشاح في نافذة درجة الحرارة المناسبة التي تخضع لعملية السربنتينية.
- مسارات الهجرة: الصدوع التي تسمح بارتفاع الهيدروجين وهو خفيف جداً.
- الخزان: صخور مسامية (مثل الحجر الرملي أو الحصى) يمكن أن يتراكم فيها الهيدروجين. غالبًا ما تتشكل هذه الصخور في الأحواض الرسوبية المحاصرة أثناء تكوين الجبال.
- الغطاء (الختم): طبقات من الصخور غير المنفذة (مثل الطين أو المتبخرات، مثل الملح) التي تمنع الهيدروجين من التشتت. هذه الطبقات شائعة أيضًا في التسلسلات الصخرية الموجودة في الجبال.
يبدو أن الجبال التي تتشكل عن طريق الانقلاب توفر كل هذه الظروف : يحدث توليد الهيدروجين على وجه التحديد عندما وأين تكون صخور الخزان وصخور الختم في الموضع الصحيح لاحتجازه.
بئر استخراج الهيدروجين النشط الوحيد في مالي
هل هي قابلة للاستغلال؟ الإمكانيات والمشاكل
إن الإمكانات هائلة . تستشهد الدراسة بمثال حوض موليون في جبال البيرينيه الغربية، حيث تشير التقديرات إلى أن كمية الهيدروجين المتولدة كل عام يمكن، من الناحية النظرية، تغطية احتياجات الطاقة لمدينة مثل تولوز . هناك بالفعل علامات على توليد الهيدروجين في جبال البرانس والبلقان، وأدلة "أحفورية" (علامات التفاعلات القديمة) في جبال الألب.
ومع ذلك، هناك عدة مشاكل يجب حلها قبل استغلال هذا الهيدروجين:
- الوصول إلى الماء: تتطلب عملية السربنتينية تدفقًا مستمرًا للمياه. إذا سدت الصدوع أو توقف تدفق المياه، يتوقف إنتاج الهيدروجين. هذا التقييم ليس بسيطا.
- المصيدة الفعالة: العثور على الخزان المثالي ومجموعة الختم ليس أمرًا مفروغًا منه. في الماضي، ربما يكون الهيدروجين قد تشكل، لكنه تفرق.
- الحفظ: الهيدروجين شديد التفاعل. يمكن أن تستهلكه الميكروبات الموجودة تحت الأرض (خاصة عند درجات حرارة أقل من 120 درجة مئوية تقريبًا) أو تتفاعل كيميائيًا مع مواد أخرى، وتتحول على سبيل المثال إلى غاز الميثان، عن طريق التفاعل مع الكربون . من الناحية المثالية، يجب أن تكون الرواسب موجودة في أعماق حيث تكون درجة الحرارة أعلى من "العتبة الحيوية"، أي حيث لم تتمكن البكتيريا من التدخل.
- الاستكشاف: نحن في البداية. وكما كان الحال مع النفط قبل 150 عاما، فإننا بحاجة إلى تطوير تقنيات محددة لتحديد وتقييم رواسب الهيدروجين الطبيعية. ما زلنا لا نعرف بالضبط أين ننظر وكيف نستخرجه بشكل أفضل. ويتمثل أحد الخيارات في الحفر مباشرة في "مطبخ" الهيدروجين وتحفيز الصخور لزيادة الإنتاج.
- التعقيد الجيولوجي: كل سلسلة جبلية لها تاريخ فريد ومعقد. النماذج العامة مفيدة، لكن الاستكشاف سيتطلب دراسات تفصيلية لكل حالة على حدة.
الإمكانيات، ولكن كل شيء يجب استكشافه وفهمه
إن فكرة وجود احتياطيات هائلة من الهيدروجين الطبيعي تحت جبالنا هي فكرة رائعة وواعدة. وعلى الرغم من أن التحديات حقيقية وأن الأبحاث لا تزال في مرحلة مبكرة، إلا أن الدراسة العلمية تؤكد أن الظروف الجيولوجية الموجودة في سلاسل الجبال مثل جبال الألب وجبال البرانس مواتية بشكل خاص.
ومع ذلك، هناك عملية تعلم كاملة يجب المرور بها. وما زلنا لا نعرف إلا القليل عن الظروف التي تسمح بتراكمها. لرغبتنا في إنشاء قصة رمزية، لدينا خريطة الكنز، ولكن في الوقت الحالي لا توجد علامة X تشير إلى مكان الحفر.
بفضل قناة Telegram الخاصة بنا، يمكنك البقاء على اطلاع دائم بما يتم نشره من مقالات السيناريوهات الاقتصادية الجديدة.
المقال هل تخفي جبال الألب كنزاً من الهيدروجين الأبيض؟ يأتي من السيناريوهات الاقتصادية .