นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามค้นหาแหล่งพลังงานที่สะอาดและยั่งยืน เพื่อต่อสู้กับวิกฤติการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ หนึ่งในตัวเลือกที่มีศักยภาพสูงคือ “ไฮโดรเจนสีขาว” หรือ “ไฮโดรเจนธรรมชาติ” กลายเป็นจุดสนใจใหม่ในฐานะทรัพยากรล้ำค่าแห่งยุคพลังงานสะอาด ซึ่งอาจพลิกโฉมภูมิทัศน์พลังงานของโลกไปอย่างสิ้นเชิง
“ไฮโดรเจนสีขาว” (White Hydrogen) คือก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติใต้ผิวโลก ต่างจากไฮโดรเจนสีอื่น ๆ ที่มนุษย์ต้องสร้างขึ้นผ่านกระบวนการทางเคมีหรือไฟฟ้า ก๊าซชนิดนี้ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และมีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าน้ำมันถึงสามเท่า โดยเมื่อนำไปเผาไหม้จะปล่อยออกมาเพียงไอน้ำเท่านั้น ทำให้มันเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดอย่างแท้จริง
มนุษย์ค้นพบศักยภาพของไฮโดรเจนธรรมชาติโดยบังเอิญ เมื่อปี 1987 ที่หมู่บ้าน บูราเกบูโก (Bourakébougou) ในประเทศมาลี โดยคนงานขุดเจาะบ่อน้ำบาดาลแล้วพบก๊าซที่จุดติดไฟได้ ซึ่งต่อมาพบว่าเป็นไฮโดรเจนเกือบบริสุทธิ์และถูกนำมาใช้ผลิตไฟฟ้าให้คนในหมู่บ้านจนถึงปัจจุบัน
กระบวนการกำเนิดของไฮโดรเจนสีขาวใต้ผืนพิภพนั้น มีความซับซ้อนและใช้เวลานานหลายล้านปี โดยกระบวนการเซอร์เพนทิไนเซชัน (Serpentinization) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อน้ำใต้ดินไหลผ่านหินที่อุดมด้วยแร่เหล็กในสภาวะอุณหภูมิและความดันสูง แร่เหล็กจะดึงออกซิเจนจากน้ำไปและปล่อยก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์ออกมา
นอกจากนี้ ยังเกี่ยวข้องกับ “การแยกสลายโมเลกุลด้วยรังสี” (Radiolysis) ซึ่งเป็นการที่รังสีจากธาตุกัมมันตรังสีใต้ดินสลายโมเลกุลน้ำ รวมถึงการระเหยของก๊าซจากชั้นเนื้อโลกผ่านรอยแยกของเปลือกโลกอีกด้วย ก๊าซเหล่านี้มักจะรั่วไหลสู่ชั้นบรรยากาศ เว้นแต่จะถูกกักเก็บไว้ใต้ชั้นหินที่ไม่มีรูพรุนอย่างหินเกลือหรือหินดินดาน
ปริมาณสำรองของไฮโดรเจนสีขาวที่ซ่อนอยู่ใต้ดินนั้นมหาศาลจนน่าตกใจ จากการประเมินโดยสำนักงานสำรวจธรณีวิทยาสหรัฐ (USGS) ในปี 2024 คาดว่าอาจมีไฮโดรเจนสะสมอยู่ทั่วโลกมากถึง 5.6 ล้านล้านตัน แม้ว่าส่วนใหญ่จะอยู่ในจุดที่ลึกเกินไปหรือเข้าถึงได้ยาก แต่ก็นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า หากเราสามารถสกัดออกมาได้เพียงแค่ 2% ของจำนวนนี้ ก็เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการไฮโดรเจนของคนทั้งโลกได้ยาวนานถึง 200 ปี ตัวเลขนี้สะท้อนให้เห็นว่าไฮโดรเจนสีขาวไม่ใช่เพียงแค่ทางเลือกเสริม แต่สามารถเป็นเสาหลักใหม่ของระบบพลังงานโลกได้
ในแง่ของความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ไฮโดรเจนสีขาวมีข้อดีกว่า “ไฮโดรเจนสีเขียว” (Green Hydrogen) ที่ต้องใช้ไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียนในการแยกน้ำ ซึ่งมีราคาแพงและมีต้นทุนการผลิตสูงถึง 6-12 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ขณะที่ไฮโดรเจนสีขาวที่สกัดได้จากธรรมชาติถูกคาดการณ์ว่าอาจมีต้นทุนต่ำกว่า 1 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม หรือประมาณ 0.80 ดอลลาร์ ซึ่งใกล้เคียงหรืออาจถูกกว่าไฮโดรเจนที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิลในปัจจุบัน ความแตกต่างของราคานี้จะเป็นปัจจัยสำคัญที่กระตุ้นให้ภาคอุตสาหกรรมเปลี่ยนผ่านไปสู่พลังงานสะอาดได้รวดเร็วขึ้นอย่างมาก
ไฮโดรเจนสีขาวสามารถนำไปใช้กับภาคส่วนที่ลดการปล่อยคาร์บอนได้ยากที่สุด โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมหนัก เช่น การผลิตเหล็กกล้า ปูนซีเมนต์ และการผลิตปุ๋ยแอมโมเนีย ซึ่งต้องการพลังงานความร้อนสูงและไฮโดรเจนเป็นสารตั้งต้น
นอกจากนี้ ยังสามารถใช้ในการขนส่งขนาดใหญ่ ทั้งรถบรรทุกหนัก รถไฟ เรือเดินสมุทร และเครื่องบิน ซึ่งแบตเตอรี่ไฟฟ้ายังไม่สามารถตอบโจทย์เรื่องน้ำหนักและความหนาแน่นของพลังงานได้เพียงพอ ไฮโดรเจนธรรมชาติจึงเปรียบเสมือนจิ๊กซอว์ชิ้นสุดท้ายที่จะช่วยเติมเต็มการเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาดในส่วนที่ระบบไฟฟ้าไปไม่ถึง
เอริค ทูน ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของ Breakthrough Energy Ventures กล่าวถึงศักยภาพของไฮโดรเจนสีข่าวว่า “หากเรามีไฮโดรเจนที่มากพอและราคาถูกพอ เราแทบจะทำได้ทุกอย่าง ตั้งแต่การผลิตโลหะ เชื้อเพลิง หรือแม้แต่อาหาร โดยที่ปล่อยมลพิษน้อยกว่าวิธีเดิมอย่างมหาศาล”
มุมมองนี้สอดคล้องกับความตื่นตัวของนักลงทุนระดับโลกที่เริ่มหันมามองไฮโดรเจนสีขาวว่าเป็น ขุมทรัพย์ใหม่ที่ต้องเร่งค้นหา โดยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีบริษัทมากกว่า 60 แห่งทั่วโลกที่ประกาศตัวเข้าร่วมการสำรวจอย่างเป็นทางการ
ปัจจุบัน นักวิจัยกำลังเทคโนโลยีการสกัดไฮโดรเจนสีขาว โดยประยุกต์ใช้แนวคิดจากอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ เช่น การใช้เซนเซอร์ที่ทันสมัยและการสร้างภาพจำลองทางธรณีวิทยาแบบ 4 มิติ เพื่อระบุตำแหน่งของแหล่งกักเก็บใต้ดินได้อย่างแม่นยำและติดตามปริมาณก๊าซแบบเรียลไทม์ เพราะการขุดเจาะจะใช้เทคนิคการเจาะรูลึกลงไปในชั้นหินที่มีแรงดันสูง เพื่อปล่อยให้ก๊าซไหลขึ้นมาเองตามธรรมชาติ ซึ่งกระบวนการนี้มีความคล้ายคลึงกับการขุดเจาะก๊าซธรรมชาติ แต่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า
ทั่วโลกต่างพยายามค้นหาไฮโดรเจนสีขาว โดยแคนาดา ออสเตรเลีย และสหรัฐต่างจัดตั้งโครงการสำรวจจำนวนมาก ส่วนในยุโรปนั้น ฝรั่งเศสค้นพบแหล่งไฮโดรเจนธรรมชาติขนาดใหญ่ในแคว้นลอแรน ซึ่งประเมินว่าอาจมีปริมาณถึง 46-92 ล้านตัน ถือเป็นแหล่งที่ใหญ่ที่สุดในยุโรป นั่นเท่ากับว่าสามารถสร้างความมั่นคงทางพลังงานของแต่ละประเทศ เพราะจะมีแหล่งพลังงานสะอาดผลิตได้เองภายในประเทศ
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางส่วนไม่ปักใจว่าไฮโดรเจนสีขาวจะเป็น “พลังงานหมุนเวียน” ของ ลอเรนต์ ทรูเช ศาสตราจารย์ด้านธรณีเคมีตั้งข้อสังเกตว่า แม้กระบวนการทางธรณีวิทยาจะผลิตไฮโดรเจนออกมาอย่างต่อเนื่อง แต่อาจจะไม่เพียงพอที่จะผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรม นอกจากนี้ ปริมาณสำรองที่แท้จริงยังคงมีความไม่แน่นอนสูง เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นโมเลกุลที่เล็กที่สุดและรั่วไหลได้ง่ายมาก จำเป็นต้องหาแหล่งกักเก็บที่บริสุทธิ์และมีความเข้มข้นสูงเพียงพอสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์
ประเด็นด้านสิ่งแวดล้อมก็เป็นสิ่งที่มองข้ามไม่ได้ เพราะในแหล่งกักเก็บไฮโดรเจนมักจะมีก๊าซมีเทนปะปนอยู่ด้วย หากกระบวนการสกัดเกิดการรั่วไหล ก๊าซมีเทนจะสร้างผลกระทบต่อภาวะโลกร้อนรุนแรงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 80 เท่าในระยะสั้น อีกทั้งไฮโดรเจนที่หลุดรอดสู่ชั้นบรรยากาศเองก็สามารถไปขัดขวางกระบวนการสลายตัวของมีเทนตามธรรมชาติ ทำให้มีเทนคงอยู่ในอากาศได้นานขึ้น ดังนั้นนักวิจัยจึงต้องพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถคัดแยกและกักเก็บไฮโดรเจนได้อย่างสมบูรณ์เสียก่อน
ขณะเดียวกัน อุปสรรคด้านกฎหมายและกฎระเบียบยังเป็นตัวหน่วงสำคัญในหลายพื้นที่ เนื่องจากก๊าซไฮโดรเจนธรรมชาติยังไม่ถูกระบุในกฎหมายทรัพยากรของหลายประเทศ ทำให้การขอใบอนุญาตขุดเจาะหรือการเข้าถึงสิทธิประโยชน์จากภาครัฐทำได้ลำบาก โดยเยอร์เกน โกรตช์ นักธรณีวิทยาชาวเยอรมันระบุว่า ปัญหานี้ทำให้นักลงทุนบางส่วนยังคงลังเลใจที่จะทุ่มงบประมาณลงไป
แต่ในตอนนี้บางประเทศเริ่มปรับตัวแล้ว เช่น ฝรั่งเศสที่ได้แก้ไขกฎหมายเหมืองแร่เพื่อเปิดทางให้มีการสำรวจไฮโดรเจนธรรมชาติโดยเฉพาะ ขณะที่ออสเตรเลียได้กลายเป็นประเทศที่ตื่นตัวที่สุด โดยมีการออกใบอนุญาตสำรวจไปแล้วกว่า 30 ฉบับ ส่วนสหรัฐ การวิจัยกำลังเข้มข้นในรัฐที่มีความพร้อมด้านโครงสร้างพื้นฐานเดิมอย่าง โอคลาโฮมาและเนแบรสกา
แม้จะมีความเสี่ยงและความไม่แน่นอน แต่ยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมพลังงานและกลุ่มทุนระดับโลกก็เริ่มขยับตัวเข้าสู่สนามนี้ ทั้ง BP, Chevron และกลุ่มทุนของบิล เกตส์ ต่างให้เงินลงทุนแก่บริษัทสตาร์ทอัพที่เชี่ยวชาญด้านการสำรวจไฮโดรเจน สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นว่าโลกเริ่มมองเห็นโอกาสที่คุ้มค่าแก่การเสี่ยง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสถานการณ์ของไฮโดรเจนสีเขียวยังคงเผชิญกับปัญหาด้านต้นทุนและความล่าช้าในการขยายตัว ไฮโดรเจนสีขาวจึงกลายเป็นตัวช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนพลังงานสะอาดได้ทันท่วงที
Wood Mackenzie บริษัทวิจัยคาดว่า ไฮโดรเจนสีขาวอาจตอบสนองความต้องการไฮโดรเจนของโลกได้ประมาณ 6.7% ภายในปี 2050 ภายใต้สถานการณ์ที่ดีที่สุด แม้ตัวเลขนี้อาจดูเหมือนไม่มากเมื่อเทียบกับความต้องการทั้งหมด แต่หากพิจารณาว่ามันสามารถทดแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลในส่วนที่ยากที่สุดได้ ก็ถือเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ นอกจากนี้ การค้นพบแหล่งไฮโดรเจนในท้องถิ่นยังจะช่วยลดต้นทุนการขนส่งและการจัดเก็บ ซึ่งเป็นอุปสรรคสำคัญของก๊าซไฮโดรเจนมาโดยตลอด
การที่หมู่บ้านในมาลีที่ใช้ไฟฟ้าราคาถูกจากไฮโดรเจนธรรมชาติมานานกว่าทศวรรษ เป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ว่าไฮโดรเจนสีขาวทำงานได้จริงและมีความเสถียร หากโมเดลนี้สามารถขยายผลสู่ระดับอุตสาหกรรมได้สำเร็จ มันจะไม่ได้เพียงแค่ช่วยลดก๊าซเรือนกระจกเท่านั้น แต่ยังจะช่วยกระจายอำนาจทางพลังงานและสร้างโอกาสใหม่ ๆ ให้กับประเทศที่ขาดแคลนทรัพยากรพลังงานดั้งเดิมแต่มีโครงสร้างธรณีวิทยาที่เหมาะสม
อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จนี้จะเกิดขึ้นได้ต้องอาศัยความร่วมมือจากทั้งภาครัฐและเอกชน เพื่อให้เกิดมาตรฐานความปลอดภัยและการสนับสนุนทางการเงินที่มั่นคง แม้ว่าการเปลี่ยนผ่านพลังงานด้วยไฮโดรเจนสีขาวอาจต้องใช้เวลาอีกนับสิบปีกว่าจะส่งผลต่อตลาดโลกอย่างมีนัยสำคัญ แต่ทุกก้าวของการสำรวจและการขุดเจาะในวันนี้ คือการวางรากฐานให้กับอนาคตที่จะทำให้เศรษฐกิจเติบโตได้พร้อมกับการรักษาสิ่งแวดล้อม
ที่มา: BBC, CNBC, DW, Oil Price, Sirenergies