นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า หินโบราณอายุหลายพันล้านปีภายในเหมืองคิดด์ครีก พื้นที่ภายในบริเวณ “แคนาดาชิลด์” (Canadian Shield) ของแคนาดา กำลังผลิตและปลดปล่อย “ก๊าซไฮโดรเจนสีขาว” ออกมาตามธรรมชาติอย่างต่อเนื่องซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่อาจเปลี่ยนโฉมหน้าอุตสาหกรรมพลังงานสะอาดในอนาคต
ทีมนักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยโทรอนโตและมหาวิทยาลัยออตตาวา ร่วมกันติดตามและวัดปริมาณก๊าซที่พุ่งออกมาจากรูเจาะที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินระหว่าง 2,072-2,392 เมตร ในพื้นที่แคนาดาชิลด์ ซึ่งเป็นบริเวณที่มีโครงสร้างหินที่เก่าแก่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลก จากการสังเกตการณ์และรวบรวมเป็นเวลากว่า 11 ปีพบว่า การสะสมตัวของก๊าซไฮโดรเจนในชั้นหินเป็นการปลดปล่อยพลังงานที่เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอมาอย่างยาวนาน โดยที่ไม่ลดลงเลย ซึ่งสามารถนำมาใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ได้
น้ำใต้ดินจะทำปฏิกิริยากับแร่ธาตุที่อุดมด้วยเหล็กภายใต้เปลือกโลก ปฏิกิริยานี้จะทำการดึงอิเล็กตรอนออกจากแร่ธาตุและส่งผลให้เกิดก๊าซไฮโดรเจนบริสุทธิ์ออกมา หินโบราณในเขตแคนาดาชิลด์ ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเกิดปฏิกิริยานี้ตามธรรมชาติในช่วงเวลาที่ยาวนาน
ในปัจจุบัน พลังงานไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมมักมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งเป็นกระบวนการที่ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มหาศาล แม้แต่ “ไฮโดรเจนสีเขียว” (Green Hydrogen) ที่ผลิตจากพลังงานหมุนเวียนก็ยังมีต้นทุนที่สูงและต้องอาศัยโครงสร้างพื้นฐานในการขนส่งที่ซับซ้อน แตกต่างจากไฮโดรเจนสีขาวที่เกิดเองตามธรรมชาติ สามารถนำไปใช้งานได้เลยโดยไม่ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากในกระบวนการผลิต
เครดิตภา: Barbara Sherwood Lollar
ข้อมูลจากการศึกษาพบว่า รูเจาะแต่ละแห่งในเหมืองสามารถปล่อยก๊าซไฮโดรเจนได้เฉลี่ยประมาณ 8 กิโลกรัมต่อปี ซึ่งเทียบเท่ากับน้ำหนักของแบตเตอรี่รถยนต์มาตรฐานหนึ่งลูก และเมื่อคำนวณจากรูเจาะทั้งหมดเกือบ 15,000 แห่งภายในเหมืองแห่งเดียว ปริมาณไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาอาจสูงถึงกว่า 140 ตันต่อปี ปริมาณนี้เพียงพอที่จะผลิตพลังงานได้ประมาณ 4.7 ล้านกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี
เพื่อให้เห็นภาพที่ชัดเจนขึ้น นักวิจัยระบุว่าพลังงานที่ได้จากไฮโดรเจนในแหล่งเดียวนี้สามารถรองรับความต้องการใช้พลังงานรายปีของบ้านเรือนมากกว่า 400 หลังคาเรือน ซึ่งเทียบเท่ากับโครงการพลังงานลมและแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่มีมูลค่าหลายสิบล้านดอลลาร์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าต้นทุนของ ไฮโดรเจนสีขาวมีความได้เปรียบอย่างมากเมื่อเทียบกับการผลิตพลังงานสะอาดรูปแบบอื่น
บาร์บารา เชอร์วูด ลอลลาร์ ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยโทรอนโต ผู้นำการศึกษากล่าวว่า งานวิจัยครั้งนี้ชี้ให้เห็นถึงโอกาสที่จะนำแหล่งพลังงานภายในประเทศมาสร้างประโยชน์ ซึ่งจะช่วยสนับสนุนศูนย์กลางอุตสาหกรรมในระดับท้องถิ่นและภูมิภาค นอกจากนี้ยังช่วยลดการพึ่งพาการนำเข้าเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนจากต่างประเทศได้อย่างมีประสิทธิภาพ
อีกหนึ่งข้อดีที่สำคัญคือ ที่ตั้งของแหล่งก๊าซนี้อยู่ในพื้นที่ทำเหมืองแร่ของแคนาดา โอลิเวอร์ วอร์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยออตตาวาและผู้ร่วมเขียนงานวิจัยอธิบายว่า หินโบราณเป็นเชื่อมโยงที่สำคัญ เนื่องจากไฮโดรเจนธรรมชาติถูกผลิตขึ้นในหินชนิดเดียวกับที่พบแหล่งสะสมของ นิกเกิล ทองแดง และเพชร รวมไปถึงแร่หายาก เช่น ลิเธียม โคบอลต์ และโครเมียม ที่กำลังเป็นที่ต้องการในอุตสาหกรรมแบตเตอรี่
เครดิตภา: Barbara Sherwood Lollar
การที่แหล่งพลังงานไฮโดรเจนตั้งอยู่ใกล้กับแหล่งขุดเจาะแร่จะช่วยลดความจำเป็นในการสร้างท่อขนส่งยาวหลายกิโลเมตรและลดค่าใช้จ่ายในการจัดเก็บ บริษัททำเหมืองสามารถนำก๊าซที่ระบายออกมาใช้เป็นพลังงานในหน้างานได้ทันทีเพื่อลดต้นทุนและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
สำหรับชุมชนทางตอนเหนือที่ห่างไกล ซึ่งมักประสบปัญหาค่าขนส่งเชื้อเพลิงที่สูงลิ่ว การเข้าถึงไฮโดรเจนในท้องถิ่นอาจเป็นทางออกที่ช่วยเปลี่ยนผ่านสู่พลังงานสะอาด ทรัพยากรนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน แต่ยังสร้างความมั่นคงทางพลังงานให้กับชุมชนที่เข้าถึงยากเหล่านี้โดยไม่ต้องพึ่งพารถบรรทุกน้ำมันดีเซลเพียงอย่างเดียว
อย่างไรก็ตาม นักวิจัยยังคงระมัดระวังและระบุว่าไม่ใช่หินทุกก้อนที่จะกลายเป็นแหล่งพลังงานได้ ก๊าซไฮโดรเจนอาจถูกกัดกินโดยจุลินทรีย์ใต้ดิน หรือหายไปในปฏิกิริยาเคมีที่สร้างก๊าซมีเทน แต่เหมืองคิดด์ครีกเป็นกรณีพิเศษที่มีการแยกตัวออกจากพื้นผิวโลกมาอย่างยาวนาน ทำให้ก๊าซไฮโดรเจนสะสมตัวอยู่ได้โดยไม่สูญหายไป ซึ่งถือเป็นสภาพทางธรณีวิทยาที่หาได้ยาก
การศึกษานี้ได้ตีพิมพ์ในวารสาร PNAS ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้การสำรวจไฮโดรเจนเปลี่ยนจากการใช้แบบจำลองทางทฤษฎีไปสู่การวัดผลจากสถานที่จริง การมีข้อมูลพื้นฐานที่วัดได้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถตั้งคำถามที่ชัดเจนขึ้นในการค้นหาแหล่งไฮโดรเจนใหม่ ๆ ทั่วโลก
ในปัจจุบัน ทั่วโลกกำลังหาทางเพิ่มปริมาณไฮโดรเจนสำหรับการลดคาร์บอนในอุตสาหกรรมหนัก เช่น การผลิตเหล็กและแอมโมเนีย พลังงานจากหินเหล่านี้จะเป็นสะพานเชื่อมสำคัญที่ช่วยลดระยะเวลาและต้นทุนในการเปลี่ยนผ่านสู่เศรษฐกิจไฮโดรเจน แคนาดาซึ่งมีความพร้อมทางธรณีวิทยาจึงอยู่ในสถานะที่ได้เปรียบในการเป็นผู้นำด้านทรัพยากรพลังงานรูปแบบใหม่นี้
พลังงานแห่งอนาคต อาจไม่ได้มาจากเทคโนโลยีที่ซับซ้อนเพียงอย่างเดียว แต่อาจมาจากความเข้าใจในกระบวนการทางเคมีของโลกที่ดำเนินมานานนับพันล้านปี การเปลี่ยนหินให้เป็นพลังงานสะอาดไม่เพียงแต่เป็นนวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์ แต่ยังเป็นความหวังในการแก้ไขวิกฤตภูมิอากาศและสร้างความยั่งยืนให้กับมนุษยชาติอย่างแท้จริง
ที่มา: Earth, Interesting Engineering, Phys, Science Daily, Scitech Daily
