Cơn sốt nhiên liệu 'vàng trắng'

2% lượng hydro trắng có thể đáp ứng nhu cầu hydro toàn cầu trong khoảng 200 năm

Hydro là phân tử nhỏ nhất, đơn giản nhất và nhẹ nhất trên Trái Đất. Với khả năng chứa năng lượng gấp ba lần dầu mỏ và chỉ thải ra nước khi bị đốt cháy, hydro ngày càng được xem là lựa chọn hấp dẫn cho một nguồn nhiên liệu sạch, đặc biệt với các ngành khó điện khí hóa như hàng không, vận tải biển và luyện kim.

Một nhóm nghiên cứu từ Bộ Năng lượng Indonesia đang thử các mẫu hydro tự nhiên phát hiện tại tỉnh Central Sulawesi, Indonesia (Ảnh: Getty Images).

Song hiện nay, phần lớn hydro được tạo ra từ khí methane gây ô nhiễm hoặc bằng quá trình khí hóa than.

Dù đã có những phương pháp tạo hydro ít phát thải hơn như: hydro "xanh" được sản xuất bằng cách tách nước thành hydro và oxy nhờ năng lượng tái tạo, hay hydro "xanh dương" được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, kết hợp với công nghệ thu giữ và lưu trữ carbon (CCS) để giảm phát thải nhưng hai loại hydro này vẫn còn nhiều hạn chế như chi phí sản xuất cao, gặp khó khăn và chậm trễ trong triển khai nên hai loại khí này chỉ chiếm khoảng 1% sản lượng hydro toàn cầu.

Giữa lúc còn nhiều nghi ngờ, những năm gần đây, giới khoa học phát hiện hydro tự nhiên xuất hiện phổ biến hơn và có thể được khai thác như một dạng năng lượng rẻ và không phát thải carbon.

Loại hydro địa chất này, còn được gọi là hydro tự nhiên hoặc hydro trắng, được tạo ra khi nước ngầm tiếp xúc với các loại đá giàu sắt trong quá trình serpentin hóa (serpentinisation).

Ảnh minh họa - ChatGPT.

Do hydro có trọng lượng rất nhẹ nên thường xuyên thoát ra ngoài qua các lớp đá xốp hoặc khe nứt, rồi bay lên khí quyển, trừ khi bị tiêu thụ trước đó trong phản ứng ngầm dưới lòng đất hoặc bị vi sinh vật dưới lòng đất "ăn".

Tuy nhiên, trong một số điều kiện địa chất nhất định, hydro có thể bị giữ lại dưới các lớp đá có độ thấm thấp, chẳng hạn như đá muối hoặc đá phiến. Chính những túi khí hydro ngầm này là thứ mà các nhà thăm dò hy vọng sẽ có tiềm năng khai thác thương mại.

Theo nghiên cứu năm 2024 của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS), có thể tồn tại từ 1 tỷ đến 10.000 tỷ tấn hydro dưới bề mặt Trái Đất, với ước tính trung bình là khoảng 5,6 nghìn tỷ tấn hydro được tích tụ trong các cấu trúc địa chất.

Phần lớn lượng hydro sạch này có khả năng nằm ở các vị trí "quá sâu, quá xa ngoài khơi hoặc quá nhỏ để có thể khai thác hiệu quả về mặt kinh tế", theo hai nhà địa chất học Geoffrey Ellis và Sarah Gelman thuộc USGS tham gia nghiên cứu trên.

Vì không mùi, không màu và không vị nên hydro là loại khí rất khó phát hiện nếu không chủ đích tìm kiếm.

Cho đến nay, nơi duy nhất trên thế giới hydro trắng được khai thác và sử dụng là ngôi làng Bourakebougou ở miền tây Mali. Cuộc sống của cộng đồng dân cư nơi đây bước sang trang mới từ năm 1987, khi công nhân đang đào giếng nước vô tình làm rơi tàn thuốc lá xuống miệng giếng và gây ra vụ nổ nhỏ.

Sau đó, người ta phát hiện ra dưới đáy giếng là hydro gần như tinh khiết. Ngày nay, loại khí này được dùng để phát điện cho cả ngôi làng.

Các nhà nghiên cứu khẳng định chỉ cần khai thác được 2% lượng hydro trắng này, thế giới đã có thể đáp ứng nhu cầu hydro toàn cầu trong khoảng 200 năm. Lượng năng lượng chứa trong số hydro này cũng gấp đôi toàn bộ trữ lượng khí tự nhiên đã được chứng minh trên Trái Đất.

Cuộc đua tìm kiếm "vàng trắng"

Những dự báo đó đã kích thích nhiều doanh nghiệp quan tâm tìm kiếm "vàng trắng" dưới bề mặt Trái Đất.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stanford ước tính hydro trắng có thể được sản xuất với giá dưới 1 USD (khoảng 0,74 bảng Anh) mỗi kg nếu điều kiện tối ưu.

Thực tế, nhiều tập đoàn dầu khí đang ngày càng quan tâm đến lĩnh vực này. Tại Brazil, tập đoàn Petrobras đang nghiên cứu khả năng khai thác hydro tự nhiên.

Ảnh minh họa - ChatGPT.

Trong khi đó, tập đoàn BP và Chevron tham gia liên minh cùng nghiên cứu về hydro trắng và BP gần đây cũng đầu tư vào Snowfox Discovery, một công ty khởi nghiệp tại Anh chuyên về hydro tự nhiên.

Một số bên khác đang xem xét phương án kích thích quá trình sinh hydro bằng cách bơm nước vào các lớp đá giàu sắt dưới lòng đất, nhằm tạo ra loại "hydro cam" nhưng hiện còn phức tạp và chưa chắc chắn về tính khả thi.

Theo ông Eric Gaucher, nhà địa hóa học người Pháp và đồng lãnh đạo nhóm chuyên gia về hydro trắng do Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) triệu tập, đã có ít nhất 60 công ty công khai cho biết đang tiến hành thăm dò hydro trắng, với tổng đầu tư ước tính đã đạt 1 tỷ USD (tương đương 740 triệu bảng Anh). "Đây gần như là cuộc đua," ông Eric Gauchernói.

Bản thân ông Gaucher đã rời vị trí tại tập đoàn dầu khí khổng lồ Total cách đây bốn năm và hiện điều hành một công ty tư vấn độc lập, chuyên hỗ trợ các doanh nghiệp trong cuộc đua tìm kiếm hydro tự nhiên. Ông cho biết nhiều hoạt động khoan thăm dò đã được khởi động tại Australia và Mỹ.

Các nhà thăm dò như Eric Gaucher lập luận nếu phát hiện ra mỏ hydro có thể khai thác thương mại sẽ mở ra một kỷ nguyên thăm dò mới, giống như cách doanh nhân Drake phát hiện "mỏ vàng đen" năm 1859, mở ra thời đại dầu mỏ.

"Hy vọng sẽ có phát hiện lớn trong ba đến bốn năm tới. Giấc mơ của tôi là hydro tự nhiên có thể đóng vai trò giống như dầu mỏ trước đây", ông Gaucher nói.

Ý kiến trái chiều

Tuy vậy, chính ông Gaucher cũng thừa nhận giới thăm dò hiện nay cần cẩn trọng xem xét tiềm năng của hydro trắng trong quá trình chuyển dịch năng lượng, đặc biệt khi còn quá nhiều điều chưa chắc chắn như có bao nhiêu phần trăm hydro dưới lớp vỏ Trái Đất có thể thực sự khai thác được.

Thực tế, dù hoạt động thăm dò hydro trắng đang gia tăng nhanh chóng nhưng chưa có giếng khai thác nào đạt được tính khả thi thương mại.

Ngoài ra, vẫn còn nhiều ý kiến trái chiều về mức độ sạch của hydro trắng hay khả năng khai thác.

Ông Laurent Truche, Giáo sư địa hóa học tại Đại học Grenoble Alpes (Pháp) nhận định hiện chưa có đủ bằng chứng để chứng minh hydro trắng là nguồn tài nguyên tái tạo có thể khai thác ở quy mô lớn.

"Vẫn chưa rõ liệu hydro có được sản sinh với tốc độ đủ nhanh để bù đắp lượng khai thác từ các mỏ ngầm hay không", ông Truche nói và lo ngại làn sóng thổi phồng thông tin hiện nay.

Hơn nữa, việc sản xuất hydro tự nhiên hiện còn rất ít, hydro được phát hiện thường không tinh khiết và phần lớn chỉ ở dạng khí hòa tan, một dạng rất khó để khai thác.

Một vấn đề khác là vị trí các mỏ hydro trắng thường không trùng với nơi cần sử dụng, trong khi việc vận chuyển và lưu trữ hydro lại rất khó khăn.

Chưa kể, việc khai thác hydro trắng cũng có thể kéo theo hệ lụy không lường trước, như tác động khí hậu.

Các mỏ hydro trong lòng đất có thể chứa cả methane nếu không được thu giữ, khí methane phát tán ra sẽ làm giảm lợi ích về thân thiện khí hậu mà hydro trắng mang lại. Đồng nghĩa bất kỳ lượng hydro nào thoát ra trong quá trình khai thác cũng sẽ khiến methane tồn tại lâu hơn trong khí quyển, từ đó làm tăng hiệu ứng ấm lên toàn cầu.

Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học và doanh nghiệp khai thác vẫn tin hydro trắng có thể là "mắt xích còn thiếu" để giảm phát thải trong các ngành khó chuyển đổi.

Trang Trần