Энергия, о которой молчали миллионы лет: под землёй нашли ключ к выживанию человечества

В последние годы перед ­­учёными встал непростой, но крайне важный вопрос: где взять достаточные и экологически чистые источники энергии, чтобы обеспечить будущее планеты? И вот выяснилось: под нашими ногами, в земной коре, может скрываться огромный ресурс — накопления природного водорода, способные обеспечить человечество на десятки тысяч лет.

Что удалось выяснить

Исследование, проведённое группой учёных из University of Oxford, Durham University и University of Toronto, показывает: за последний миллиард лет континентальная кора Земли накопила столько природного водорода, что его энергии теоретически хватило бы примерно на 170 000 лет современного потребления нефти. Отмечается, что этот газ формируется естественными процессами внутри земной коры — например, при реакциях воды с горными породами или при радиоактивном распаде воды. При этом подчеркнуто, что хотя сам факт его образования впечатляет, мы пока не знаем, сколько из него осталось в доступных и экономически целесообразных накоплениях.

Почему это может быть важным

Экологический аспект

Сегодня водород, используемый для промышленности и производства удобрений, получают в основном из углеводородов, что приводит к выбросам CO₂. В частности, производство водорода по таким схемам связано с примерно 2,4 % мировых выбросов CO₂. Использование природного водорода, уже накопленного в коре, потенциально позволит снизить углеродный след.

Энергетическая перспектива

Водород является ключевым элементом многих сценариев "чистой" энергетики — особенно в отраслях, где трудно отказать­ся от углерода (металлургия, химия). Если удастся извлекать природный водород с минимальными выбросами, это может серьёзно изменить расклад сил в энергетике.

Геологический потенциал

Учёные выяснили, что условия, необходимые для образования и накопления водорода, встречаются во многих геологических провинциях — значит, это не исключительно экзотика, а потенциально глобальное явление.

Как устроена система

Механизм образования

Главные процессы образования природного водорода:

1. Реакции воды с горными породами, особенно содержащими Fe²⁺, когда он окисляется до Fe³⁺ и выделяется H₂.

2. Радиолиз воды — то есть разрушение молекулы H₂O под воздействием излучения радиоактивных элементов (U, Th, K) и выделение водорода.

Условия накопления

Чтобы водород можно было извлекать, необходимы одновременно следующие элементы:

• Источник (горная порода и вода с соответствующей реакцией).

• Путь миграции, по которому водород может перемещаться.

• Герметичное хранилище (ловушка), где водород удерживается.

• Сохранение — то есть отсутствие условий, при которых газ теряется (например, биологических процессов).

Ограничения

Например, система не регенерирует мгновенно: континентальные зато­воры не восполняются за десятилетия или столетия, поэтому водород не стоит считать полностью возобновляемым ресурсом.

Таблица "Сравнение": существующие водород-производящие технологии и природный водород

Как действовать шаг за шагом (HowTo)

1. Оценка геологического контекста: определите породы, содержащие Fe²⁺ или радиоактивные элементы, которые могли бы генерировать H₂.

2. Идентификация ловушек: найдите структуры, способные удерживать газ (например, пористые горные породы с крышкой-герметиком).

3. Избегайте зон активных микроорганизмов, потребляющих водород. Например: сухие, изолированные от биосферы участки.

4. Геохимический и геофизический анализ: проверьте наличие следов накопленного водорода, бывших потоков и ловушек.

5. Экономический расчёт: оцените глубину, качество газа, чистоту (чистый H₂ или смесь), затраты на бурение и добычу.

6. Разработка проекта добычи и логистика: если условия подходят — планируйте эксплуатацию с учётом низкоуглеродной добычи.

"Ошибка → Последствие → Альтернатива"

• Ошибка: ориентироваться лишь на традиционные месторождения газа и нефти.
  → Последствие: можно пропустить крупный ресурс водорода или вложиться в ресурс с высоким углеродным следом.
  → Альтернатива: включить в стратегии энергетики поиск геологического водорода как отдельного направления.

• Ошибка: считать природный водород бесконечной "зелёной" ресурсной базой.
  → Последствие: неправильная оценка сроков эксплуатации, может быть переоценка.
  → Альтернатива: подходить с расчётом на конечный, пусть и очень масштабный, ресурс, планируя эксплуатацию разумно.

• Ошибка: игнорировать роль микроорганизмов и утечек газа.
  → Последствие: вложения в месторождение, где газ уже утрачен или не пригоден.
  → Альтернатива: глубже изучать геохимию и биосферу участка перед крупными инвестициями.

А что если…

Что если мы действительно сможем выбрать и начать эксплуатацию таких месторождений природного водорода? Тогда это откроет новые возможности:

• уменьшение зависимости от углеводородов и снижение выбросов CO₂;

• возможность "чистого" водорода для тяжёлой промышленности (сталь, удобрения);

• новая отрасль разведки и добычи, связанная с геологической наукой — аналог нефтяной, но ориентированная на водород.
  Но также возможны вызовы: необходимость бурения на значительную глубину, новые технологии извлечения, юридические и экологические аспекты — это потребует времени.

Плюсы и минусы

Плюсы:

• Очень большой теоретический ресурс — примерно энергия, эквивалентная 170 000 лет потребления нефти.

• Возможный низкий углеродный след при добыче.

• Распределённость потенциала по многим местам на планете.

Минусы:

• Большая доля ресурса может быть недоступна или уже утрачена.

• Эксплуатация пока не массовая — требуется бурение, инфраструктура и геологическая разведка.

• Не стоит считать "возобновляемым" ресурсом на человеческом временном масштабе.

FAQ

Вопрос: Как выбрать участок для разведки природного водорода?
Ответ: Ищите геологии с породами, богатыми Fe²⁺ или радиоактивными элементами, наличие воды-реагента, потенциальную ловушку и минимальное воздействие микроорганизмов.
Вопрос: Сколько стоит добыча такого водорода?
Ответ: Пока точных оценок мало, но авторы указывают ориентиры — примерно 0,5-1 US$ за килограмм H₂ при идеальных условиях.
Вопрос: Что лучше — природный водород или водород, произведённый электролизом?
Ответ: Зависит от условий. Электролиз (зелёный) требует значительной электроэнергии и стоит дороже. Природный водород может быть более экономичным и с меньшими выбросами, но пока менее проверен и распространён.

Мифы и правда

Миф: "Природный водород — незакончаемый возобновляемый ресурс".
Правда: Хотя его накопления огромны, они не восстанавливаются за человеческие десятилетия и, следовательно, не считаются полностью возобновляемым ресурсом.
Миф: "Можно просто бурить в кору и получать водород без усилий".
Правда: Нужны специальные геологические условия: источник газа, миграция, ловушка, исключение утечек/потребления. Без этого добыча может быть нерентабельной или невозможной.
Миф: "Этот водород уже широко используется".
Правда: На сегодня примеры коммерческой добычи ограничены, и технология находится ещё в стадии развития.

Исторический контекст

1. В течение миллиардов лет в континентальной коре Земли осуществлялись реакции, приводящие к образованию водорода.

2. В последние годы интерес к "белому/геогенному водороду" начал расти как к возможной альтернативе традиционным источникам.

3. В 2025 году была опубликована обзорная статья, которая впервые подробно описала геологические "ингредиенты" системы природного водорода.

3 интересных факта

• По оценкам учёных, за последний миллиард лет континентальная кора произвела водорода, эквивалентного энергии потребления человечества в течение ~170 000 лет.

• Два главных геологических процесса — реакции воды с Fe²⁺ и радиолиз воды радиоактивными элементами — работают на разных временных масштабах: от тысяч до сотен миллионов лет.

• Учёные отмечают, что микроорганизмы в недрах Земли способны "поедать" водород, поэтому выбор участка без их активности важен для сохранения газа.