Горные хребты могут быть скрытыми сокровищницами природного водорода, показывают моделирование тектоники плит
Основным препятствием для использования водорода (H2) в энергопереходе является необходимость его производства. Решение может быть найдено в природе, поскольку различные геологические процессы способны генерировать водород. Однако до сих пор оставалось неясным, где следует искать потенциально крупные скопления природного H2. Команда исследователей под руководством доктора Франка Цваана из GFZ (Германский исследовательский центр геонаук) представила ответ на этот вопрос, используя моделирование тектоники плит. Учёные установили, что горные хребты, в которых близко к поверхности находятся породы, изначально происходящие из глубокой мантии, представляют собой потенциальные природные "горячие точки" водорода.
Наиболее перспективным механизмом крупномасштабного образования природного водорода является процесс серпентинизации, когда мантийные породы вступают в реакцию с водой, образуя газ H2. Для этого мантийные породы должны быть тектонически выведены (экзюмированы) ближе к поверхности. Используя современное численное моделирование, калиброванное данными природных примеров, исследователи впервые смогли определить, где, когда и в каком объёме мантийные породы экзюмируются в горах и при каких условиях происходит их эффективная серпентинизация. Оказалось, что условия для генерации H2 в горных хребтах значительно лучше, чем в рифтовых бассейнах. Из-за более холодной среды в горах большие объёмы экзюмированных мантийных пород находятся при благоприятных для серпентинизации температурах 200–350°C, а активная циркуляция воды по разломам способствует реализации их потенциала. Годовая мощность генерации водорода в горных хребтах может быть до 20 раз выше, чем в рифтовых средах. Кроме того, в горах легче доступны подходящие коллекторские породы (например, песчаники) для накопления экономически значимых объёмов H2.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Advances, дают сильный импульс для интенсификации поисков природного H2 в горных хребтах. Разведочные работы уже ведутся в таких местах, как Пиренеи, Альпы и Балканы. «Для успеха этих усилий решающее значение будет иметь разработка новых концепций и стратегий разведки, — говорит Франк Цваан. — Особенно важно понимание того, как формирование экономически значимых скоплений природного H2 контролируется тектонической историей конкретного района». «Эта новая работа углубляет наше понимание подходящих сред для генерации природного водорода, — добавляет руководитель секции геодинамического моделирования GFZ Саша Бруне. — Учитывая связанные с природным H2 экономические возможности, сейчас самое время исследовать пути его миграции и глубокие микробные экосистемы, потребляющие водород».