Naukowcy z Nebraski badają potencjał Szczeliny Środkowego Kontynentu w zakresie produkcji odnawialnego, wolnego od węgla wodoru, który prawdopodobnie mógłby zaspokoić zapotrzebowanie na energię przez stulecia.
Około 1,1 miliarda lat temu kontynent północnoamerykański prawie podzielił się na dwie części, pozostawiając odcinek skały wulkanicznej o długości 2500 mil zwany Szczeliną Środkowego Kontynentu. Ta cecha geologiczna może potencjalnie wytworzyć znaczne ilości naturalnego wodoru, który mógłby zapewnić ogromne dostawy czystej energii.
Naukowcy z Uniwersytetu Nebraska – Lincoln badają szczelinę – biegnącą spod jeziora Superior przez części Minnesoty, Michigan, Wisconsin, Iowa, Nebraski i Kansas – aby określić, jak najlepiej uzyskać dostęp do wodoru.
Wodór jest potencjalnie kluczowym czynnikiem w wysiłkach na rzecz zmniejszenia zależności od paliw kopalnych. Nie wytwarza emisji dwutlenku węgla i w przeciwieństwie do ropy i gazu, których wytwarzanie ze złóż organicznych może zająć miliony lat, stale odnawia się pod ziemią, gdy woda wchodzi w interakcję ze skałą wulkaniczną.
Ale jest wiele do nauczenia się.
„Nasze zrozumienie procesów rządzących produkcją, migracją i akumulacją unikającego naturalnego wodoru w głębinach kontynentu jest wciąż w powijakach” – powiedział Seunghee Kim, profesor nadzwyczajny inżynierii lądowej i wodnej Charles J. Vranek i jeden z głównych badaczy projektu.
Testowanie żywotności Riftu
Aby sprawdzić opłacalność produkcji wodoru w szczelinie, pięć lat temu odwiercono odwiert testowy w Nebrasce. Jak na razie dane są obiecujące. Naukowcy uważają, że możliwe jest, że warunki geomechaniczne i biogeochemiczne panujące w szczelinie ograniczają utratę i zużycie naturalnie generowanego wodoru, który może pozostawić uwięziony wodór „na ekonomicznie znaczącą skalę pod powierzchnią środkowego kontynentu”.
Szacuje się, że Szczelina Środkowego Kontynentu znajduje się od 3000 do 5000 stóp pod ziemią.
„Może być wystarczająco głęboki, aby można go było przechowywać, ale wystarczająco płytki, aby można było do niego uzyskać dostęp” – powiedziała Karrie Weber, profesor nauk o Ziemi i atmosferze oraz nauk biologicznych, a także inna badaczka projektu. „Geologia przemawia na naszą korzyść”. Służba Geologiczna Stanów Zjednoczonych szacuje, że w skorupie ziemskiej znajduje się od dziesiątek milionów do dziesiątków miliardów megaton wodoru. Jednak większość z nich byłaby niedostępna dla ludzi, ponieważ znajduje się albo za głęboko, albo za daleko od brzegu, albo występuje w ilościach zbyt małych, aby można je było wykorzystać. Właśnie dlatego miejsca takie jak Midcontinent Rift są tak ważne. Kim powiedział, że inne podziemne szczeliny na świecie – zlokalizowane we Francji, Niemczech, Rosji i na kontynencie afrykańskim – również mogą wytwarzać wodór.
Globalne implikacje dla energii wodorowej
Służba Geologiczna Stanów Zjednoczonych szacuje, że pod powierzchnią Ziemi może znajdować się wystarczająca ilość dostępnego naturalnego wodoru, aby zaspokoić globalne zapotrzebowanie na energię przez tysiące lat.
Kim powiedział, że zespół z Nebraski zbada kilka kwestii związanych z przepływem i wyciekaniem wodoru z powierzchni na powierzchnię; wykonalność magazynowania wodoru w sposób naturalny lub w opracowanych systemach magazynowania; jak wodór reaguje z istniejącymi płynami i minerałami skalnymi pod powierzchnią; oraz jak szybko i ile wodoru mogą pochłonąć mikroorganizmy.
Kim podchodzi do pytań z perspektywy inżynierii lądowej, podczas gdy Weber i inny główny badacz, Hyun-Seob Song, badają implikacje biogeochemiczne i mikrobiologiczne.
„Jak dotąd nie zostało to dobrze zbadane” – powiedział Song, profesor nadzwyczajny w dziedzinie inżynierii systemów biologicznych oraz nauk i technologii o żywności. „Chcemy przewidzieć zachowanie mikrobiomów na poziomie podpowierzchniowym”.
Song opracuje narzędzia do modelowania obliczeniowego w celu integracji i oceny danych dostarczonych przez Webera.
Projekt jest finansowany z pięcioletniego grantu o wartości 1 miliona dolarów z inicjatywy Research Advanced by Interdyscyplinarna Nauka i Inżynieria (RAISE) Narodowej Fundacji Nauki. To jeden z 19 projektów dofinansowanych w tym roku.
Badania opierają się na wcześniejszych pracach finansowanych przez Nebraska Center for Energy Sciences Research.
Weber powiedział, że rola uniwersytetu w tych badaniach to kolejny przykład potencjalnego przywództwa państwa w tak zwanej „gospodarce wodorowej”, która odnosi się do roli, jaką wodór może odgrywać w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych i służąc jako czyste źródło energii.
