Το υδρογόνο που μπορεί να εξαχθεί από υπόγειους γεωλογικούς σχηματισμούς ονομάζεται λευκό υδρογόνο. Κερδίζει όλο και περισσότερο την προσοχή στο πλαίσιο της απαλλαγής από τον άνθρακα, καθώς μπορεί να αποτελέσει μια από τις καθαρότερες πηγές ενέργειας.
Ωστόσο, η διαδικασία εξόρυξης δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί και η ευρύτερη χρήση θα απαιτούσε πρόσθετες υποδομές. Το φυσικό ή λευκό υδρογόνο, το οποίο απαντάται στον φλοιό της Γης, μπορεί να γίνει μια καθαρή και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Για την παραγωγή του δεν απαιτείται άμεση χρήση ορυκτών καυσίμων ή ηλεκτρικής ενέργειας, ενώ κατά την καύση του απελευθερώνονται μόνο υδρατμοί. Το λευκό υδρογόνο εξάγεται με τη μέθοδο fracking. Η διαδικασία περιλαμβάνει τη διάνοιξη γεωλογικών στρωμάτων και την έγχυση ενός μείγματος νερού, άμμου και χημικών ουσιών υπό υψηλή πίεση για την απελευθέρωση του αερίου από τα πετρώματα. Ωστόσο, η εκμετάλλευση του καυσίμου εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση για τη βιομηχανία. Οι τρέχουσες επιλογές για την παραγωγή λευκού υδρογόνου είναι είτε πολύ ακριβές είτε δεν είναι περιβαλλοντικά ασφαλείς ή βιώσιμες. Το λευκό υδρογόνο θα μπορούσε να συμβάλει στην απαλλαγή από τον άνθρακα των βιομηχανιών χάλυβα, αλουμινίου και λιπασμάτων και άλλων τομέων της οικονομίας. Έχει δυνατότητες εφαρμογής στις μεταφορές, ιδίως σε οχήματα με κυψέλες καυσίμου, τα οποία μετατρέπουν το υδρογόνο σε ηλεκτρική ενέργεια.
Φυσική προέλευση του λευκού υδρογόνου
Το υδρογόνο δεν απαντάται φυσικά σε καθαρή κατάσταση στη Γη, αλλά σε χημικές ενώσεις. Ο τύπος που προέρχεται από τον άνθρακα είναι γνωστός ως μαύρο υδρογόνο. Το γκρίζο και το μπλε υδρογόνο παράγονται αμφότερα από το φυσικό αέριο. Η διαφορά είναι ότι στη διαδικασία του μπλε υδρογόνου εφαρμόζεται η τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα (CCS) για τη δέσμευση του CO2 και την αποτροπή του να φτάσει στην ατμόσφαιρα. Το γκρίζο υδρογόνο είναι επί του παρόντος το πιο διαδεδομένο στον ενεργειακό τομέα, αλλά η λύση αυτή οδηγεί σε υψηλές εκπομπές. Αντιστοιχεί σε 900 εκατομμύρια τόνους CO2 ετησίως, που ισοδυναμεί περίπου με την παγκόσμια αεροπορική βιομηχανία. Το πράσινο υδρογόνο παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης νερού, χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές. Εάν η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από πυρηνικές πηγές, αναφέρεται ως ροζ υδρογόνο, το οποίο η Ευρωπαϊκή Ένωση έχει εν μέρει ταξινομήσει ως βιώσιμη πηγή, μαζί με το πράσινο υδρογόνο. Το πλεονέκτημα του λευκού υδρογόνου είναι η φυσική του διαθεσιμότητα. Το λευκό υδρογόνο προέρχεται από φυσικά κοιτάσματα σε αέρια κατάσταση, τα οποία σχηματίζονται κατά τη διάρκεια βιολογικών και γεωλογικών διεργασιών.
Το μεγαλύτερο μέχρι σήμερα κοίτασμα έχει ανακαλυφθεί στη Γαλλία
Οι γεωλόγοι ανακάλυψαν τα περισσότερα κοιτάσματα λευκού υδρογόνου τυχαία, κατά την αναζήτηση ορυκτών καυσίμων. Η ανακάλυψη σημαντικών αποθεμάτων λευκού υδρογόνου στη βορειοανατολική γαλλική περιοχή της Λωρραίνης έχει προσελκύσει πρόσφατα την προσοχή. Θα μπορούσε να είναι το μεγαλύτερο κοίτασμα που έχει αποκαλυφθεί μέχρι σήμερα. Σε βάθος 1.250 μέτρων, η συγκέντρωση του λευκού υδρογόνου φτάνει το 20%. Οι αναλύσεις έδειξαν ότι το ποσοστό αυξάνεται όσο προχωράμε βαθύτερα. Η γαλλική ερευνητική ομάδα έκανε την ανακάλυψη στην προσπάθειά της να βρει αποθέματα μεθανίου. Οι γεωλόγοι εικάζουν ότι το κοίτασμα της Λωρραίνης θα μπορούσε να περιέχει έως και 46 εκατομμύρια τόνους λευκού υδρογόνου, δηλαδή περισσότερο από το ήμισυ της σημερινής παγκόσμιας ετήσιας παραγωγής γκρίζου υδρογόνου. Προβλέπουν ότι σε βάθος 3.000 μέτρων, η συγκέντρωση υδρογόνου θα μπορούσε να ξεπεράσει το 90%.
Παγκόσμιο δυναμικό
Εκτός από τη Γαλλία, έρευνες για το λευκό υδρογόνο διεξάγονται και σε άλλα μέρη του κόσμου, ενώ οι γεωλόγοι εκτιμούν ότι πιθανά αποθέματα υπάρχουν και στη Σερβία. Η ζήτηση υδρογόνου αναμένεται να πενταπλασιαστεί πριν από το τέλος του 2050. Η Γεωλογική Εταιρεία της Αμερικής (GSA) προέβλεψε ότι η ζήτηση υδρογόνου θα πενταπλασιαστεί μέχρι το 2050. Επί του παρόντος, περίπου 100 μεγατόνοι υδρογόνου χρησιμοποιούνται ετησίως για βιομηχανικές διεργασίες. Η GSA υπολόγισε ότι το λευκό υδρογόνο θα μπορούσε να καλύψει τουλάχιστον το ήμισυ της παγκόσμιας ζήτησης για βιώσιμο και καθαρό υδρογόνο μέχρι το 2100.
Άγνωστα στοιχεία σχετικά με το κόστος εξόρυξης και μεταφοράς
Οι νεότερες εφαρμογές του υδρογόνου αυξάνουν την παγκόσμια ζήτηση, συμπεριλαμβανομένων των αεροπορικών καυσίμων και της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, πολλά κοιτάσματα βρίσκονται πολύ βαθιά στο υπέδαφος ή σε άλλες δυσπρόσιτες περιοχές, θέτοντας προκλήσεις για την οικονομική σκοπιμότητα. Η απόκτηση υδρογόνου από υπόγειες δεξαμενές απαιτεί την εφαρμογή περιβαλλοντικά ορθών τεχνολογικών λύσεων. Δεδομένης της σημαντικής αναφλεξιμότητάς του, είναι επιτακτική ανάγκη να θεσπιστούν μέτρα για την αποφυγή οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης μεταξύ υδρογόνου και ατμοσφαιρικού οξυγόνου, συμπεριλαμβανομένης της εφαρμογής εξειδικευμένων πρωτοκόλλων προστασίας φρεατίων.
Τα προβλήματα αποθήκευσης και η έλλειψη αγωγών και συστημάτων διανομής είναι οι κύριοι λόγοι για τους οποίους οι μπαταρίες έχουν ξεπεράσει τις κυψέλες καυσίμου στην κούρσα για την ηλεκτροδότηση των οχημάτων, όπως τονίζεται σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science. Αν και ένα κιλό υδρογόνου περιέχει την ίδια ποσότητα ενέργειας με ένα γαλόνι βενζίνης, ο όγκος του είναι πολλαπλάσιος. Παρ’ όλα αυτά, οι ειδικοί επεσήμαναν ότι το υδρογόνο έχει τη δυνατότητα να αποτελέσει υποκατάστατο των ορυκτών καυσίμων σε οχήματα ακατάλληλα για μπαταρίες, όπως φορτηγά, πλοία και αεροσκάφη που μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες δεξαμενές. Η αποθήκευση υπό υψηλή πίεση, έως και 700 bar, μπορεί να αντιμετωπίσει τους περιορισμούς χώρου, αλλά συνοδεύεται από αυξημένο κόστος. Το υδρογόνο πρέπει να ψύχεται σε θερμοκρασίες έως και μείον 253 βαθμούς Κελσίου για να μεταβεί σε υγρή κατάσταση.
