Az év legnagyobb felfedezése, amiről nem hallott, pedig megváltoztathatja a jövőt

Néhány geológuson és a hidrogénipar szereplőin kívül szinte senki sem kapta fel a fejét a Francia Nemzeti Tudományos Kutatóközpont (CNRS) hírére, miszerint kutatók hidrogént találtak a lotaringiai szénlelőhelyek alatt. Pedig felfedezésük történelmi jelentőségű lehet, teljesen átírhatja az emberiség jövőjét, és olyan fegyvert adhat a klímaváltozás elleni küzdelemhez, amiről egészen mostanáig mindenki azt gondolta, hogy nem is létezik.

Tiszta, természetes eredetű hidrogént találtak, ami kiválthatja az üvegházhatást okozó energiahordozókat.

Hidrogén, az álom, amire várunk

A hidrogéntől évtizedek óta várják, hogy teljesen környezetbarát alternatívát kínál az üvegházhatású gázokat kibocsátó fosszilis üzemanyagokkal szemben. „A hidrogén varázslatos. Amikor elégetjük, csak víz keletkezik, így nincs szénkibocsátás, ami melegíti a bolygót” – mondta a lotaringiai hidrogénlelőhelyet felfedező kutatók egyike, Jacques Pironon professzor a New York Timesnak.

Autógyárak sora mutatott be már hidrogénnel működő, üzemanyagcellás járműveket, 2016-ban pedig sikeresen teszteltek egy hidrogénhajtású repülőgépet is – azóta több cég is elkezdett hidrogénnel működő repülő járműveket tervezni.

A hidrogén tökéletes lenne teherautók, buszok és hajók működtetésére is, valamint fel lehetne használni az acéliparban kohók fűtésére, cementgyárakban, továbbá alkalmas áramtermelésre és épületek fűtésére is. Nem véletlen, hogy az EU a klímasemlegességi célok elérésének egyik legfontosabb eszközeként tekint rá.

Egy nagy gond van csak vele. Elő kell állítani. Ez pedig vagy nagyon drága, vagy annyira környezetszennyező, hogy ezzel épp a legnagyobb előnye, a klímasemleges használat vész oda.

A fehér hidrogén mítosza

A hidrogén termelésére több módszer is létezik, amiket különböző színekkel jelölnek: a fekete hidrogént szénből, a szürkét metánból nyerik ki, ami olcsó, de jelentős károsanyag-kibocsátással jár. Van kék hidrogén is, ami valójában szürke, csak felfogják a keletkező szén-dioxidot, és emiatt drágább.

A leginkább környezetbarát megoldás – aminek használatát az EU is támogatja – a zöld hidrogén: ezt a hidrogént vízből állítják elő, megújuló energiaforrások használatával. Ez a legdrágább módszer – bár kormányzati támogatásokkal próbálják ezt kompenzálni –,  és gondot okoz az is, hogy nagy mennyiségben állítsák elő az energiahordozót megújuló forrásokból.

A legjobb megoldást a természetesen keletkező, úgynevezett fehér hidrogén „bányászata” jelentené. Ezzel a lehetőséggel sokáig senki sem foglalkozott, mert mindenki teljesen biztos volt benne, hogy nem létezik, legalábbis nem olyan nagy mennyiségben, hogy azt ipari méretekben lehessen kitermelni. Ahogy azt Geoffrey Ellis amerikai geokémikus, az amerikai földtani intézet (USGS) munkatársa mondta a CNN-nek:

Ha négy évvel ezelőtt megkérdezett volna arról, mint gondolok a természetes hidrogénről, akkor azt válaszoltam volna, hogy nem létezik.

Ez megerősítette Alain Prinzhofer geológus, a GEO4U brazil tanácsadócég tudományos igazgatója is, aki a Chemistry World című brit tudományos folyóiratnak nyilatkozva kijelentette, hogy „az emberek hosszú időn át azt állították, hogy a természetes hidrogén nem létezik a Földön”, ám „ez nem volt igaz”.

Afrikában kezdődött

Ez a gondolkodásmód a 2010-es években kezdett megváltozni egy kis afrikai faluban, aminek neve talán úgy fog fennmaradni, mint a 21.század energiaforradalmának kiindulópontja. A Maliban, Bamakótól hatvan kilométernyire található Bourakébougou faluban víz után kutattak 1987-ben, amikor észrevették, hogy az egyik, több mint száz méter mély, száraznak bizonyult kútból levegő áramlik ki.

Amikor az egyik kútfúró munkás cigarettával a szájában fölé hajolt, a kútból kiáramló levegő begyulladt. „Nem halt meg, de csúnyán megégett” – idézte fel egy helyi lakos a Science magazinnak a gyerekkorában történt esetet. A nappal kék, este aranyszínnel égő lángot csak több hét után tudták eloltani. A kutat lezárták, és csak 2012-ben nyitották fel, miután Mali egyik leggazdagabb üzletembere lehetőséget látott benne, és megbízott egy kanadai céget, hogy nézze meg, mi rejlik a mélyben.

Valami olyasmit találtak, amire senki sem számított. A kútból kiáramló gáz 98 százalékban hidrogén volt. Pár hónap múlva már egy hidrogénhajtásra átalakított generátort állítottak munkába, és a település otthonait és üzleteit azóta is az látja el árammal. A hidrogén pedig tíz év után sem fogyott el.

A tudományos közösség egy 2018-as tanulmányból értesült a kút létezéséről. Geoffrey Ellis a CNN-nek elmondta, a felfedezés annyira szembement mindennel, ami tudományosan ismert volt, hogy biztos volt benne, hogy tanulmány szerzői valamit elrontottak: „tudtuk, hogy ez nem lehetséges”.

Annak ellenére, hogy már több mint száz évre visszamenőleg lehet találni feljegyzéseket föld alatti hidrogénlelőhelyekről, a tudósok azt gondolták, hogy ilyesmi csak nagyon ritkán fordulhat elő. A geológusok lehetetlennek gondolták, hogy a gáz nagy mennyiségben gyűljön össze a felszín alatt, ugyanis feltételezték, hogy a legkisebb molekulának számító hidrogén átszivárog mindenen, vagy reakcióba lép más anyagokkal, és eltűnik.

Szakértők most azt mondják, eddig azért nem találtak jelentős mennyiségű hidrogént a föld alatt, mert nem is keresték. Amikor fúrtak, olajat, földgáz vagy vizet kerestek, és sok esetben fel sem jegyezték, ha hidrogénre bukkantak, vagy fel sem tűnt, mert a fúrás közben talált gázok analizálására használt gázkromatográfokban gyakran hidrogén volt a vivőanyag, ami elfedte a gáz jelenlétét.

A Föld mint hidrogéngyár

Ellis egy tavaly bemutatott tanulmányában már azt becsülte, hogy egybillió tonna hidrogént rejthet a földkéreg, de arra figyelmeztetett, hogy ennek nagy részét nem éri meg kitermelni, mert túl mélyen van, vagy túl messze a partoktól, illetve csak nagyon kis mennyiségben található egy helyen. 

Ám Ellis számításai szerint ha ennek az összmennyiségnek csak egy kis töredékét ki lehet bányászni, már az is több száz évre elegendő lehet az emberiségnek. Jelenleg az egész világon évente nagyjából 90 millió tonna hidrogént állítanak elő mesterségesen.

Szakértők emellett arra hívták fel a figyelmet, hogy a Föld folyamatosan termelheti a hidrogént. Nem kell több millió év a kialakulásához, mint a kőolaj és a földgáz esetében, ezért egyes szakértők megújuló energiaforrásként tekintenek rá: amit kibányásznak, azt a Föld újratermeli. Ezt az elméletet bizonyítja egyelőre a Maliban létesített kút is. Philippe de Donato, a francia hidrogénlelőhely másik felfedezője a New York Timesnak kijelentette:

Valódi hidrogéngyár lehet a lábunk alatt. Nagyon izgalmas.

A tudósok csak az elmúlt pár évben kezdtek el igazán foglalkozni a kérdéssel, és egyelőre még nagyrészt sötétben tapogatóznak azzal kapcsolatban, hogy pontosan hogyan keletkezik hidrogén a föld alatt, hogyan mozog, és főleg hogy milyen körülmények között gyűlik fel belőle nagyobb mennyiség egy helyen. Így egyelőre nehezen tudják megmondani, hogy pontosan hol is kéne keresni, de a lehetőség már most kisebb „aranylázat” indított el.

Sokan úgy vélik, hogy Bourakébougou úgy fog bevonulni a történelemkönyvekbe, mint a pennsylvaniai Titusville, ahol a világ első kereskedelmi olajkútját állították fel. „Már csak emberek kellenek, akik pénzt ölnek” a hidrogénkutatásba – mondta a Science magazinnak Eric Gaucher, a Bern Egyetem geokémikusa.

Ez már el is kezdődött. Bár a nagy olajcégek még kivárnak, és a partvonalról követik a fejleményeket, az utóbbi években startupcégek tucatjai kezdtek el hidrogénlelőhelyek után kutatni Ausztráliában, Európában és az Egyesült Államokban, bizakodva, hogy egy óriási bevétel reményével kecsegtető új iparág úttörői lehetnek.

A fehér hidrogén utáni hajszának pedig hatalmas lökést adhat a franciaországi felfedezés. Még akkor is, ha eredetileg nem is hidrogént, hanem metánt keresett Jacques Pironon és Philippe de Donato, akik jellemzésük szerint „a világ egyik legnagyobb természetes hidrogénlelőhelyét” fedezték fel. Hogy pontosan mennyi hidrogén is van a lotaringiai szénbányák alatt, egyelőre nem tudni, a két tudós számításai szerint 46 millió tonna, de az is lehet, hogy 260 millió tonna rejtőzik belőle a föld alatt.

Ha ezt megerősítik, ez rendkívül jelentős felfedezés lesz, és hatalmas hatása lesz a társadalomra

– jelentette ki Ellis. Azonban ahhoz, hogy a világ teljesen át tudjon állni a földgázról és olajról a hidrogénre, még meg kell oldani egy sor problémát. 

• Meg kell találni a nagy lelőhelyeket, 
• ki kell fejleszteni a leghatékonyabb kitermelési módszereket, kiszámolva, hogy melyiknek mekkora a karbonlábnyoma, 
• valamint fel kell építeni a hidrogén szállítására és tárolására szolgáló infrastruktúrát.

Sokan – a magyar kormány is – abban reménykedik, hogy a már meglévő földgázhálózat alkalmas lesz a hidrogén szállítására is, ezzel kapcsolatban azonban még vannak tisztázandó kérdések. A hidrogén például a földgáznál sokkal robbanékonyabb, ami nagyobb biztonsági kockázatot jelent, és meggyengítheti a fémcsöveket, ami repedéseket eredményezhet.

A legnagyobb gondot pedig a szivárgás megakadályozása jelenti. Az utóbbi pár évben több kutatás is arra az eredményre jutott, hogy az atmoszférába kerülve a hidrogén áttételesen fokozza az üvegházhatást, ahogy reakcióba lép más gázokkal, ezért annak biztosítása, hogy a gáz ne szökjön ki a levegőbe, elengedhetetlen.

Nyitókép: Hidrogéntöltőállomás a kanadai nemzetközi autószalonon, 2019-ben. Fotó: REUTERS/Mark Blinch/