Vědci objevili největší ložisko „zlatého“ vodíku

Článek si také můžete poslechnout v audioverzi.

Vlády i firmy v posledních letech investují celosvětově miliardy dolarů do výroby a využití vodíku jako energetického zdroje. Cílem je nahradit fosilní paliva v průmyslových odvětvích, jako je výroba oceli a hnojiv, a v těžké dopravě plynem, který lze používat bez produkce skleníkových plynů. A přitom se v mnoha ohledech může využívat jako běžná fosilní paliva.

Je tu ovšem několik podstatných rozdílů. Ten nejdůležitější zřejmě je, že nemáme levný zdroj vodíku. Na rozdíl od ropných paliv ho totiž netěžíme. Jistě, výroba vodíku je možná různými způsoby, pro které se vžilo barevné značení: od zeleného vodíku z bezuhlíkové elektřiny až po hnědý získávaný z uhlí. Vodíky různých „barev“ mají jedno společné: Jsou drahé.

Většina odborníků předpokládala, že pátrat pro nějakých přírodních ložiscích vodíku je zbytečné. Odhadovalo se, že tento energeticky bohatý a reaktivní plyn buď rychle pohltí mikroby, nebo bude reagovat s jinými prvky a sloučeninami v horninovém prostředí. Těžitelný - v barevném kódování tzv. „zlatý“ - vodík byl tedy dlouho spíše přeludem.

Z některých částí světa a od některých týmů ale přicházejí informace naznačující opak. Z nich se pak zrodila naděje, že hledání přirozených ložisek plynu není zbytečné. Vznikly první start-upy, které vodík chtějí hledat. Americká Agentura pro pokročilé výzkumné projekty v energetice (Advanced Research Projects Agency-Energy, ARPA-E), specializovaná na rizikové technologie v září 2023 oznámila, že bude financovat granty ve výši 20 milionů dolarů na rozvoj technologií pro získávání čistého vodíku z hlubinných hornin.

Zájem je pochopitelný. Nález levného zdroje vodíku by otevřel celé nové odvětví. „Stačí ještě jeden takový objev někde v USA nebo Evropě a svět se v okamžiku změní,“ prohlásil pro Seznam Zprávy geolog John Gluyas, který pracuje na jednom projektu hledání „zlatého vodíku“.

Údajům z terénu není ovšem radno vždy věřit bez výhrad. Zaprvé jsou ve hře velmi zajímavé peníze a pokusy o podvody či manipulace navíc nejsou v historii těžební geologie neznámým jevem. Zadruhé pak podobná měření z objektivních, třeba technických, příčin nemusí být vždy přesná a mohou skutečnost zachycovat nesprávně.

Skupina odborníků se tak rozhodla alespoň část možných zkreslení eliminovat vhodnou volbou prostředí. Provedli proto měření přítomnosti vodíku v dole Bulqizë v Albánii, tedy v prostředí, kde lze okolní vlivy lépe kontrolovat či alespoň sledovat. Výsledky publikovali v časopise Science.

Důl, který je jedním z největších zdrojů chromu na světě, se nachází v horninách zvaných ofiolity. Ty bývají součástí oceánského dna. Ovšem vyskytují se i na pevnině, a to obvykle v místech, kde se tektonické desky z hustých oceánských hornin nezanořily zpět do zemského pláště. Albánské horniny byly na své místo posunuty před desítkami milionů let, kdy se Afrika střetla s Evropou a došlo k uzavření tehdy existujícího moře.

Lovci vodíku se o ofiolity zajímají, protože obsahují horniny bohaté na železo ze svrchního pláště. Za dostatečně vysokých teplot a tlaků může voda s těmito horninami reagovat za vzniku značného množství vodíku. Navíc v oblasti byl výskyt vodíku dobře doložený i empiricky: Důl od roku 1992 zažil tři velké exploze, z nichž jedna byla smrtelná.

Laurent Truche, geochemik z univerzity v Grenoblu, a jeho kolegové získali přístup do dolu a snažili se postupovat po stopách plynu až k jeho zdrojům. V hloubce dolu, téměř kilometr pod povrchem, objevili zurčící bazén s vodou - místo, kterému začali říkat „vířivka“.

Truche pro novináře vzpomínal, že když se ke zdroji dostali, posvítil si čelovkou na bublinky. Rozbory pak ukázaly, že jde o plynnou směs tvořenou z 84 % vodíkem. „Až později jsem si uvědomil, že to, co jsem v tomto bazénku dělal, bylo velmi nebezpečné. Světlo nebylo určeno do výbušného prostředí a já měl hlavu přímo nad tím bublajícím pramenem.“

Sama o sobě „vířivka“ produkovala ročně 11 tun vodíku, vypočítal na základě svých měření Truche s kolegy. Extrapolace odečtených hodnot ze vzorků vzduchu z dalších šachet a jeskyní pak podle nich naznačují, že v prostorách dolu ročně uniká z hornin zhruba 200 tun vodíku ročně.

Jde o rekordní hodnotu: Je to 1000krát větší tok, než jaký se u ofiolitů podařilo doložit na jiných místech, například v Ománu.

Přestože je průtok velký, celkové množství vodíku uloženého pod dolem může být skromné. Truche a jeho kolegové se domnívají, že emise vodíku začaly, když důlní šachta prorazila zlomovou zónu, v níž se nacházejí kapsy zachyceného plynu. Na základě odhadů velikosti zlomové zóny vědci tvrdí, že by se v ní mohlo nacházet 5000 až 50 000 tun vodíku.

Což by zřejmě nestálo za pokus o komerční využití tohoto nezvyklého zdroje. Agentura ARPA-E, jejíž grant na hledání geologického vodíku jsme zmínili v úvodu, ve svých materiálech uvádí, že se prospektoři měli zaměřit na ložiska vodíku o objemu 10 milionů tun nebo více. Pro srovnání, celosvětová poptávka po vodíku dnes – tedy kdy se o využití vodíku ve velkém měřítku jen a jen uvažuje – činí přibližně 100 milionů tun ročně.

V Albánii by se mohlo jednat ovšem o zajímavý lokální zdroj, myslí si autoři výzkumu. Vedení dolu se snaží vodíku zbavit, tedy ho účinně odvětrávat, ovšem podle Trucheho by možná stálo za to uvažovat o jeho využití k pohonu nějakého menšího zdroje energie.

Pro „zbytek světa“ je ovšem zajímavější hlavně samotná existence zdroje. Jak již bylo řečeno, naznačuje, že vodík v přírodě skutečně je k dispozici a hledat bychom mohli začít třeba právě ve ofiolitových formacích. Výchozů těchto hornin existuje po celém světě řada (jeden menší je i ve Spišsko-gemerském rudohoří na Slovensku). Třeba by se v některém z nich mohl vodík nacházet v komerčně zajímavých objemech. A pochopitelně možná také ne – ale pokud ho nikdo nebude hledat, nebudeme mít nikdy jistotu.

Případný objev větších ložisek geologického vodíku by byl zajímavý nejen z vědeckého hlediska, ale možná i z politického. Protože by se zřejmě jednalo o jiné typy geologických formací, než v jakých dnes probíhá těžba fosilních paliv, mohlo by se tím alespoň do určité míry změnit dnešní geopolitické rozložení zdrojů, tedy i sil.

Naději, že ložiska vodíku existují, ale my o nich nevíme, dává fakt, že tento plyn se zpravidla nevyskytuje tam, kde se vyskytuje ropa. Když navíc vrtači studen v minulosti měřili, co z vrtů uniká, zřídkakdy se věnovali měření přítomnosti vodíku.

Neplatilo to ovšem vždy a všude. O výskytu vodíku v horninách se hovořilo již v roce 1888. Tehdy Dmitrij Mendělejev, otec periodické tabulky prvků, zaznamenal vodík prosakující z trhlin v uhelném dole na Ukrajině. Zprávy o přírodním výskytu vodíku se ostatně objevují v celém bývalém Sovětském svazu – a to proto, že sovětští vědci tento plyn pod zemí hledali.

Drželi se totiž dnes v podstatě odepsané teorie, podle níž ropa měla pod zemí vznikat neustále právě díky přírodnímu vodíku pocházejícímu z anorganických procesů. Vše nasvědčuje tomu, že teorie nebyla jako celek správná, ale možná se na ní najde alespoň jeden nečekaný kousek pravdy: ohledně vodíku.

Na rozdíl třeba od ropy nebo zemního plynu by totiž vodík i podle současných představ geologů skutečně mohl vznikat neustále. Primárně by k tomu mělo docházet při reakcích podzemní vody s minerály s obsahem železa při vysoké teplotě a tlaku.

Jedna z běžných reakcí se nazývá serpentinizace, protože při ní dochází k přeměně olivínu na jiný druh minerálu zvaný serpentinit. Při tomto procesu dochází k oxidaci železa, při níž se z molekul vody získávají atomy kyslíku a uvolňuje se vodík.

V podstatě by se tedy mělo jednat ne o obnovitelný, ale obnovující se zdroj energie, i když by se těžil podobně jako klasická fosilní paliva. Jde zatím samozřejmě pouze o kvalifikovaný odhad, protože zkušeností je málo. Ale v Mali, kde je zatím nejlépe popsaný vodíkový vrt na světě, se údajně za posledních 10 let tok plynu z podzemí nijak nezměnil.

Není divu, že zájem odborníků a možných investorů o „zlatý vodík“ v posledních letech sílil – byť většina z nich postupuje stále s notnou dávkou opatrnosti. V těžebním průmyslu není těžké se spálit, i když se zrovna nepracuje s tak explozivním plynem, jako je vodík. Naděje, které možný objev přírodních ložisek vzbuzuje, jsou navíc tak veliké, že jsou až nebezpečné.