Podle nového výzkumu se zdá, že v zemské kůře existuje dostatek vodíku, který by mohl napájet svět po desítky tisíc let. Tento plyn, který se přirozeně vytváří v zemské kůře, by mohl hrát klíčovou roli při dekarbonizaci lidské činnosti. Výzvou je nyní nalézt tyto akumulace a zjistit, jak je nejlépe těžit, tvrdí odborníci.

Objev v Mali

V roce 1987 zapálil pracovník cigaretu u nového vodního vrtu poblíž vesnice Bourakebougou v Mali. Při tom došlo k výbuchu, který se ozval z vrtu. Dnes víme, že to bylo způsobeno dosud neodhalenými zásobami hořlavého vodíku unikajícího z podzemního plynového rezervoáru. Vrt byl dočasně uzavřen, ale v roce 2011 ho společnost Petroma (později Hydroma) znovu otevřela, aby prozkoumala možnost těžby vodíku pro zisk. O rok později byla vyvinuta technologie na výrobu elektřiny pro Bourakebougou, která dodnes využívá tento vodík jako zdroj energie.

Vrt v Bourakebougou je jediným produktivním vodíkovým vrtem na světě. Smíchaný s kyslíkem ve palivových článcích může vodík — nejmenší a nejjednodušší molekula — vyrábět elektřinu bez emisí skleníkových plynů, produkující pouze teplo a vodu jako vedlejší produkty. Tento čistý zdroj energie má očekávanou poptávku, která se do roku 2050 má zvýšit pětinásobně, aby uspokojila potřeby mikroelektroniky, průmyslu a napájení vozidel a budov.

Nové obzory pro těžbu vodíku

Hydrogen je lehčí než vzduch a velmi reaktivní, proto si vědci dlouho mysleli, že se v zemské kůře neakumuluje stejným způsobem jako fosilní paliva. Objev v Bourakebougou a další recentní nálezy však tento názor zásadně změnily. Odborníci z důlních průzkumných firem nyní rychle pátrají po přírodních zásobách vodíku, také známého jako ‚zlatý‘ vodík. Díky znalostem identifikovali klíčové ‚složky‘, které jsou potřebné pro vznik těchto akumulací.

„Čím více hledáme, tím více nacházíme,“ uvedl Geoffrey Ellis, geochemik z U.S. Geological Survey.

Jaký dopad má vodík na průmysl

Vodík je energetickým zdrojem, ale také klíčovou složkou hnojiv, rafinovaných olejů a raketového paliva. Průmysl produkuje téměř veškerý vodík zahříváním zemního plynu steamem, což vytváří směs vodíku a oxidu uhelnatého, ze které je vodík poté extrahován. Tato metoda produkuje ‚šedý‘ vodík a každoročně vypouští přibližně 1 miliardu tun oxidu uhličitého do atmosféry, což odpovídá 2,4 % globálních ročních emisí. Teoreticky mohou obnovitelné zdroje nahradit zemní plyn pro výrobu ‚zeleného‘ vodíku, zatímco ‚modrý‘ vodík se vyrábí z fosilních paliv s zachycováním uhlíku.

Nový zdroj vodíku by mohl významně snížit uhlíkovou stopu průmyslu, protože se ukazuje, že pod zemí může být obrovské množství vodíku, které se dříve považovalo za nedostatečně koncentrované pro akumulaci v rezervoárech. Objev v Mali zvrátil tento mýtus. Vědci zjistili, že místa, kde společnosti vrtají ropu a zemní plyn, nejsou ideální pro hledání vodíku.

Čekání na velké rezervy

Tento objev v Mali spustil celosvětové pátrání po rezervoárech vodíku. Nové odhady naznačují, že množství vodíku, které zemská kůra vyprodukovala během posledního miliardy let, by mohlo pokrýt současné energetické potřeby společnosti po dobu 170 000 let. Ačkoli většina tohoto vodíku unikla do atmosféry, tento údaj signalizuje, že generace vodíku v kůře je významná, uvedl Ballentine.

Další odhady naznačují, že objem vodíku může být dokonce dvojnásobný. Ophiolity, kusy oceánské kůry, které se dostaly na kontinentální kůru, mohou produkovat vodík podobně jako kontinentální kůra. Co se týče toho, kolik vodíku zůstává v zemské kůře, v roce 2024 ti stejní vědci odhadli, že planeta obsahuje 6,2 bilionu tun vodíku, což je přibližně 26krát více než zbývá známé množství ropy.

Složky pro vznik rezervoárů

V lednu 2025 Ellis a jeho kolegové publikovali mapu, která ukazuje, kde by mohly existovat rezervoáry vodíku ve 48 nižších státech USA. Vědci použili data o gravitaci a magnetických signálech k odhadu složení hornin a určení, kde mohl vodík migrovat pod povrch. Tento typ mapování byl proveden poprvé, poznamenal Ellis.

Autoři mapy odhadli pravděpodobnost produktivních rezervoárů vodíku na základě šesti geologických požadavků. Pro vznik rezervoáru je nutné, aby oblast měla dostatek podzemní vody a hornin, které produkují vodík. Voda omezuje produkci vodíku na prvních 10 mil (16 kilometrů) kůry, sdělil Oliver Warr, asistent geochemie na Univerzitě v Ottawě.

Nejlepším zdrojem vodíku jsou horniny bohaté na železo, které generují vodík prostřednictvím „hydratačních reakcí“. Jiné dobré zdroje zahrnují uran- a torium-bohaté horniny, které produkují alfa částice. Tyto alfa částice mohou následně štěpit vodu na kyslík a vodík — proces známý jako radiolýza.

Dále musí být zdrojové horniny velmi horké — mezi 250 a 300 °C. Třetí podmínkou je, že oblast musí mít rezervoárové horniny, které zadržují vodík, když je vyprodukován a migruje kůrou. Rezervoárové horniny jsou obvykle porézní pískovce, ale fungovat mohou i jiné typy hornin, pokud jsou dostatečně fragmentované.

Pátým požadavkem je nepropustná „spona“, která uzavírá plyn uvnitř rezervoáru. „Něco jako břidlice nebo sůl by bylo ideální,“ uvedl Ellis. Šestou a poslední podmínkou je minimální mikrobiální aktivita na místech, kde se vodík generuje a akumuluje, jinak mikroby spotřebovávají vodík.

Sledování budoucnosti

Vědci zkoumají také vodíkové depozity v Ománu, kde se nacházejí ophiolity. Geologové z Univerzity Colorado provádějí pilotní projekt v této zemi, aby otestovali proveditelnost „stimulační produkce vodíku“. Toto vyžaduje injektování vody do zemské kůry, což spouští buď hydratační reakce, nebo radiolýzu.

Před rokem měli lidé v oboru vodíku pochybnosti ohledně realizace stimulační produkce vodíku, ale nyní dochází k výrazné změně. Pokud najdeme přírodní vodík a budeme ho moci extrahovat, plyn by mohl snížit emise v široké škále sektorů. Například značné množství vodíku se nachází v dolech, protože tam lidé vrtají nejhlouběji do kůry, a tak by mohl pohánět doly.

Přírodní vodík by mohl také výrazně snížit emise z průmyslů, jako je výroba hnojiv. „Pokud můžeme nahradit vodík generovaný z uhlovodíků čistým vodíkem, můžeme rychle udělat obrovský rozdíl,“ řekl Ballentine. Ačkoliv přírodní vodík nevyřeší klimatickou krizi, může zmírnit některé její rizika. „Musí to být jedna z mnoha strategií,“ dodal Warr. „Musíme jen pochopit skutečný potenciál a jak ho nejlépe využít.“

Mezi hlavní úvahy pro společnosti patří, zda by přínosy rozvoje přírodních vodíkových rezervoárů ospravedlnily náklady na budování výrobních zařízení na místě nebo přepravu plynu do průmyslu, který ho potřebuje. „Pokud jste vzdáleni a najdete opravdu velké naleziště plynu, stále se nemusí vyplatit dodávat ho na trh, protože náklady na dopravu vodíku jsou příliš vysoké,“ uvedl Ballentine. „Je to vyvážení.“

Celkově jsou však odborníci optimističtí. „Myslím, že nyní bylo vyvrtáno přes tucet vrtů ve Spojených státech a našli jsme spoustu vodíku,“ dodal Ellis.