Bude bílý vodík z podzemí řešením energetické krize?

Náš svět se potýká s mnoha výzvami a jednou z nejpalčivějších je otázka udržitelné energie. S rostoucí spotřebou a vyčerpáváním tradičních zdrojů energie je třeba hledat nové alternativy, které by mohly pokrýt naše potřeby na dlouhá desetiletí. Jednou z těchto možností je bílý vodík.

Bílý vodík se stal středem zájmu vědců, politiků a průmyslových gigantů. Investují se do něj velké částky a věří se, že by mohl být klíčem k řešení klimatické krize. Ale co vlastně bílý vodík je a proč je tak důležitý?

Podle vědců z americké společnosti Natural Hydrogen Energy je přírodní vodík, také nazývaný bílý vodík, obnovitelný zdroj čisté energie. Neustále se vytváří v hlubinách Země prostřednictvím anorganických reakcí, které byly aktivní po miliony let a zůstanou tak i v budoucnu. Proto není nutné spotřebovávat energii na výrobu přírodního vodíku, na rozdíl od všech ostatních typů vodíku. Z tohoto důvodu bude přírodní vodík levnější na výrobu než všechny současné alternativy (např. šedý, zelený, modrý atd.). Jeho použití nebude generovat žádné znečištění a sníží uhlíkovou stopu dopravního a chemického průmyslu.

Protože se jedná o plyn bez zápachu, neviditelný, bez chuti, netoxický a co je nejdůležitější, velmi difuzní plyn, přirozeně se vyskytující H2 byl dlouho považován za vzácný na Zemi. Jeho množství bylo do značné míry podceňováno, a proto se téměř nikdy nezkoumalo. Vědci Natural Hydrogen Energy, kteří tento jev rozpoznají, už přes 20 let pracují na tom, aby tuto mylnou představu změnili, a zveřejnili údaje za tímto účelem. Nyní se situace rychle vyvíjí tak, že další výzkumníci začali studovat přírodní vodík a začínají chápat jeho význam.

Podle odhadů by mohly ložiska bílého vodíku pod povrchem Země pokrýt naši spotřebu energie na stovky i tisíce let. Je to neskutečně mocná představa. Získávání vodíku z těchto zásob by bylo nejen ekonomicky výhodné, ale také by přispělo k ochraně našeho životního prostředí. A právě tyto ložiska by mohly přinést revoluci v oblasti energetiky.

První vodíková vlaštovka
Zřejmě prvním místem na světě, kde se takto podzemní vodík využívá, je oblast Bourakéboug, která se nachází zhruba 60 km severozápadně od Bamaka, hlavního města Mali. Uvedené ložisko bylo náhodně objeveno již v roce 1987 při navrtávání vodních pramenů, ale vrt byl tehdy zabetonován. Po rozsáhlejším geologickém průzkumu se na jeho využití začalo pracovat v roce 2012. Složení těženého plynu je 98 % vodíku a 2 % metanu. Nyní už je zde v provozu experimentální elektrárna, která v přilehlé obci zásobuje proudem veřejná místa a některé domácnosti.

Nahromadění bylo nalezeno po celé Zemi: ve Spojených státech, v Kanadě a Finsku, na Filipínách, v Austrálii, v Brazílii, v Ománu a Turecku, a Mali, a také geologická aktivita v blízkosti mořského dna, jako jsou hydrotermální průduchy a středooceánské hřbety. Ve Francii a na Islandu byly navíc zdokumentovány systémy tvorby, migrace a akumulace H2. V současné době se proto provádí mnoho výzkumných projektů zaměřených na objevování a využívání těchto ložisek. Odborníci věří, že tato technologie by mohla být klíčem k energetické nezávislosti a udržitelnosti.

Stále přetrvává nejistota ohledně způsobu, jakým se vodík v hlubinách Země tvoří, jak přesně migruje na povrch a jak jej nejlépe získat. Odpovědi na tyto otázky budou mít zásadní význam pro pochopení nákladů na těžbu bílého vodíku. Odhady naznačují, že by byl levnější než vodík z fosilních paliv nebo vody – ale existuje mnoho výhrad.

Vodíková horečka?
V současné době po bílém vodíku pátrá v oblasti podél amerického středokontinentálního riftového systému například společnost Koloma, do které údajně investoval nemalé peníze i Bill Gates. Na 1200 km dlouhý tektonický zlom procházející Severní Amerikou se zaměřuje také společnost Natural Hydrogen Energy, která má v nejbližší době zahájit průzkumné práce spolu s australskou společností HyTerra v Kansasu.

Společnost Koloma si dala za cíl získávat vodík čistým, nepřetržitým a nákladově efektivním způsobem a předpokládá, že tak bude hrát významnou roli v úsilí USA o dekarbonizaci.

O bílém vodíku mluví jako o geologickém a vysvětluje, že vzniká během oxidačně-redukční reakce známé jako serpentinizace. Během této hydrotermální přeměny se neustále vyrábí a v geologických formacích ukládá značné množství vodíku. Studie naznačují, že Země těmito procesy přirozeně doplňuje až 23 Mt/rok (neboli 30 % dnešní roční spotřeby vodíku). 

„Skutečný potenciál bílého vodíku bude záviset na výsledcích těchto prvních projektů," říká Philip Ball, výzkumný pracovník na Keele University a geolog v této oblasti. „Jsme na pokraji nového poznání, ale zda se to promítne do vážného nového zdroje energie, je velkou otázkou," pokračuje Ball. "Mnoho geologů tomuto oboru nerozumí. Panuje pocit, že kdyby tam vodík byl, našly by ho už velké ropné společnosti. Ale ony ho nehledaly. Většina objevů vodíku byla náhodná," dodává vědec.

I přesto, že je bez uhlíku, má vodík jako zdroj energie své chyby. Jeden kilogram vodíku pojme tolik energie jako galon benzínu (necelé 4 litry). Při okolním tlaku však stejný kilogram vodíku zabírá více místa než buben typického míchacího vozu. Tlakové nádrže pojmou více, ale zvyšují hmotnost a náklady vozidel. Zkapalnění vodíku vyžaduje jeho zchlazení na –253 °C – což je obvykle diskvalifikující náklad.

Tyto problémy s ukládáním – spolu s nedostatkem potrubí a distribučních systémů – jsou hlavními důvody, proč v závodě o elektrifikaci aut zvítězily baterie nad palivovými články, které přeměňují vodík na elektřinu. Podobně pro vytápění domácností většina odborníků věří, že elektrická tepelná čerpadla mají větší smysl než vodíkové pece.

„Přesto až polovinu předpokládané světové poptávky po energii bude i nadále těžké dekarbonizovat přechodem na elektřinu,“ říká Dharik Mallapragada, výzkumník energetických systémů z Massachusettského technologického institutu. „Tam přichází vodík.“ Vidí prostor pro vodík, který by nahradil uhlovodíky v těžkých vozidlech, která se nehodí pro baterie: nákladních vozech, lodích a možná i letadlech, z nichž všechny mohou zvládnout větší nádrže a méně čerpacích stanic. Dalším pravděpodobným trhem jsou průmyslová odvětví jako ocel, která vyžadují vysokoteplotní spalování. A dnešní primární trhy s vodíkem – například pro výrobu amoniakálních hnojiv – budou nadále růst ze současných 90 milionů tun ročně.

Projektů, které si daly za cíl najít bílý vodík je velké množství, do jejich aktivity se ale také odrazila pandemie a vojenské převraty. A jen málo západních vrtných společností je ochotno pracovat v Mali, vzhledem k neustálým obavám o bezpečnost. Přesto je tamní společnost Hydroma blízko k čerpání komerčního vodíku, Zatím je prioritou využít Bourakébougou jako čerpací stanici pro palivové články, které by mohly pomoci elektrifikovat Mali, zemi, kde polovina populace stále nemá přístup k energii.