Trong cuộc đua chuyển đổi năng lượng toàn cầu, một ứng viên sáng giá đang dần lộ diện: hydro tự nhiên – một loại khí không màu, không mùi, gần như không phát thải carbon và tồn tại ngay dưới lòng đất.

Mới đây, nhóm nghiên cứu quốc tế do Giáo sư Chris Ballentine (Đại học Oxford) đứng đầu đã công bố một bước tiến quan trọng trên tạp chí Nature Reviews Earth and Environment.

Họ lần đầu tiên đưa ra bản đồ địa chất và “công thức” cụ thể để tìm kiếm các túi hydro tự nhiên. Đây được xem là chìa khóa mở ra tương lai cho một nguồn năng lượng sạch, đủ cung cấp cho nhân loại trong… 170.000 năm.

Bước ngoặt từ những quy luật địa chất

Trong nhiều năm qua, các phát hiện về hydro tự nhiên chỉ xuất hiện lẻ tẻ, không theo bất kỳ quy luật rõ ràng nào.

Nhưng giờ đây, nhờ tổng hợp hàng trăm tài liệu địa chất, nhóm nghiên cứu đã xác định được ba yếu tố quyết định để hình thành một mỏ hydro: sự hiện diện của nguồn hydro, một tầng đá chứa và lớp đá bịt kín khí.

Các yếu tố này phải hội tụ trong cùng một khu vực để khí hydro có thể sinh ra, tích tụ và bị giữ lại dưới lòng đất qua hàng triệu năm. Hydro có thể được tạo thành từ các phản ứng hóa học tự nhiên, điển hình là khi nước thẩm thấu qua các loại đá giàu sắt như bazan ở nhiệt độ cao.

Các phản ứng này sinh ra hydro phân tử – dạng có thể khai thác làm nhiên liệu. Nếu khu vực đó có lớp đá đủ xốp để tích tụ khí và lớp đá phủ kín để ngăn khí thoát ra, một túi hydro tự nhiên sẽ được hình thành. Điều này tương tự nguyên lý hình thành mỏ dầu khí, nhưng sạch hơn rất nhiều.

Nghiên cứu cho biết một số dạng địa chất đặc biệt như ophiolite – lớp vỏ đại dương cổ bị đẩy lên đất liền, các tỉnh đá magma rộng lớn hoặc vành đai greenstone cổ đại – là những địa hình có khả năng tích tụ hydro cao.

Đáng chú ý, một túi hydro khổng lồ mới được phát hiện năm 2024 tại Albania, nằm trong một khối ophiolite. Điều này mở ra hy vọng rằng hydro tự nhiên không phải là điều gì quá hiếm hoi, mà là một kho báu vẫn đang “ẩn mình” chờ con người đánh thức.

Cơ hội lớn – thách thức không nhỏ

Điểm khác biệt của hydro tự nhiên so với hydro sản xuất công nghiệp là tính bền vững. Hiện nay, phần lớn hydro phục vụ cho công nghiệp và giao thông được tách từ khí đốt tự nhiên hoặc than đá – quy trình này vẫn phát thải CO₂, khiến hydro công nghiệp chưa thể được coi là năng lượng sạch đúng nghĩa.

Trong khi đó, nếu khai thác được hydro từ các túi khí tự nhiên dưới lòng đất, con người có thể tiếp cận nguồn nhiên liệu không phát thải, thân thiện với môi trường và không phụ thuộc vào than, dầu, khí.

Tuy nhiên, hành trình đi tìm hydro tự nhiên cũng không hề dễ dàng. Loại khí này rất nhẹ, dễ thoát ra ngoài nếu cấu trúc địa chất không đủ kín. Ngoài ra, một số loại vi khuẩn dưới lòng đất có thể “ăn mất” hydro trước khi con người kịp tiếp cận.

Điều đó đồng nghĩa với việc không phải nơi nào có điều kiện sinh hydro cũng có thể trở thành mỏ khai thác. Việc khoan sâu vào lòng đất để kiểm tra từng điểm khả nghi đòi hỏi công nghệ tinh vi và đầu tư lớn, tương tự như ngành dầu khí hiện đại.

Dẫu vậy, cơ hội đang được nhiều tập đoàn lớn theo đuổi. Những tên tuổi như BP, Rio Tinto hay Breakthrough Energy – quỹ đầu tư về năng lượng của tỷ phú Bill Gates – đều đang dồn lực vào nghiên cứu bản đồ địa chất và công nghệ khai thác hydro tự nhiên.

Với sự hậu thuẫn của những “ông lớn” này, viễn cảnh thương mại hóa hydro tự nhiên không còn quá xa vời.

Nguồn năng lượng cho hàng thiên niên kỷ?

Con số 170.000 năm mà nhóm nghiên cứu đưa ra không mang tính ước lệ. Họ tính toán rằng tổng lượng hydro do Trái Đất sản sinh ra trong vỏ đá hoàn toàn đủ để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ năng lượng hiện tại của toàn nhân loại trong suốt thời gian đó.

Câu hỏi quan trọng còn lại là: chúng ta sẽ khai thác được bao nhiêu phần trăm trong số đó, và bắt đầu từ đâu?

Nó không chỉ là câu chuyện khoa học, mà còn là chìa khóa giúp nhân loại tiến một bước dài trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Khi các mỏ dầu dần cạn kiệt và pin mặt trời – gió vẫn còn nhiều hạn chế, biết đâu giải pháp đang nằm… ngay dưới chân chúng ta.

Tin liên quan:

Nhóm nhà khoa học Nga đột phá chiết xuất hydro từ giếng khí đốt tự nhiên

Hydro xanh – xu hướng đầu tư phát triển năng lượng sạch ở nhiều nước