صخور كندا التي يبلغ عمرها مليار عام يمكن أن تحمل مستقبل الطاقة النظيفة

وجد الباحثون أن الصخور القديمة الموجودة أسفل كندا تولد وتطلق غاز الهيدروجين بشكل طبيعي على مدى فترات طويلة من الزمن. وقد يفتح هذا الاكتشاف الباب أمام مصدر رئيسي جديد للطاقة النظيفة المخبأة داخل القشرة الأرضية.

في أعماق التكوينات الجيولوجية القديمة في كندا، حدد العلماء غاز الهيدروجين الموجود بشكل طبيعي والذي يتراكم داخل بعض أقدم صخور الأرض. ويقدم هذا الاكتشاف أوضح دليل حتى الآن على أن هذه التكوينات تحت الأرض يمكن أن تصبح مصدرا هاما للطاقة النظيفة.

قام باحثون من جامعة تورنتو وجامعة أوتاوا بقياس الهيدروجين المنبثق من صخور عمرها مليار سنة في الدرع الكندي بشكل مباشر. وتتبع عملهم أيضًا كيفية تراكم الغاز بمرور الوقت ورسم خرائط للأماكن التي تكون فيها التركيزات أعلى. قد تساعد النتائج في تحديد ما إذا كان يمكن تطوير الهيدروجين الطبيعي أو “الأبيض” تجاريًا كمصدر طاقة منخفض الكربون.

الدراسة التي نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوميقدم طريقة جديدة لاستكشاف موارد الهيدروجين ويمكن أن يدعم الجهود المبذولة لخفض انبعاثات الغازات الدفيئة مع توسيع إنتاج الطاقة النظيفة.

قياس تدفق الهيدروجين في منجم أونتاريو

وقام فريق البحث بجمع البيانات من منجم نشط بالقرب من تيمينز، أونتاريو. وأظهرت القياسات أن الآبار الفردية المحفورة في الصخور تطلق في المتوسط ​​0.008 طن من الهيدروجين سنويًا، أي حوالي 8 كيلوجرامات، أي ما يعادل تقريبًا وزن بطارية السيارة القياسية. ووفقا للباحثين، يمكن أن تستمر إطلاقات الهيدروجين هذه لمدة 10 سنوات على الأقل.

عبر ما يقرب من 15000 بئر في المنجم، يتجاوز إجمالي إنتاج الهيدروجين 140 طنًا كل عام. ويقدر العلماء أن هذا يمكن أن يوفر ما يقرب من 4.7 مليون كيلووات من الطاقة سنويًا من موقع واحد، وهو ما يكفي لتلبية احتياجات الطاقة السنوية لأكثر من 400 منزل.

تقول الأستاذة الجامعية باربرا شيروود لولار، من قسم علوم الأرض في كلية الآداب والعلوم بجامعة تورنتو، والمؤلفة الرئيسية للدراسة: “تشير البيانات المستمدة من هذه الدراسة إلى أن هناك فرصًا مهمة غير مستغلة للوصول إلى مصدر محلي للطاقة الفعالة من حيث التكلفة المنتجة من الصخور الموجودة تحت أقدامنا”. “والأكثر من ذلك، أن هذا يوفر موردًا “صنع في كندا” قد يكون قادرًا على دعم مراكز الصناعة المحلية والإقليمية وتقليل اعتمادها على استيراد الوقود المعتمد على الهيدروكربون.”

لماذا يهم الهيدروجين الأبيض؟

يدعم الهيدروجين بالفعل صناعة عالمية تبلغ قيمتها حوالي 135 مليار دولار. ويلعب دورًا رئيسيًا في تصنيع الأسمدة، مما يجعله ضروريًا للزراعة وإمدادات الغذاء العالمية. ويستخدم الهيدروجين أيضًا على نطاق واسع في إنتاج الصلب وتصنيع الميثانول.

يتم إنتاج معظم الهيدروجين المستخدم حاليًا حول العالم من خلال العمليات الصناعية التي تعتمد على الوقود الأحفوري مثل البترول والغاز الطبيعي والفحم. تستهلك هذه الطرق كميات كبيرة من الطاقة وتطلق أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. وحتى الهيدروجين الذي يتم إنتاجه باستخدام الكهرباء المتجددة، والذي يُطلق عليه غالبًا الهيدروجين الأخضر، لا يزال باهظ الثمن ويستهلك الكثير من الطاقة بينما يتطلب بنية تحتية للنقل والتخزين.

وبالمقارنة، لم يحظ الهيدروجين الطبيعي باهتمام كبير نسبيا. ركزت الأبحاث السابقة إلى حد كبير على الميكروبات الموجودة تحت الأرض وعلم الأحياء الفلكي بدلاً من إنتاج الطاقة. وحتى الآن، كانت معظم تقديرات موارد الهيدروجين تحت الأرض مبنية على نماذج وحسابات نظرية، وليس على قياسات مباشرة من المواقع النشطة.

البحث الجديد هو الأول من نوعه الذي يوثق إطلاق كميات كبيرة من الهيدروجين بشكل مستمر على مدى سنوات عديدة.

الصخور القديمة تولد الهيدروجين بشكل طبيعي

يقول شيروود لولار: “يتم إنتاج الهيدروجين الطبيعي مع مرور الوقت من خلال التفاعلات الكيميائية تحت الأرض بين الصخور والمياه الجوفية في تلك الصخور”. “تنعم كندا بأن مساحات شاسعة من أراضيها، وخاصة في منطقة الدرع الكندي، تحتوي على الصخور والمعادن المناسبة لإنتاج هذا الهيدروجين الطبيعي.”

ويقول الباحثون إن كندا يمكن أن توفر هيدروجينًا أنظف وأقل تكلفة دون الاعتماد على الهيدروكربونات. كما لاحظوا أيضًا وجود تكوينات جيولوجية مماثلة منتجة للهيدروجين في العديد من البلدان الأخرى، مما يعني أن هذا النهج يمكن أن يتوسع في نهاية المطاف في جميع أنحاء العالم.

تظهر تركيزات كبيرة من الهيدروجين الطبيعي في العديد من المناطق نفسها المرتبطة منذ فترة طويلة بنشاط التعدين الكندي، بما في ذلك شمال أونتاريو، وكيبيك، ونونافوت، والأقاليم الشمالية الغربية.

يقول المؤلف المشارك في الدراسة أوليفر وار، وهو أستاذ مساعد في قسم علوم الأرض والبيئة بجامعة أوتاوا: “الرابط المشترك هو الصخرة”. “يتم إنتاج الهيدروجين الطبيعي في نفس الصخور التي توجد بها رواسب النيكل والنحاس والماس في كندا، والتي يتم استكشافها حاليًا للمعادن المهمة مثل الليثيوم والهيليوم والكروم والكوبالت. إن الموقع المشترك لموارد التعدين وإنتاج الهيدروجين واستخدامه يخفف من الحاجة إلى طرق نقل طويلة إلى السوق لتخزين الهيدروجين وتطوير البنية التحتية الرئيسية للهيدروجين.

الفوائد المحتملة للتعدين والمجتمعات الشمالية

ووفقا للباحثين، يمكن للهيدروجين الطبيعي أن يساعد في خفض الانبعاثات وتكاليف التشغيل لعمليات التعدين في جميع أنحاء كندا. قد يؤدي إنتاج الهيدروجين بالقرب من المناجم إلى تقليل الحاجة إلى أنظمة النقل الرئيسية والبنية التحتية للتخزين واسعة النطاق.

ويشير العلماء أيضًا إلى أن هذا المورد يمكن أن يفيد المجتمعات الشمالية، التي يواجه الكثير منها تكاليف نقل الوقود المرتفعة. يمكن للهيدروجين من مصادر محلية أن يوفر طاقة أنظف مع تقليل الاعتماد على الوقود المستورد.

يقول شيروود لولار: “هناك سباق عالمي لزيادة توافر الهيدروجين من أجل إزالة الكربون وخفض تكاليف اقتصاد الهيدروجين الحالي”. “لدينا الآن فهم أفضل للجدوى الاقتصادية لهذا المورد الذي يمكن ربطه برواسب الهيدروجين حول العالم المعروفة بالفعل والتي لم يتم اكتشافها بعد.”

المرجع: “السجل العقدي للقارة H₂ تكشف الخزانات عن إمكانية وجود حياة ميكروبية تحت السطح وبكتيريا H₂ الاستكشاف” بقلم باربرا شيروود لولار وأوليفر وار، 18 مايو 2026، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2603895123

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.