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能源化工

下个石油奇迹?地下珍贵「宝物」激发能源淘金热

来源:BBC2025-07-25 17:5420

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天然形成的「白氢」(white hydrogen)蕴藏在我们脚下的巨大地底储层中——如今,这场清洁能源时代的淘金热正在展开。

BBC报导,氢气是地球上最小、最简单、最轻的分子,目前主要应用于炼油与化学产业,例如生产肥料所需的氨气。而目前市面上绝大多数的氢气,仍是透过污染性高的甲烷蒸气重组或煤气化制造。

不过,现在已有其他碳排更低的氢气生产方式。氢气的能量密度是石油的三倍,燃烧后只产生水,因此被视为一种具潜质的清洁燃料选项,特别适合那些难以透过电气化减碳的产业,例如航空、航运或钢铁制造。

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同时,近年来科学家发现,天然形成的氢气比过去想像的更为普遍,这让部分人认为它有潜质成为一种便宜且零碳的燃料来源。这种「地质氢」(geologic hydrogen),又称天然氢或白氢,是当地下水与富含铁的岩石发生「蛇纹石化作用」(serpentinisation)时自然产生的。由于氢气极为轻盈,它通常会穿过多孔岩石与裂缝逸散,最终升向大气层——除非在此之前被地下化学反应消耗,或被栖息于地底的微生物「吃掉」。

但在某些地质环境中,氢气可能会被困在低渗透性的岩层之下,这些岩层形成了一种密封结构,使氢气得以在其下方聚集。而这让探勘者看到可能具有商业开采潜质的希望。

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美国地质调查局(USGS)地质学家研究中指出,大多数这些氢气「可能位于太深、太远的离岸地区,或规模太小,难以具经济效益地开采」。然而,他们也发现,即使只有2%的白氢可以开采,也足以满足全球预测氢气需求约200年。此外,他们补充说,这些氢气所含的能量,大约是目前地球上已探明天然气储量的两倍。

这一概念激起了人们对脚下地层潜藏资源的极大兴趣,但开采白氢也可能带来意想不到的后果,包括对气候的潜在影响,这些影响甚至可能抵销白氢作为替代化石燃料的好处。

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氢气储层中可能含有甲烷,若未加以捕捉,这些甲烷的释放将可能抵销白氢带来的环境效益。此外,一旦氢气进入大气,它会与甲烷争夺氢氧自由基(hydroxyl),这是一种能分解甲烷分子的化学物质。换言之,若在开采过程中有氢气逸散,会让大气中的甲烷停留时间更久,进而加剧暖化效应。

白氢的支持者告诉BBC,甲烷排放是可以透过过滤技术加以控制的,并且表示,若将氢气作为燃料来开采与燃烧,反而能减少原本自然渗漏至地表、进入大气的氢气总量。

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但有专家并不认同这种说法,因为大规模生产白氢反而会导致更多氢气泄漏至大气层,且大规模开采可能影响当地地底的生态系,以及依赖氢气作为能量来源的微生物。这些微生物在地球化学元素与化合物的循环中扮演重要角色,目前人类对深层地壳的了解仍相当有限。

即使在未来几年内发现了大型白氢储量,要发展成具规模的产业仍至少需要再花上十年时间,这意味着白氢在短期内不太可能对能源系统产生实质影响。在全球气候目标所需的时间范围内,白氢开采「根本无法及时实现」,因此难以取代目前以化石燃料制造的氢气。

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