أُطلقت أول خريطة من نوعها عالميًا لمواقع الهيدروجين الطبيعي المحتملة في الولايات المتحدة الأميركية، ضمن إطار السعي لتعزيز الاستفادة من هذا الوقود النظيف.

ونشرت هيئة المسح الجيولوجي الأميركية الخريطة للمواقع المحتملة في الولايات المتحدة المتجاورة، لتكون هي الأولى من نوعها على نطاق قاري.

تُعدّ الخريطة -التي سيستمر تحديثها مع تقدّم العلم والاستكشاف- خطوة أولى مهمة في فهم وقود يُحتمل أن يكون مصدرًا مهمًا للطاقة في المستقبل للولايات المتحدة.

وحسب تعريفه من جانب منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، فإن الهيدروجين الطبيعي يُطلق على الغاز الموجود بصورة حرة في طبقات الأرض الجوفية، وعادةً ما يُستخرج عبر عمليات الحفر، مثل التكسير المائي وحقن مزيج من المياه والرمال والمواد الكيميائية، في ضغط مرتفع، بهدف إطلاق الغاز من الصخور.

كما يُطلق عليه الهيدروجين الأبيض تمييزًا له عن الهيدروجين الأخضر المستخلص من الماء، والهيدروجين الأزرق المستخلص عبر حرق الوقود الأحفوري، مع استعمال تقنية احتجاز الكربون وتخزينه، وغيره من الأنواع.

خريطة مواقع الهيدروجين الطبيعي في أميركا

تسلّط خريطة التوقعات الضوء على المناطق ذات الإمكانات العالية لتراكم الهيدروجين، بما في ذلك منطقة منتصف القارة التي تغطي ولايات كانساس وأيوا ومينيسوتا وميشيغان، وولايات أريزونا وكولورادو ونيومكسيكو ويوتا، وساحل كاليفورنيا، والمناطق على طول الساحل الشرقي.

تقول المديرة المساعدة للطاقة والمعادن في هيئة المسح الجيولوجي الأميركية، سارة رايكر: "لعقود من الزمان، كانت الحكمة التقليدية هي أن الهيدروجين الطبيعي لا يتراكم بكميات كافية لاستعماله بأغراض الطاقة".

وتابعت: "هذه الخريطة مثيرة للاهتمام، لأنها تُظهر أن عدّة أجزاء من الولايات المتحدة قد يكون لديها مصدر هيدروجين تحت السطح".

وفي الورقة البحثية الحديثة، قدّر الجيولوجيان جيف إليس وسارة جيلمان من هيئة المسح الجيولوجي الأميركية، الإمكانات الكبيرة لكمية تراكمات الهيدروجين في العالم، مع وجود قدر كبير من عدم اليقين، وفق ما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

"لقد حسبنا محتوى الطاقة لهذه الكمية القابلة للاستخراج المقدّرة من الهيدروجين، لتكون ضعف كمية الطاقة في جميع احتياطيات الغاز الطبيعي المؤكدة على الأرض"، كما كتب إليس وجيلمان في ورقتهما البحثية الأخيرة في مجلة ساينس أدفانسيز (Science Advances).

ومع ذلك، لا يقدّم النموذج أيّ تنبؤات حول كيفية أو مكان توزيع هذا الهيدروجين في باطن الأرض؛ إذ أشار المؤلفان إلى أن الكثير منه من المحتمل أن يكون عميقًا جدًا، أو بعيدًا جدًا عن الشاطئ، أو في تراكمات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن استخراجه اقتصاديًا.

وقالت جيلمان: "لقد أظهرنا أن هناك إمكانات كبيرة للهيدروجين الجيولوجي بوصفه مورد طاقة ناشئًا.. كانت الخطوة المنطقية التالية هي العثور على مكانه في الولايات المتحدة.. ولهذا، كان علينا تطوير منهجية، طبّقناها أولًا على الولايات الـ48 السفلى".

مكونات نظام الهيدروجين الطبيعي

حتى يحدث الهيدروجين الطبيعي، يجب أن تكون هناك 3 "مكونات للنظام": مصدر يولّد الهيدروجين، وخزان يسمح له بالتراكم، وختم يمنع خزان الهيدروجين من الهروب إلى الغلاف الجوي.

ووفق قاعدة المعلومات لدى منصة الطاقة المتخصصة، يُعدّ الغرض الأساس من أختام الهيدروجين هو احتواء غاز الهيدروجين داخل نظام ميكانيكي؛ إذ تعمل فروق الضغط بين الجزء الداخلي والخارجي للختم على إبقاء الغاز في مكانه بين الغلاف الثابت والعمود الدوار.

ويُقدَّم احتمال وجود المكونات الـ3 وفاعليتها في موقع معين بوصفه مقياسًا يسمى "فرصة الكفاية" (COS)، على مقياس يتراوح بين 0 و1.

أعلى مقياس لفرصة الكفاية في الولايات الـ48 السفلى (باستثناء ألاسكا وهاواي) هو 0.85، وهو رقم يمكن العثور عليه في منطقة تكساس بانهاندل، وشمال وسط كانساس، وهي منطقة تقع على الحدود بين إلينوي وكنتاكي، وجزء كبير من الجزء الشمالي الغربي من شبه جزيرة ميشيغان السفلى.

ومع ذلك، هذا لا يعني أن هناك فرصة بنسبة 85% للعثور على الهيدروجين الطبيعي في هذه المواقع، بحسب ما نقلته منصة "هيدروجين إنسايت" (Hydrogen Insight).

كما أوضحت الورقة العلمية المنفصلة المنشورة إلى جانب الخريطة: "نظرًا لعدم معرفة أيّ أحجام حتى الآن لحالات حدوث الهيدروجين تحت السطح، فإن هذا التعريف لا يُقاس بأيّ حجم محدد".

وتابعت: "بالمثل، لا يعني مقياس فرصة الكفاية احتمالًا إحصائيًا للعثور على الهيدروجين تحت السطح. على سبيل المثال، لا تعني فرصة الكفاية للمصدر التي يبلغ 0.5 أن 50% من الآبار في موقع معين سترصد الهيدروجين أو حتى مصدرًا للهيدروجين بنجاح".

"بدلًا من ذلك، يُستعمَل مقياس فرصة الكفاية هذا في هذه المرحلة الاستكشافية المبكرة لإنشاء مقياس نسبي لتقييم احتمالات وجود الهيدروجين من موقع إلى آخر، استنادًا إلى تكديس مكونات نظام الهيدروجين"، بحسب الورقة البحثية.

وأضافت: "على الرغم من أن الكثير ما يزال غير معروف وغير مُختبر في نظام الهيدروجين الطبيعي، فإن هذه الدراسة تسعى إلى دمج المفاهيم الأساسية لتوليد الهيدروجين وهجرته وتخزينه لتوفير منهجية مفيدة ومتاحة للجمهور لرسم خرائط على نطاق قاري لاحتمالات وجود الهيدروجين الطبيعي".

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

المصادر:

1. خريطة مواقع الهيدروجين الطبيعي المحتملة من الموقع الرسمي لهيئة المسح الجيولوجي الأميركية.
2. معلومات إضافية عن خريطة الهيدروجين الطبيعي من منصة "هيدروجين إنسايت".
3. الورقة البحثية لنموذج توقعات مصادر الهيدروجين الطبيعي من مجلة "ساينس أدفانسيز".