V hlubinách albánského dolu vědci objevili nejsilnější zatím známý přírodní zdroj vodíku. Ačkoli využití tohoto konkrétního zdroje nemusí být z ekonomického hlediska smysluplné, překvapivě vysoký průtok plynu pravděpodobně zvýší zájem o tzv. zlatý vodík, tedy možná ložiska přírodního vodíku, který by byl pochopitelně velmi přitažlivou alternativou k dnešním fosilním palivům, a přitom alternativou potenciálně velmi levnou a snad i poměrně široce dostupnou.
Vlády celého světa v posledních letech investují miliardy dolarů do výroby „zeleného“ vodíku pomocí obnovitelné energie využité k rozkladu vody. Cílem je nahradit fosilní paliva v průmyslových odvětvích, jako je výroba oceli či hnojiv, a v těžké dopravě. Výroba vodíku průmyslovou cestou ovšem není jednoduchou ani levnou záležitostí. Jde to různými způsoby, přičemž v závislosti na nich se mluví o zeleném (ekologickém), růžovém (při jeho elektrolýze se používá elektřina výhradně z jaderného štěpení), hnědém (vyráběném s pomocí energie z uhlí) či šedém vodíku (hypotetický vodík získaný ze zemního plynu, ovšem s využitím technologie zachycování a ukládání CO2, takže s malou uhlíkovou stopou). V posledních letech se hodně mluví především o zeleném vodíku, tedy vodíku ekologicky neutrálním, vyráběném štěpením vody za pomocí elektřiny z bezemisních zdrojů. Ten je ovšem zdaleka nejdražší z dostupných cest. Získávání vodíku z přirozených ložisek pod zemí by však mohlo být levnější, pokud je ovšem někde na světě dostatek tohoto plynu, na to, aby jej bylo možné efektivně těžit. A v tomto ohledu by nový objev z Albánie mohl být důležitý. Naznačuje, že geologický vodík by mohl být skutečně běžnější, než geologové dlouho předpokládali. Ti celá desetiletí pochybovali, že by tento lehký plyn mohl být v blízkosti povrchu naší planety, tedy dostupnější ve větších objemech, a tedy těžitelný s přijatelnými náklady. Domnívali se, že energeticky bohatý, reaktivní plyn buď pohltí mikroby, nebo bude reagovat s jiným prvky a sloučeninami v horninovém prostředí. V posledních letech ale přicházejí z některých částí světa a od některých týmů informace naznačující opak. Měření ze starých vrtů a „záhadné“ povrchové vývěry naznačují, že se v zemské kůře může volný vodík nacházet ve značném množství. Vznikly už také první startupy, které se vodík snaží „hledat“. Americká Agentura pro pokročilé výzkumné projekty v energetice — ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy), specializovaná na rizikové technologie, v září 2023 oznámila, že bude financovat granty ve výši 20 milionů dolarů na rozvoj technologií pro získávání čistého vodíku z hlubinných hornin. Údaje z terénu ovšem nebývají vždy průkazné. Za prvé jde o zajímavé peníze, a těžaři proto bývají opatrní. Pokusy o podvody či manipulace totiž ani v historii tohoto oboru nebyly nezvyklým jevem. Za druhé pak podobná měření z objektivních důvodů nemusí být dostatečně přesná. Skupina odborníků se proto rozhodla alespoň část možných zkreslení eliminovat vhodnou volbou prostředí. Měření přítomnosti vodíku v Albánii tak provedli v dole Bulqizë, tedy v prostředí, kde lze okolní vlivy lépe kontrolovat či alespoň sledovat. Důl, který je jedním z největších zdrojů chromu na světě, se nachází v horninách zvaných ofiolity. Ty normálně tvoří část oceánského dna. Na pevnině se pak vyskytují v místech, kde se tektonické desky z hustých oceánských hornin nezanořily zpět do zemského pláště. Albánské horniny byly na své místo posunuty před desítkami milionů let, kdy se Afrika střetla s Evropou a došlo k uzavření tehdy existujícího moře. Lovci vodíku se o ofiolity zajímají, protože obsahují horniny bohaté na železo ze svrchního pláště. Ty, za dostatečně vysokých teplot a tlaků, mohou reagovat s vodou a uvolňovat z ní značného množství vodíku. V oblasti byl navíc výskyt vodíku dobře doložen i empiricky: důl od roku 1992 zažil tři velké exploze, z nichž jednu žel smrtelnou. Laurent Truche, geochemik z univerzity v Grenoblu, a jeho kolegové získali přístup do dolu a snažili se jít po stopách plynu až k jeho zdrojům. V hloubce dolu, téměř kilometr pod povrchem, objevili zurčící bazén s vodou, místo, kterému začali říkat „vířivka“. Truche pro časopis Science vzpomínal, že když se ke zdroji dostali, posvítil si čelovkou na bublinky. Rozbory pak ukázaly, že jde o plynnou směs tvořenou z 84 % vodíkem. „Až později jsem si uvědomil, že to, co jsem v tomto bazénku dělal, bylo velmi nebezpečné,“ řekl se zpožděním Truche, „zdroj světla nebyl určen do výbušného prostředí a já měl hlavu přímo nad tím bublajícím pramenem.“ Sama o sobě vířivka produkuje ročně 11 t vodíku, vypočítal na základě svých měření Truche s kolegy. Extrapolace odečtených hodnot ze vzorků vzduchu z dalších šachet a jeskyní pak naznačují, že v prostorách dolů ročně uniká z hornin zhruba 200 t tohoto žádaného plynu. Jde o rekordní hodnotu v geologických podmínkách, 1 000× větší než, jaký se u ofiolitů podařilo doložit na jiných místech, například v Ománu. Přestože je průtok velký, celkové množství vodíku uloženého pod dolem může být skromné. Truche s kolegy se domnívají, že emise vodíku začaly, když důlní šachta prorazila zlomovou zónu, v níž se nacházejí kapsy zachyceného plynu. Na základě odhadů velikosti zlomové zóny vědci tvrdí, že by se v ní mohlo nacházet 5 000 až 50 000 t vodíku. To by zřejmě nestálo za pokus o komerční využití tohoto nezvyklého zdroje. Agentura ARPA-E, jejíž grant na hledání geologického vodíků jsme zmínili v úvodu, ve svých materiálech uvádí, že by se prospektoři měli zaměřit na ložiska vodíku o objemu 10 milionů t nebo více. Pro srovnání, celosvětová poptávka po vodíku dnes, kdy se o jeho využití ve velkém měřítku v podstatě zatím jen uvažuje, činí přibližně 100 milionů t ročně. V Albánii by se ovšem mohlo jednat o zajímavý lokální zdroj, míní autoři výzkumu. Vedení dolů se snaží vodíku zbavit, tedy ho účinně odvětrávat, možná by ale podle Trucheho stálo za to uvažovat o jeho využití, třeba k pohonu nějakého menšího zdroje energie. Pro „zbytek světa“ je ovšem zajímavá už samotná existence zdroje. Jak již bylo řečeno, naznačuje, že vodík je v přírodě skutečně k dispozici, a hledat bychom mohli začít třeba právě v ofiolitových formacích. Výchozů [místa, kde horniny vystupují na zemský povrch, jsou „obnaženy“, a je tedy možné je studovat — pozn. red.] těchto hornin existuje po celém světě řada (jednou z menších je i Spišsko- gemerské rudohoří na Slovensku). Možná by se v některém z nich mohl vodík nacházet v komerčně zajímavých objemech. Není to jisté, ale pokud ho nikdo nebude hledat, jistotu mít nikdy nebudeme. Případný objev větších ložisek geologického vodíků by byl zajímavý nejen z vědeckého hlediska, ale možná i z politického. Zřejmě by se jednalo o jiné typy geologických formací, než v jakých dnes probíhá těžba fosilních paliv, což by mohlo alespoň do určité míry změnit dnešní geopolitické rozložení zdrojů a tedy i sil. Tento plyn se totiž zpravidla nevyskytuje tam, kde je ropa. Když vrtači studen v minulosti měřili, co z vrtů uniká, zřídkakdy se věnovali měření přítomnost vodíku. Tento plyn nebyl dostatečně zajímavou komoditou, aby se mu věnovalo příliš pozornosti. To dává naději, že velká ložiska vodíku existují, ale my o nich nevíme. O výskytu vodíku v horninách se ovšem hovořilo již v roce 1888. Tehdy Dmitrij Mendělejev, otec periodické tabulky prvků, zaznamenal vodík prosakující z trhlin v uhelném dole na Ukrajině. Zprávy o přírodním výskytu vodíku se ostatně objevují v celém bývalém Sovětském svazu — a to proto, že sovětští vědci tento plyn pod zemí hledali. Drželi se totiž dnes již zdiskreditované teorie, podle níž ropa měla pod zemí vznikat neustále právě díky přírodnímu vodíku pocházejícímu z anorganických procesů. Vše nasvědčuje tomu, že teorie nebyla jako celek správná, ale možná se na ní najde alespoň jeden nečekaný kousek pravdy.
Věčně se doplňující?
Odhady odborníků jsou ovšem stále velmi nejisté — je v nich příliš mnoho neznámých. Geologové ještě úplně nerozumějí procesům vzniku podzemního vodíku a procesu jeho migrace v zemské kůře. Proto neexistují dobré modely, které by dokázaly s dostatečnou pravděpodobností určit podobu jeho podzemních rezervoárů. Pokud jsou dosavadní představy o vzniku tohoto plynu pod zemí správné, měl by mít proti jiným palivům velkou výhodu: mohl by se totiž neustále sám doplňovat. Na rozdíl třeba od ropy nebo zemního plynu nevznikl před miliony let, ale měl by vznikat prakticky neustále. Primárně by k tomu mělo docházet při reakcích podzemní vody s minerály s obsahem železa při vysoké teplotě a tlaku. Jedna z běžných reakcí se nazývá serpentinizace, protože při ní dochází k přeměně olivínu na jiný druh minerálu zvaný serpentinit. Při tomto procesu dochází k oxidaci železa, při níž se z molekul vody získávají atomy kyslíku a uvolňuje se vodík. V podstatě by se tedy mělo jednat o nevyčerpatelný, tedy obnovitelný zdroj energie, i když by se těžil podobně jako klasická fosilní paliva. Jde zatím samozřejmě pouze o kvalifikovaný odhad, zkušeností je málo. Ovšem během zhruba deseti let od doby, kdy se začaly využívat vodíkové vrty v Mali, se množství proudícího plynu nesnížilo. Vodík ale zároveň může v podzemí reagovat s dalšími prvky nebo ho mohou pohltit bakterie vyskytující se i kilometry hluboko v zemské kůře. Kromě toho má velmi malé molekuly a je lehký, což zvyšuje pravděpodobnost, že místo svého nahromadění v nějaké podzemní kapse unikne na povrch. /jj/
