Většina současného, průmyslově využívaného vodíku vzniká v rámci petrochemického průmyslu, a k ekologii tak má daleko. Výroba ekologického vodíku je však dnes výrazně dražší, navíc pro ni není dostatek volných kapacit „zelených“ elektráren. Existuje však nemalá naděje, že bychom v budoucnu mohli vodík těžit, a to dokonce z „nevyčerpatelných“ ložisek.
Ve stínu mangovníku vyprávěl Mamadou Ngulo Konaré legendární událost svého dětství. V roce 1987 přišli do jeho vesnice Bourakébougou v Mali vrtat studny, aby získali vodu, ale u jednoho suchého vrtu se vzdali v hloubce 108 m. „Z vrtu vycházel vítr,“ řekl Konaré v roce 2012 Denisi Briérovi, petrofyzikovi a viceprezidentovi společnosti Chapman Petroleum Engineering. Když jeden z vrtařů nahlédl do vrtu, a přitom kouřil cigaretu, vítr mu explodoval do obličeje. „Nezemřel, ale byl popálený,“ pokračoval Konaré. „A my jsme místo vody měli obrovský oheň. Barva ve dne připomínala modrou jiskřivou vodu a nebyl znečištěný černým kouřem. V noci byla barva ohně jako zářivé zlato a v jeho světle jsme viděli i na poli. ...Měli jsme velký strach, že naši vesnici zničí.“ Posádce trvalo několik týdnů, než oheň uhasila a studnu uzavřela. A ta tam stála, přičemž vesničané se jí vyhýbali, až do roku 2007. Tehdy získal práva na průzkum v oblasti kolem Bourakébougou Aliou Diallo, bohatý malijský podnikatel, politik a předseda ropné a plynárenské společnosti Petroma. „Máme přísloví, že lidé jsou z hlíny, ale ďábel je z ohně,“ řekl Diallo nedávno reportérovi časopisu Science. „Bylo to prokleté místo. Řekl jsem si: Prokletá místa bych rád proměnil v místa požehnaná.“ V roce 2012 najala Petroma společnost Chapman Petroleum, aby zjistila, co z vrtu vychází. Brière a jeho technici, chráněni před padesátistupňovým vedrem v mobilní laboratoři, zjistili, že plyn obsahuje 98 % vodíku. To bylo výjimečné: vodík se při těžbě ropy téměř nikdy neobjevuje a předpokládalo se, že se v nitru Země vůbec nevyskytuje. Během několika měsíců Brièrův tým nainstaloval motor vyladěný na spalování vodíku. Jeho výfukové plyny tvořila voda. Motor byl napojen na 30kW generátor, který Bourakébougou poskytl první elektrické výhody: mrazáky na výrobu ledu, světla pro večerní modlitby v mešitě a plochou televizi, aby mohl náčelník vesnice sledovat fotbalové zápasy. Zlepšily se také výsledky dětí v testech: „Měly osvětlení, aby se mohly učit, než ráno půjdou do třídy,“ říká Diallo. Brzy se vzdal ropy, změnil název své společnosti na Hydroma a začal vrtat nové vrty, aby zjistil velikost podzemních zásob. Malijský objev byl živým důkazem toho, co malá skupina vědců studující náznaky z průsaků, dolů a opuštěných vrtů, tvrdila už léta: v rozporu s běžnými představami mohou být velké zásoby přírodního vodíku na celém světě, podobně jako ropa a zemní plyn, ale ne na stejných místech. Tito vědci tvrdí, že reakce vody a horniny v hlubinách Země neustále vytvářejí vodík. Ten proniká zemskou kůrou a někdy se hromadí v podzemních pastech. Podle modelu americké geologické služby U. S. Geological Survey (USGS), který byl představen v říjnu 2022 na zasedání Geologické společnosti Ameriky, může být přírodního vodíku dostatek k uspokojení rostoucí celosvětové poptávky po tisíce let.
K čemu vodík
O vodíku se mluví jako o možném palivu budoucnosti či zelené alternativě fosilních paliv alespoň pro oblasti, které se nevyplatí elektrifikovat, už dlouho. Počítá se nicméně s tím, že je ho třeba vyrábět. To jde různými způsoby a podle toho se mluví o zeleném (ekologickém), růžovém (při jeho elektrolýze používá elektřina výhradně z jaderného štěpení), hnědém (vyráběném z uhlí) a dalších vodících [např. šedý vodík je vyráběn chemickým štěpením ze zemního plynu, stejně jako modrý, u něhož je ovšem ještě zachytáván a ukládán CO2, což jej činí ekologičtějším, ale výrobně dražším — pozn. red.]. V posledních letech se hodně mluví o zeleném vodíku, tedy vodíku ekologicky neutrálním, vyráběným štěpením vody za pomocí elektřiny z bezemisních zdrojů. Zelený vodík však stojí přibližně 120 Kč/kg, což je více než 2× tolik co vodík hnědý, jehož cena se zpravidla pohybuje na úrovni ceny zemního plynu. Rozšíření výroby zeleného vodíku by také vyžadovalo obrovské rozšíření výkonu obnovitelných zdrojů. Pokud by se měl vyrábět pouze z obnovitelných zdrojů, například v EU by muselo dojít k zásadnímu rozšíření množství instalovaných OZE. Ročně by musely produkovat stovky terrawatthodin zelené elektřiny (podle některých odhadů až 1 000 TWh). Vodík vytěžený rovnou z podzemí by byl novou kategorií: „zlatým vodíkem“. Stejný pojem se používá v souvislosti s projekty, které například zkoumají možnost nechat vodík vytvořit bakteriemi ve vytěžených ložiscích ropy. Přírodní vodík by ale mohl být ještě atraktivnější. Od roku 2018, kdy Diallo a jeho kolegové popsali malijské pole v časopise International Journal of Hydrogen Energy, počet prací o přírodním výskytu vodíku prudce vzrostl. „Je to naprosto neuvěřitelný a opravdu exponenciální růst,“ řekl pro časopis Science geolog Alain Prinzhofer, hlavní autor článku o Mali a vědecký ředitel společnosti Geo4u, která se zabývá službami v oblasti ropy a plynu se sídlem v Brazílii a která se stále více zabývá vodíkem. Desítky start-upů, z nichž mnohé působí v Austrálii, se ucházejí o práva na průzkum vodíku. V loňském roce vytvořila Americká asociace ropných geologů svůj první výbor pro přírodní vodík a USGS zahájila své první úsilí o identifikaci slibných zón pro těžbu vodíku ve Spojených státech. „Jsme na samém začátku, ale půjde to rychle,“ řekl také pro Science Viacheslav Zgonnik, generální ředitel společnosti Natural Hydrogen Energy. V roce 2019 tento start-up dokončil první vodíkový vrt ve Spojených státech, a to v Nebrasce. V Evropě chce jako první vodík těžit projekt Helios Aragon, který ho hledá v podhůří španělských Pyrenejí. Podle Jona Gluyase, který v tomto projektu plní roli odborného poradce, stačí najít jediné podobně velké ložisko jako v Mali a začne skutečný boom. Musí se ovšem objevit někde, kde pro vodík bude komerčně zajímavé odbytiště. „Stačí ještě jeden takový objev někde v USA nebo Evropě a svět se v okamžiku změní,“ řekl Gluyas v rozhovoru pro české Seznam Zprávy.
Co se skutečně stane?
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 pořád. 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 pouze o kvalifikovaný odhad, samozřejmě, protože zkušeností je málo. Ovšem během oněch zhruba 10 let od doby, kdy se v Mali začaly využívat vodíkové vrty, se množství proudícího plynu nesnížilo. Vodík ale zároveň může v podzemí reagovat s dalšími prvky nebo ho mohou pohltit bakterie, které se mohou vyskytovat i kilometry hluboko v zemské kůře. Kromě toho má velmi malé molekuly a je lehký, což zvyšuje šanci, že místo svého hromadění v nějaké podzemní kapse unikne na povrch. Někteří geologové přesto věří, že naděje nejsou plané a vše je jen otázkou času. Gluyas pro Seznam Zprávy řekl, že v něm naději v existenci ve velké a dostupné zásoby přírodního vodíku živí docela jednoduchá hypotéza. V pevninské kůře podle odhadů vzniká tolik vodíku, že i když se ho zachová jen malé procento, pořád jde o nezanedbatelné objemy. Což samozřejmě stále neznamená, že ho bude možné se ziskem těžit.
Nikoho nezajímal
Největší naděje na komerčně dostupný vodík je podle Science tam, kde jsou na železo bohaté minerály — jako například olivín — dost hluboko na to, aby v prostředí byla teplota nad 200 °C, a zároveň ne moc hluboko na to, aby se k nim nemohla dostat z povrchu prosakující voda. Gluyas a jeho kolegové přírodní vodík hledají v okolí zapomenutých vrtů ze 60. let minulého století, z nichž podle starých záznamů mimo jiné unikal právě i vodík. Na to ostatně upozorňuje i americká geologická služba USGS. Šanci, že ložiska vodíku mohla být jednoduše přehlédnuta, zvyšuje fakt, že tento plyn se zpravidla nevyskytuje tam, kde se vyskytuje ropa. Když navíc vrtači studen v minulosti měřili, co z vrtů uniká, zřídkakdy se podle USGS „obtěžovali měřit přítomnost vodíku“. Vodík nebyl dostatečně zajímavou komoditou, aby mu někdo věnoval pozornost. Neplatilo to ale vždy a všude. O výskytu vodíku v horninách se 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. I když se podaří objevit velká a dostupná ložiska „zlatého vodíku“, stále pochopitelně nepůjde o bezproblémový zdroj energie. Otázky jsou například kolem jeho skladování. Je nejen výbušný, ale také obtížně stlačitelný. Kvůli tomu a chybějící distribuční síti start-upy často omezují plány na využití vodíku na lokální úroveň. Šéf projektu Helios Aragon Ian Munro na základě dosavadních měření odhaduje, že v nejnadějnějším místě by se dalo během 20 až 30 let získat asi 1,1 milionu tun vodíku se začátkem těžby v roce 2028. Jedno těžební pole by tak podle něj mělo vystačit na uspokojení spotřeby lokálního průmyslu, který tvoří zhruba necelou desetinu současné spotřeby vodíku celého Španělska. Pokrok projektu momentálně znemožňuje legislativa, což není vůbec bagatelní problém. Evropští těžaři o tom vědí své… /jj/
