Канадские древние породы могут стать источником энергии

Под древними геологическими формациями Канады ученые обнаружили естественно образующийся водород, который накапливается в некоторых из самых старых пород Земли. Авторы работы считают, что это может стать источником чистой энергии, скрытым в земной коре.

Исследователи из Университета Торонто и Университета Оттавы напрямую измерили водород, выходящий из миллиардолетних пород Канадского щита. Они также отследили, как газ накапливается со временем, и нанесли на карту участки с наибольшими концентрациями. По их оценке, природный, или «белый», водород может быть коммерчески освоен как низкоуглеродный источник энергии.

Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences и, как отмечают авторы, предлагает новый способ поиска водородных ресурсов. В статье говорится, что это может поддержать усилия по снижению выбросов парниковых газов при расширении производства чистой энергии.

Данные собирались на действующей шахте возле Тимминса в Онтарио. Измерения показали, что отдельные буровые скважины в породе выделяют в среднем 0,008 тонны водорода в год, то есть около 8 килограммов, что примерно соответствует весу стандартного автомобильного аккумулятора. По словам исследователей, такие выбросы водорода могут продолжаться как минимум 10 лет.

Если учитывать почти 15 000 скважин на шахте, расчетный общий объем водородной продукции превышает 140 тонн в год. Ученые подсчитали, что это может давать примерно 4,7 млн киловатт энергии ежегодно с одного объекта, чего достаточно, чтобы покрыть годовые потребности более чем 400 домов.

«Данные этого исследования показывают, что существуют критически неиспользованные возможности получить внутренний источник экономически эффективной энергии, производимой из пород под нашими ногами», — сказала профессор Университета Торонто Барбара Шервуд Лоллар, ведущий автор работы, работающая в Department of Earth Sciences в Faculty of Arts & Science. «Более того, это дает ресурс “made in Canada”, который может поддержать местные и региональные промышленные центры и снизить их зависимость от импорта углеводородного топлива».

Водород уже поддерживает глобальную отрасль стоимостью примерно $135 млрд. Он играет важную роль в производстве удобрений, а значит, имеет значение для сельского хозяйства и глобальных поставок продовольствия. Водород также широко используется в производстве стали и метанола.

Большая часть водорода, который сегодня используется в мире, производится промышленными методами с опорой на ископаемое топливо — нефть, природный газ и уголь. Такие способы требуют больших затрат энергии и сопровождаются выбросами угарного газа и CO2. Даже водород, получаемый с использованием возобновляемой электроэнергии и часто называемый green hydrogen, остается дорогим и энергоемким, а также требует инфраструктуры для транспортировки и хранения.

В отличие от этого, природный водород до сих пор привлекал сравнительно мало внимания. Ранее исследования в основном были сосредоточены на подземных микробах и астробиологии, а не на производстве энергии. До сих пор большинство оценок подземных запасов водорода основывались на моделях и теоретических расчетах, а не на прямых измерениях на действующих объектах.

Авторы подчеркивают, что новая работа стала первым документированным случаем, когда большие объемы водорода непрерывно выделялись на протяжении многих лет. «Natural hydrogen is produced over time through underground chemical reactions between rocks and the groundwaters in those rocks», — сказала Шервуд Лоллар. «Canada is blessed that vast amounts of its territories, especially on the Canadian Shield, contain the right rocks and minerals to create this natural hydrogen».

По словам исследователей, Канада могла бы потенциально поставлять более чистый и менее дорогой водород без зависимости от углеводородов. Они также отмечают, что похожие геологические формации, производящие водород, есть во многих других странах, а значит, этот подход в перспективе может распространиться по всему миру.

Крупные концентрации природного водорода фиксируются во многих тех же районах, которые давно связаны с горнодобывающей деятельностью в Канаде, включая Северный Онтарио, Квебек, Нунавут и Северо-Западные территории. «The common link is the rock», — сказал соавтор исследования Оливер Уорр, ассистент-профессор Department of Earth and Environmental Sciences Университета Оттавы.

«Natural hydrogen is produced in the same rocks where Canada’s nickel, copper and diamond deposits are found, and that are currently under exploration for critical minerals such as lithium, helium, chromium and cobalt. The co-location of mining resources and hydrogen production and use mitigates the need for long transportation routes to market, for hydrogen storage and major hydrogen infrastructure development», — добавил он.

Исследователи считают, что природный водород может помочь снизить как выбросы, так и операционные расходы горнодобывающих предприятий по всей Канаде. Производство водорода рядом с шахтами может уменьшить потребность в крупных транспортных системах и масштабной инфраструктуре хранения.

Ученые также полагают, что ресурс может быть полезен северным общинам, многие из которых сталкиваются с высокими затратами на доставку топлива. Местный водород, по их оценке, способен обеспечить более чистую энергию и снизить зависимость от импортного топлива.

«There is a global race to increase hydrogen availability in order to decarbonize and reduce the costs of the existing hydrogen economy», — сказала Шервуд Лоллар. «We now have a better understanding of the economic viability of this resource that can be mapped to hydrogen deposits around the world that are both already known and yet to be discovered».

Ссылка на исследование: “Decadal record of continental H2 reservoirs reveals potential for subsurface microbial life and natural H2 exploration” by Barbara Sherwood Lollar and Oliver Warr, 18 May 2026, Proceedings of the National Academy of Sciences. DOI: 10.1073/pnas.2603895123.