Tìm cách khai thác 'vàng trắng' dưới lòng đất

Hydro, phân tử nhỏ, đơn giản và nhẹ nhất trên Trái Đất, hiện nay được sử dụng chủ yếu trong ngành lọc dầu và hóa chất, như sản xuất ammonia cho phân bón. Theo IEA, đa số lượng hydro này được tạo ra từ khí methane gây ô nhiễm hoặc khí hóa than. Khả năng lưu trữ năng lượng gấp 3 lần dầu mỏ và chỉ tạo ra nước khi đốt cháy khiến hydro được xem như lựa chọn nhiên liệu sạch hấp dẫn, đặc biệt cho ngành khó khử carbon bằng điện khí hóa như hàng không, vận tải biển hoặc sản xuất thép.

Những năm gần đây, giới khoa học phát hiện hydro tự nhiên phổ biến hơn nhiều so với suy đoán trước đây, có thể khai thác như nguồn nhiên liệu rẻ không thải carbon, theo Science Direct. Có biệt danh "vàng trắng", hydro tự nhiên hay hydro trắng được tạo ra tự nhiên khi nước ngầm gặp đá giàu sắt trong quá trình gọi là serpentin hóa. Do hydro rất nhẹ, nó thường thấm qua đá xốp và khe nứt, cuối cùng bay lên khí quyển, trừ khi bị tiêu thụ trong phản ứng dưới lòng đất hoặc bị vi khuẩn trong đất ăn.

Trong một số điều kiện địa chất, hydro có thể mắc kẹt dưới các lớp đá có độ thấm hút thấp như đá muối hoặc đá phiến, tạo ra một lớp phủ kín giúp khí tích tụ bên dưới. Hydro tích tụ dưới bề mặt Trái Đất là mục tiêu thăm dò để khai thác thương mại.

Science dẫn khảo sát của Cục Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) năm 2024 cho thấy dưới mặt đất có thể có 1-10.000 tỷ tấn hydro. Khả năng cao nhất là khoảng 5.600 tỷ tấn mắc kẹt trong cấu trúc địa chất. Phần lớn số hydro này nằm ở những nơi quá sâu, xa bờ hoặc quá nhỏ để khai thác kinh tế. Tuy nhiên, chỉ cần khai thác 2% lượng hydro trắng đó cũng đủ đáp ứng nhu cầu hydro toàn cầu dự kiến trong 200 năm. Nguồn hydro trên cũng chứa năng lượng nhiều gấp đôi so với tất cả trữ lượng khí tự nhiên đã biết trên Trái Đất.

Theo Eric Gaucher, nhà địa hóa học người Pháp đồng lãnh đạo nhóm chuyên gia về hydro trắng do Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) triệu tập, ít nhất 60 công ty trên thế giới đang thăm dò hydro trắng, với khoản đầu tư đạt một tỷ USD. Ông cho biết các hoạt động khoan thăm dò đã diễn ra ở Australia và Mỹ. Việc phát hiện mỏ hydro thương mại có thể mở ra kỷ nguyên thăm dò mới giống như phát hiện dầu mỏ ở Titusville, Pennsylvania, Mỹ năm 1859.

Nơi duy nhất hydro trắng được khai thác từ Trái Đất là làng Bourakebougou ở miền tây Mali. Năm 1987, điếu thuốc của một công nhân đào giếng nước gây ra vụ nổ nhỏ. Hydro gần như tinh khiết đã được tìm thấy sau đó ở đáy giếng khoan. Hiện nay, nó được sử dụng để sản xuất điện cho ngôi làng.

Không màu, không mùi, không vị, hydro rất khó phát hiện nếu không tìm kiếm cụ thể. Đầu năm 2025, một nhóm nhà địa chất sử dụng mô phỏng quá trình kiến tạo mảng và nhận thấy các tảng đá được đẩy gần hơn đến mặt đất trong quá trình hình thành núi có thể là điểm nóng tìm kiếm hydro trắng. Họ xác định những dãy núi kéo dài từ dãy Alps đến Himalaya là mục tiêu có thể cho thăm dò. Dù việc thăm dò hydro trắng đang tăng tốc, chưa có giếng nào có khả năng khai thác thương mại được tìm thấy.

Ngoài khó tìm, hydro trắng nhiều khả năng không nằm ở nơi có nhu cầu, khó vận chuyển và lưu trữ. Ngay cả khi có phát hiện lớn trong vài năm tới, cần ít nhất một thập kỷ để phát triển ngành công nghiệp quy mô lớn, có nghĩa hydro trắng sẽ ít tác động đến hệ thống năng lượng trong thời gian tới.

Đối với Emmanuel Masini, nhà sáng lập và giám đốc điều hành của Mantle8, công ty khởi nghiệp thăm dò hydro của Pháp được hỗ trợ bởi Bill Gates, nhu cầu cấp bách về khử khí thải chứa carbon là lý do cần tăng tốc thăm dò hydro trắng. Để làm điều này, Mantle8 phát triển công nghệ sử dụng dữ liệu địa chất, địa vật lý và địa hóa học cùng cảm biến nhằm tạo ra hình ảnh 4D (theo 3 chiều không gian và theo thời gian) của lớp phủ Trái Đất để xác định vị trí cụ thể của những bể chứa hydro trắng, đồng thời định lượng và giám sát khối lượng hydro trong mỗi bể.

Công nghệ này có thể được sử dụng để lập bản đồ toàn bộ hành tinh, loại bỏ phỏng đoán khi thăm dò thông qua xác định bể chứa có khả năng tái bổ sung, tiết kiệm thời gian và tiền bạc. Masini cho biết công ty đã xác định 12 địa điểm hứa hẹn trên khắp châu Âu và đặt mục tiêu tìm ra 10 triệu tấn trữ lượng hydro năm 2030. Mantle8 dự định bắt đầu khoan thăm dò vào năm 2028 và sản xuất kilogram hydro đầu tiên vào năm 2030 với giá khoảng 0,8 USD/kg, khiến hydro trắng rẻ hơn bất kỳ dạng hydro nào khác.

Ngoài ra, theo Viacheslav Zgonnik, giám đốc điều hành HyReveal, công ty khởi nghiệp hướng tới phát hiện và giám sát hydro dưới lòng đất, các công cụ và kiến thức chuyên môn trong ngành công nghiệp dầu khí có thể được ứng dụng để khai thác hydro trắng.

An Khang (Theo BBC, IEA, Science Direct, Science)