Zemská kůra zřejmě ukrývá energetický poklad, který by, pokud by se jej podařilo využít, mohl na dlouhou dobu vyřešit hlad civilizace po energii. Nová vědecká analýza publikovaná v časopise Nature Reviews Earth and Environment naznačuje, že se pod našima nohama nacházejí obrovské zásoby přírodního vodíku..

Tento vodík vzniká různými způsoby, od reakce ultrabazických hornin s vodou (proces zvaný serpentinizace), přes rozpad radioaktivních minerálů, až po oxidaci železa v hlubinných sedimentech. Většina tohoto vodíku buď unikla do okolního prostoru, nebo byla spotřebována mikroby, ale podle autorů studie se namalá část mohla zachytit v hlubokých geologických strukturách, kde zůstala a čeká dodnes.

„Kontinentální zemská kůra vytvořila během poslední miliardy let dostatek vodíku na to, aby pokryl dnešní energetické potřeby světa po dobu 170 000 let,“ říká hlavní autor studie Geoffrey Ellis z americké vládní vědeckovýzkumné agentury Geologická služba USA (U. S. Geological Survey).

Množství je to bezesporu pozoruhodné, avšak vše má háček. Je třeba totiž tyto ohromné zásoby najít.

Zatímco helium se již delší dobu těží cíleně a systematicky, s využitím propracovaných geologických modelů, vodík zůstával dosud na okraji zájmu. Často byl jen podivnou anomálií, kterou vrtaři sice zaznamenali, ale dál se tím již nikdo nezabýval.

Hledání vodíku se tak neřídilo žádnou pevně danou metodikou. Tento přístup se však nyní mění, když Geoffrey Ellis a jeho tým navrhli novou koncepci, jak vodík v zemské kůře hledat, Jedná se o tzv. „prvotní“ (primární) přístup, který se nesoustředí na stopy po migraci vodíku nebo známky vývěrů, ale jde přímo ke zdroji:

k identifikaci oblastí, kde by vodík mohl vznikat, hromadit se a zůstat uchován v těžitelném množství.

Model stojí na čtyřech základních pilířích, které jsou zároveň podmínkami pro vznik komerčně využitelného ložiska. Prvním z nich je samotný zdroj vodíku, tedy místo, kde geochemické procesy produkují vodík v dostatečném množství.

Druhou podmínkou je rezervoár, tedy hornina s vhodnou pórovitostí a propustností, která umožní plyn zachytit a uchovat. Třetím prvkem je těsnění, jinými slovy nepropustná vrstva horniny, která zamezí tomu, aby vodík vzal do zaječích.

A konečně, čtvrtou složkou je těžební cesta, tedy trhliny, zlomy nebo geologické nespojitosti, které umožní vodíku přesun z hlubinného zdroje do rezervoáru.

Tyto čtyři faktory tvoří základ geologického systému známého z průzkumu fosilních paliv. „Je to velmi podobné tomu, jak hledáme ložiska ropy nebo zemního plynu. Hledáme čtyři hlavní ingredience: zdroj, rezervoár, těsnění a past,“ vysvětluje geolog Chris Ballentine z Oxfordské univerzity, který se na výzkumu podílel.

V případě vodíku ale dosud podobné schéma neexistovalo a právě jeho zavedení může být přelomové. Jakmile se tyto čtyři komponenty spojí v jednom místě, vzniká tzv. geologická past, což je struktura, která může uchovat plyn po miliony let, aniž by došlo k jeho úniku nebo přeměně.

Ellisův tým zároveň upozorňuje, že tento přístup je nejen teoretický, ale prakticky aplikovatelný. Geologické mapy a vrtná data z minulosti lze nyní znovu analyzovat právě pomocí tohoto čtyřbodového modelu.

Některé známé sedimentární pánve, které byly dříve z hlediska těžby ropy považovány za málo perspektivní, mohou být z hlediska přírodního vodíku naopak mimořádně slibné. A co je zásadní: na rozdíl od obnovitelných zdrojů, které jsou rozptýlené a závislé na podmínkách prostředí, může být vodík v těchto strukturách koncentrovaný, stabilní a dostupný 24 hodin denně za každého počasí.

Kde všude se vodík ukrývá, to ještě bude třeba prozkoumat. Zatímco některá ložiska přírodního vodíku už byla identifikována, například v Mali, kde již od roku 1987 malá elektrárna využívá podzemní zdroj s více než 95% koncentrací H₂, většina vodíkových zásob světa zůstává z geologického hlediska v tomto ohledu neprobádaná.

Nový model navržený Ellisovým týmem však přináší průlom v tom, kde a jak hledat. Vědci upozorňují na několik konkrétních typů oblastí, které mají vysoký potenciál: například kanadské štíty, australský Yilgarn Craton, brazilský masiv São Francisco, Alpy v jižní Evropě, ale i africké oblasti s relativně mladými vulkanickými horninami, které lze najít v Etiopii nebo Tanzanii.

Ale produkce sama o sobě nestačí, protože vodík se musí také někde zachytit a uchovat. K tomu je potřeba, aby se v dané oblasti nacházely vhodné rezervoárové horniny a zároveň nepropustná těsnění, která zabrání úniku.

Ideální jsou struktury připomínající klasická ložiska zemního plynu; vrásy, solné dómy nebo hluboké pánve. V mnoha z uvedených regionů podobné struktury existují, jen je třeba přizpůsobit průzkumné metody novému cíli.

Vzhledem k tomu, že některé z těchto lokalit, například Alberta v Kanadě nebo části východní Austrálie, jsou díky ropnému průzkumu dobře geologicky zmapované, mohla by se těžba vodíku nastartovat relativně rychle.

O vodík však nemá zájem jen lidská civilizace, která, pokud jej bude chtít využívat, bude o něj bojovat s těžkým soupeřem. Jedním z největších překážek k nové energetické budoucnosti je totiž mikrobiální život.

Mikroby žijící v hlubinných horninách vodík požírají ve velkém a přeměňují ho na metan nebo jiné látky. Tam, kde však mikrobi nejsou, například kvůli příliš vysoké teplotě nebo absenci vody, může vodík zůstat nedotčen.

Proto autoři studie doporučují zaměřit se i na tyto sterilnější zóny. V kombinaci s dalšími faktory může vzniknout akumulační prostředí, které je relativně stabilní po miliony let.

Zatím jde o výhled do budoucnosti, ale první kroky se již podnikají. Startupy jako Koloma, HyTerra nebo francouzská společnosti 45-8 Energy již provádějí první průzkumy ve Spojených státech, Kanadě, Austrálii a Evropě.

Některé z nich jsou financovány i nadací Breakthrough Energy Ventures, za kterou stojí Bill Gates. Zájem projevují i ropné společnosti, které ve vodíku vidí šanci na diverzifikaci portfolia. Jejich výhodou he, že by pro těžbu nejjednoduššího prvku ve vesmíru mohly použít již své existující technologie.

Výhodou je, že pro těžbu by mohly být použity existující vrtné technologie, což snižuje náklady.

Vědci však zároveň varují, že jde stále o začátek. Mnohé z reakcí, které vodík vytvářejí, nejsou ještě dobře kvantifikovány a zárověň chybí přesná data o tom, jak se plyn pohybuje a hromadí v různých horninových prostředích.

Dále bude třeba testovat, jaký vliv má těžba na stabilitu geologických formací. „Každopádně, pokud se přírodní vodík potvrdí jako životaschopný zdroj, mohl by se stát zásadní součástí globální energetické transformace,“ uzavírá Ellis.