Çarja e Meskontinentit është një çarje e lashtë në tokë që filloi të hapej në mes të Amerikës së Veriut rreth 1.1 miliard vjet më parë. Me kalimin e kohës, kjo çarje u bë shtëpia e magmës, ujit, metaleve dhe madje edhe e hidrogjenit natyror.
Duke ndjekur këtë hark deri në Liqenin Superior, ende mund të gjeni shkëmbinj dhe metale të çara pranë sipërfaqes. Disa u formuan direkt nga magma ndërsa ajo ftohej, të tjerë u formuan më vonë kur uji i nxehtë dhe i mbushur me minerale lëvizi nëpër çarje dhe la pas metale.
Për dekada të tëra, eksplorimi i çarjeve u përqendrua në energjinë hidrotermale. Megjithatë, kohët e fundit, interesi është rikthyer drejt depozitave magmatike, me sulfuret e bakrit-nikelit të eksploruara në Kompleksin Duluth të Minesotës dhe nikelin që del nga Miniera Eagle në Michigan.
Kjo histori e thellë ngre një pyetje aktuale për energjinë: a mund të krijojnë gaz hidrogjeni natyror të përdorshëm ato shkëmbinj që përmbajnë hekur në Çarjen e Meskontinentit, duke bashkëvepruar me ujin nëntokësor?
Ideja tingëllon shkëlqyeshëm në letër, por duhen përpjekje në terren për të marrë përgjigje të vërteta – kimia, struktura shkëmbore, lëngjet, mikrobet dhe inxhinieria që punojnë së bashku.
Hidrogjeni natyror në çarje
Njerëzit shpesh dëgjojnë për “hidrogjenin e gjelbër”, të prodhuar nga ndarja e ujit në impiantet e mundësuara nga energjia elektrike e pastër. Kjo rrugë funksionon, por kërkon energji dhe pajisje të mëdha.
Ekziston një kategori tjetër: hidrogjeni natyror, i quajtur ndonjëherë “hidrogjen i bardhë”.
Mund të formohet kur uji reagon me minerale të caktuara në nëntokën e tokës dhe shpërbëhet për të çliruar hidrogjen. Toka furnizon përbërësit dhe mjedisin; nuk nevojitet asnjë strukturë për të filluar reagimin.
Këto reaksione mund të vazhdojnë për aq kohë sa uji, mineralet reaktive, nxehtësia dhe rrugët e hapura vazhdojnë të bashkëveprojnë. Ky burim nuk sillet si një depozitë fikse. Ai mund të rinovohet ndërsa sistemi ciklizon.
Shkëmbinjtë dhe gazrat e çarjes
Çarja përmban grumbuj të trashë shkëmbinjsh mafikë-bazalte dhe ndërhyrje të ngjashme të pasura me hekur dhe magnez. Këto minerale nxisin reaksione uji-shkëmbinj që çlirojnë hidrogjen.
Çarjet gjithashtu çanë koren, duke prodhuar fraktura dhe çarje që ruajnë lëngje në disa zona dhe lejojnë lëvizjen në të tjera.
Gjatë periudhave të gjata, pulset e nxehtësisë dhe lëngjeve mineralizuese hapën disa shtigje dhe mbyllën të tjera. Ky kompleksitet krijon vende ku hidrogjeni mund të formohet, të migrojë dhe të grumbullohet.
Shtresat poroze shpesh ndodhen nën shkëmbinj më të ngushtë që veprojnë si guarnicione. Kur një guarnicion mbulon një shtresë poroze, gazi mund të grumbullohet më poshtë. Gjeologjia e larmishme e çarjes ofron shumë çifte të tilla në një gamë të gjerë thellësish.
Një grup kërkimor në Nebraska nisi të testonte nëse hidrogjeni formohet në sasi të matshme aty ku shkëmbinjtë e çarjeve ndodhen brenda mundësive të shpimit modern.
Ata duan të dinë nëse gazi grumbullohet në kurthe apo del përmes rrjedhjeve, dhe nëse mikrobet e konsumojnë atë përpara se të grumbullohet.
Duke gërmuar thellë
Ekipi shpoi një pus prove në shkëmbinjtë e çarë në një thellësi prej disa mijëra metrash. Kjo thellësi është një “pikë e shkëlqyer” për eksplorim: mjaftueshëm e thellë për bllokim natyror dhe e izoluar nga ujërat nëntokësore të cekëta, por prapëseprapë praktike për shpim dhe monitorim me mjete standarde.
Ata analizojnë përbërjet e gazit dhe sjelljen e rrjedhjes, testojnë se si lëviz hidrogjeni përmes çarjeve dhe poreve dhe kontrollojnë nëse gazi tretet në ujin e formimit të kripur apo qëndron në sipërfaqet minerale.
Nëse tretet ose adsorbohet shumë lehtë, kapja e tij bëhet më e vështirë. Nëse lëviz shumë lirshëm, mund të rrjedhë përpara se dikush të mund ta mbledhë.
Jeta mikrobike mund të jetojë në shkëmbinj të thellë pa dritën e diellit. Mikrobet mbijetojnë me energji kimike, dhe disa mikrobe “hanë” hidrogjen.
Studiuesit i kërkojnë këto organizma në mostra dhe matin se sa shpejt konsumojnë hidrogjen në temperaturat, presionet dhe kripësitë e gjetura në thellësi.
Nëse komuniteti lulëzon, ai mund ta zhveshë hidrogjenin po aq shpejt sa formohet. Nëse kimia ose nxehtësia kufizojnë mikrobet, më shumë hidrogjen mund të vazhdojë të ekzistojë.
Çfarë kanë gjetur deri më tani
Deri më tani, të dhënat janë premtuese. Shkencëtarët në Universitetin e Nebraskës-Lincoln (UNL) besojnë se është e mundur që kushtet gjeomekanike dhe biogjeokimike në çarje të kufizojnë humbjen dhe konsumin e këtij hidrogjeni të gjeneruar natyrshëm.
Ky fakt mund të lërë hidrogjen të bllokuar në një shkallë ekonomikisht domethënëse në nëntokën e kontinentit të mesëm.
“Mund të jetë mjaftueshëm i thellë për t’u ruajtur, por mjaftueshëm i cekët sa të mund ta aksesojmë”, tha Karrie Weber, profesoreshë e shkencave të Tokës dhe atmosferës, si dhe shkencave biologjike në UNL dhe një tjetër hetuese e projektit. “Gjeologjia është në favorin tone”.
Si e prodhon çarja hidrogjenin
Mineralet e pasura me hekur, të tilla si olivina dhe pirokseni, mund të reagojnë me ujin në mënyra që i ndajnë molekulat e ujit. Me fjalë të thjeshta, elektronet lëvizin, lidhjet prishen dhe formohen molekula hidrogjeni.
Sipërfaqet e mineraleve të freskëta reagojnë më shpejt, kështu që çarjet ekspozojnë më shumë lëndën e shkëmbit të ri. Temperatura përcakton shpejtësinë e reagimit dhe presioni ndikon në sasinë e hidrogjenit që tretet në ujëra të kripura në krahasim me rritjen si gaz.
Shtigje të tjera natyrore të çarjeve gjithashtu prodhojnë hidrogjen.
Radioliza, zbërthimi i molekulave të ujit nga rrezatimi natyror në shkëmb, mund të gjenerojë hidrogjen. Ndërveprimi i shkëmbinjve ultramafikë me ujin, i quajtur shpesh serpentinizim, gjithashtu kontribuon.
Shkëmbinjtë mafikë të çarjes dhe shkëmbinjtë e lidhur ofrojnë rrugë të shumta për hidrogjenin, me kushtet lokale që përcaktojnë se cili proces dominon.
Rëndësia e hidrogjenit
Hidrogjeni shkëlqen si burim energjie. Në qelizat e karburantit, ai prodhon energji elektrike dhe ujë. Në aplikimet në temperatura të larta, ai mund të zëvendësojë lëndët djegëse fosile dhe të ulë emetimet e dioksidit të karbonit.
Kamionët e rëndë, disa furra industriale dhe sistemet e energjisë rezervë tashmë lëvizin në këtë drejtim.
Nëse hidrogjeni natyror rezulton i disponueshëm në shkallë të gjerë dhe me kosto të arsyeshme, ai mund të plotësojë furnizimet e prodhuara dhe të zvogëlojë nevojën për objekte të reja dhe energjinë elektrike që ato kërkojnë.
Nëse sistemet e çarjeve nëntokësore vazhdojnë të gjenerojnë hidrogjen me kalimin e kohës, prodhimi mund të jetë mjaftueshëm i qëndrueshëm për të shërbyer si ngarkesë bazë (një furnizim i qëndrueshëm, gjithmonë në dispozicion dhe i pakufizuar).
Tërheqja e hidrogjenit nga çarja
Shenjat e qarta se ky plan është legjitim do të përfshinin hidrogjen të matshëm në thellësi, përqendrime të qëndrueshme me kalimin e kohës dhe prova të bllokimit nën vula të besueshme.
Puset do të duhej të ruanin rrjedhën pa rënie të shpejtë. Pajisjet sipërfaqësore do të duhej të ndanin hidrogjenin nga gazrat e tjerë dhe ta trajtonin atë në mënyrë efikase. Metodat e monitorimit të provuara do të duhej të gjurmonin sistemin dhe të konfirmonin integritetin vit pas viti.
Përmbushja e këtyre kërkesave do të tregonte një burim të aftë për të mbështetur qelizat e karburantit, turbinat ose nxehtësinë e procesit pa shkëmbyer fitimet afatshkurtra për rreziqe afatgjata.
Puna aktuale teston nëse këta përbërës përbëjnë një burim praktik që puset mund ta arrijnë dhe ta menaxhojnë në mënyrë të sigurt.
Përpjekja lidh kiminë, gjeologjinë, mikrobiologjinë dhe inxhinierinë në një program që synon përgjigje të qarta.
Cilado qoftë rezultati përfundimtar prodhimi apo një hartë e vendeve ku nuk duhen shpuar, rezultati përmirëson mënyrën se si i mendojmë opsionet e energjisë së pastër të formuara nga vetë kimia e Tokës.
/Motilokal.com
