Tin đồn xung quanh hydro tự nhiên – được mệnh danh là hydro trắng hoặc vàng – đang làm dậy sóng toàn cầu với tư cách là nhân tố thay đổi cuộc chơi tiềm năng trong cuộc săn lùng các nguồn năng lượng carbon thấp, tiết kiệm chi phí, theo Oil Price.
Ảnh minh họa
Nghiên cứu gần đây của Rystad Energy cho thấy vào cuối năm ngoái, có 40 công ty đang tìm kiếm trữ lượng hydro tự nhiên, tăng so với chỉ 10 công ty vào năm 2020. Hiện tại, các nỗ lực thăm dò đang được tiến hành ở Úc, Mỹ, Tây Ban Nha, Pháp, Albania, Colombia, Hàn Quốc và Canada.
Một trong những yếu tố hứa hẹn nhất của hydro trắng là lợi thế về chi phí so với các dạng hydro khác do nó xuất hiện tự nhiên. Hydro xám, được sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch, có giá trung bình dưới 2 USD/kg (kg) hydro, trong khi hydro xanh, được sản xuất bằng điện tái tạo, hiện đắt hơn gấp ba lần. Chi phí của hydro tái tạo dự kiến sẽ giảm khi giá máy điện phân giảm trong những năm tới, tuy nhiên, hydro trắng vẫn sẽ rẻ hơn.
Hiện tại, công ty Hydroma có trụ sở tại Canada chiết xuất hydro trắng với chi phí ước tính là 0,5 USD/kg. Tùy thuộc vào độ sâu và độ tinh khiết của mỏ, các dự án ở Tây Ban Nha và Úc hướng tới chi phí khoảng 1 USD/kg, củng cố khả năng cạnh tranh về giá của hydro trắng.
Hoạt động khoan khai thác hydro của Hydroma tại Mali. (Nguồn: Hydroma).
Ngoài lợi thế về chi phí, hydro trắng còn có thể có cường độ carbon thấp. Với hàm lượng hydro là 85% và ô nhiễm khí metan ở mức tối thiểu, cường độ carbon là khoảng 0,4 kg carbon dioxide tương đương (CO2e) trên mỗi kg khí hydro (H2) – bao gồm lượng khí thải hiện hữu và lượng khí thải hydro. Ở mức 75% hydro và 22% metan, cường độ tăng lên 1,5 kg CO2e/kg H2.
Tiềm năng
Mặc dù vẫn còn ở giai đoạn sơ khai với nhiều điều không chắc chắn, nhưng hydro trắng có tiềm năng trở thành nhân tố thay đổi cuộc chơi cho lĩnh vực hydro sạch như một nguồn tài nguyên thiên nhiên sạch, giá cả phải chăng, từ đó chuyển vai trò của hydro từ chất mang năng lượng sang một phần của nguồn cung cấp năng lượng sơ cấp. Tuy nhiên, quy mô thực tế của trữ lượng vẫn chưa rõ ràng và những thách thức về vận chuyển và phân phối hydro vẫn còn, theo ông Minh Khoi Le, trưởng phòng nghiên cứu hydro tại Rystad Energy.
Nhà máy hydro xanh do công ty Iberdrola của Tây Ban Nha xây dựng ở Puertollano. (Nguồn: AP).
Thông qua Đạo luật Giảm lạm phát của Mỹ, các công ty đủ điều kiện nhận tín dụng thuế sản xuất (PTC) khi cường độ carbon trong vòng đời dưới 4 kg CO2e/kg H2. Mức cao nhất từ PTC là 3 USD/kg nếu quá trình khai thác hydro đáp ứng ngưỡng cường độ carbon là 0,45 kg CO2e/kg H2.
Do đó, khai thác hydro trắng có hàm lượng carbon thấp ở Mỹ có thể đủ điều kiện nhận PTC cao nhất, khiến nó trở nên hấp dẫn đối với các nhà khai thác.
Ảnh minh họa.
Bất chấp đã có phát hiện tình cờ đầu tiên xảy ra khoảng 37 năm trước ở Mali, sự tích tụ hydro dưới lòng đất trước đây vẫn được cho là khó xảy ra do hydro có khả năng thấm qua các lớp đá. Tuy nhiên, các thiết bị mới, chẳng hạn như máy dò khí hydro cảm biến, hiện đã có sẵn để phát hiện hydro hòa tan trong các thành tạo đá ở độ sâu lên tới 1.500 mét.
Những đầu dò này sử dụng quang phổ kế để đo và phân tích khí hòa tan trong các lỗ khoan sâu. Các nhà nghiên cứu hiện đang phát triển các tàu thăm dò có thể đạt tới độ sâu sâu hơn, lên tới 3.000 mét dưới lòng đất.
Hydro sử dụng làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông.
Nhu cầu trong tương lai
Trong một lần trao đổi trực tiếp với France24, Minh Khoi Le tiết lộ nhu cầu hydro để đáp ứng một số cam kết phát thải ròng bằng không sẽ là 250 triệu tấn đến 450 triệu tấn, gấp 4 lần lượng hydro được sử dụng hiện nay. Vì vậy, cơ hội vẫn có đến với rất nhiều loại hydro.
Hiện nay, chưa có nhiều dữ liệu được chứng minh về trữ lượng hydro tự nhiên, tuy nhiên, một vài con số đã cho thấy tầm quan trọng của nguồn năng lượng này.
Nhà máy điện phân của RWE ở Lingen, Đức. (Nguồn: RWE).
Quá trình hình thành hydro trắng
Hydro trắng chủ yếu được sản xuất thông qua các phản ứng tự nhiên, chẳng hạn như quá trình Serpentin hóa, trong đó nước phản ứng với các khoáng chất giàu sắt ở nhiệt độ cao. Tăng cường quá trình Serpentin hóa bằng cách sử dụng các chất xúc tác như magnetite có thể giúp đẩy nhanh các phản ứng sản xuất hydro tự nhiên.
Sự phóng xạ của nước là một nguồn hydro tự nhiên khác. Quá trình này liên quan đến các nguyên tố phóng xạ trong lớp vỏ Trái đất tách nước do bức xạ ion hóa.
Chính phủ Nam Úc đã bổ sung hydro vào danh sách các chất được quản lý vào năm 2021. Điều này dẫn đến việc nhiều công ty phải nộp đơn xin giấy phép thăm dò trong khu vực, trong đó Gold Hydrogen đã nhận được giấy phép 5 năm để phát triển dự án Ramsay của mình. Công ty nhận thấy nồng độ hydro cao lên tới 86% trong quá trình khoan vào cuối năm 2023. Gold Hydrogen có kế hoạch tiến hành khoan thêm vào năm 2024 và khởi động một nghiên cứu khả thi thí điểm.
Hoạt động khoan hydro trắng của Natural Hydrogen Energy ở vùng Trung Tây Hoa Kỳ. (Nguồn: CNN).
Chính phủ các nước như Pháp và Mỹ đã hứa hỗ trợ tài chính để đẩy nhanh việc thăm dò và khai thác các dự án hydro tự nhiên. Hiện tại, chỉ có một dự án hydro trắng đang hoạt động ở Bourakebougou, Mali, sản xuất khoảng 5 tấn hydro mỗi năm. Dự án quy mô nhỏ này đã hoạt động được chục năm, cung cấp điện cho một ngôi làng. Các dự án khác ở nhiều nơi trên thế giới vẫn đang ở giai đoạn thăm dò ban đầu, với việc sản xuất hydro tự nhiên đầu tiên ở châu Âu dự kiến sẽ bắt đầu vào năm 2029.