Vest-Australias enorme jernrike bergformasjoner kan inneholde mer enn verdifull jernmalm.
Ny forskning fra Edith Cowan University tyder på at disse eldgamle bergartene også kan danne hydrogen naturlig under jorden – noe som åpner døren for en ny lavutslippsenergikilde.
Slukte solen en gigantplanet for milliarder av år siden?
Studien ble publisert i International Journal of Hydrogen Energy under tittelen «Geometry-driven controls on hydrothermal natural hydrogen generation from magnetite mineral». Forskerne rettet søkelyset mot magnetitt, et jernrikt mineral som finnes i store mengder i Vest-Australias båndede jernformasjoner.
Hydrogen vekker stadig større interesse som energikilde, fordi det kan brukes uten å produsere karbondioksid der det brukes. I dag kommer likevel mye av verdens hydrogen fra fossile brensler, noe som kan gi betydelige klimagassutslipp.
Naturlig hydrogen byr på en annen mulighet. I stedet for å produsere gassen på et industrianlegg, kan selskaper potensielt finne hydrogen som allerede har dannet seg naturlig under jorden – eller legge til rette for geologiske reaksjoner som produserer det fortløpende.
Popidol: Chris Pratts sci-fi-epos til 200 millioner dollar er offisielt en stor strømmesuksess
ECU-forskerne undersøkte en av disse reaksjonene. Magnetitt kan reagere med varmt vann under bestemte underjordiske forhold og frigjøre hydrogengass. Vest-Australia er spesielt interessant fordi Pilbara huser noen av verdens største jernrike geologiske formasjoner.
For å gjenskape forholdene dypt under overflaten plasserte forskerne magnetittprøver i vann som ble varmet opp til 200 °C og holdt under høyt trykk i 60 dager. Eksperimentet gjorde det mulig for teamet å observere hvordan hydrogenet ble dannet, og hvilke egenskaper ved bergarten som påvirket produksjonen.
Forskerne undersøkte også om den naturlige reaksjonen kunne stimuleres. De fant at injeksjon av en løsning i båndede jernformasjoner kunne øke hydrogenproduksjonen – noe som tyder på at fremtidige prosjekter kanskje ikke trenger å være helt avhengige av hydrogen som allerede har samlet seg under bakken.
Førsteamanuensis Alireza Keshavarz sa at den potensielle ressursen kan være svært stor. Dersom prosessen til slutt kan utvikles på en økonomisk og trygg måte, kan naturlig produsert hydrogen bidra til Australias innenlandske energiforsyning og kanskje også støtte eksport.
Hovedforfatter Kaveh Moghanirahimi sa at Vest-Australias omfattende båndede jernformasjoner gjør delstaten til et spesielt lovende sted å utforske ideen. En lokal hydrogenressurs kan i tillegg styrke energisikkerheten ved å redusere avhengigheten av importert drivstoff under forsyningsforstyrrelser.
Men studien viste at det ikke er nok å bare lokalisere en bergartsformasjon rik på magnetitt. Den fysiske strukturen til den underjordiske bergarten kan være like viktig som mineralinnholdet.
Vann må kunne nå ferske magnetittoverflater for at den kjemiske reaksjonen skal kunne fortsette. Sprekker, porer og sammenkoblede baner inne i bergarten påvirker derfor hvor mye vann som kan bevege seg gjennom formasjonen, og hvor mye hydrogen som kan dannes.
Dette funnet bidrar til å forklare hvorfor to områder med lignende mengder magnetitt kan produsere svært ulike mengder hydrogen. En tett forseglet formasjon kan begrense kontakten mellom varmt vann og mineralet, mens en mer oppsprukket og gjennomtrengelig formasjon kan gi mye bedre tilgang.
Professor Stefan Iglauer sa at forskningen hjelper med å knytte kontrollerte laboratorieeksperimenter til de langt mer kompliserte forholdene som finnes under bakken. Virkelige geologiske formasjoner varierer i temperatur, trykk, vannkjemi, mineralsammensetning og struktur – alt dette kan påvirke hydrogenproduksjonen.
Ideen er fortsatt på et tidlig stadium. At hydrogen produseres i laboratoriet, betyr ikke automatisk at kommersielle mengder kan produseres under bakken, samles effektivt inn og leveres til en konkurransedyktig pris. Forskerne vil trenge feltstudier for å fastslå hvor mye hydrogen som faktisk kan produseres og gjenvinnes.
Det finnes også praktiske spørsmål knyttet til boring, bevegelse av undergrunnsvann, langsiktige produksjonsrater og miljøpåvirkning. En eventuell fremtidig industri må vise at stimulering av den geologiske reaksjonen ikke skaper uakseptable risikoer eller krever mer energi enn hydrogenet kan gi tilbake.
Likevel peker studien på en potensielt viktig fordel for Vest-Australia: geologien er allerede kjent for å inneholde store mengder av mineralet som trengs for reaksjonen. Delstaten har også flere tiårs erfaring med storskala ressursutvikling, noe som kan bidra til fremtidig leting dersom naturlig hydrogen viser seg kommersielt levedyktig.
Funnene bør derfor ses som bevis på et geologisk potensial – ikke som bevis på en ny energiindustri. Laboratorieresultatene viser at magnetitt kan danne hydrogen under realistiske varme- og trykkforhold, og at bergartens struktur i stor grad styrer prosessen. Den neste store testen blir om forskerne kan gjenskape nyttige produksjonsrater i ekte underjordiske formasjoner.
Dersom dette kan oppnås trygt og økonomisk, kan konsekvensene bli betydelige. Naturlig dannet hydrogen kan bli nok et alternativ i overgangen til energi med lavere utslipp – samtidig som det gir Vest-Australia en ny bruk for geologiske formasjoner som allerede er kjent for sine jernressurser.
