Vědci ze Skolkovského institutu vědy a technologií navrhli inovativní vícestupňový proces, který umožňuje přeměnu zemního plynu na vodík přímo v místě těžby. Metoda vychází ze známých technologií, ale aplikuje je novým způsobem – přímo v prostředí přírodního plynového rezervoáru. A výsledek? Výroba vodíku s účinností až 45 %, přičemž emise uhlíku zůstávají bezpečně uzamčeny pod zemí.

Jak to funguje?

Celý proces začíná vstřikováním páry a speciálního katalyzátoru do plynové sondy. Poté se do vrtu přidá kyslík nebo vzduch, čímž dojde ke spalování zemního plynu v ložisku. Tato řízená reakce vytváří směs vodíku a oxidu uhelnatého. Z této směsi lze následně efektivně oddělit vodík, zatímco vzniklý oxid uhličitý zůstává uzavřen v hornině.

Zdroj: Shutterstock

Testy v laboratorních podmínkách přinesly slibné výsledky

Vědci celý proces nejprve simulovali v laboratorním reaktoru naplněném rozdrcenou horninou. Do reaktoru přiváděli metan, páru, katalyzátor a kyslík, přičemž tlak v zařízení odpovídal skutečnému tlaku v ložisku (tedy až 80násobku atmosférického tlaku). Klíčová byla také teplota – optimálních výsledků dosáhli při 800 °C, což je teplota snadno dosažitelná při samotném spalování zemního plynu.

Zásadní roli sehrála i geologická skladba horniny. Například při použití porézního oxidu hlinitého (aluminy) dosáhl výtěžek vodíku až 55 %. To je dáno tím, že tento materiál neinteraguje s okolními chemickými sloučeninami, zatímco přirozené horniny obsahují aktivnější minerály, které mohou reakci ovlivnit.

Dnes pochází přibližně 80 % světové energie z fosilních paliv, jako jsou uhlí, ropa a zemní plyn. Přestože je zemní plyn často považován za „čistší“ variantu kvůli nižším emisím toxických látek, při jeho spalování stále vzniká velké množství oxidu uhličitého. Vodík naproti tomu při použití uvolňuje pouze vodní páru a žádné emise uhlíku. Problémem dosud zůstávala samotná výroba vodíku – byla buď energeticky náročná, nebo ekologicky problematická.

Skoltech však ukazuje, že lze vodík získávat přímo z ložisek, a to bez emisí a s vysokou účinností. Tato metoda by mohla v budoucnu přispět k masovému rozšíření vodíkové energetiky a k postupnému odklonu od tradičních fosilních paliv.

Podle hlavní autorky výzkumu, doktorky Eleny Muchinové, jsou všechny kroky procesu založeny na osvědčených technologiích, které byly dosud využívány jinak. Jejich novost spočívá v propojení těchto technologií do funkčního celku pro produkci vodíku přímo v podzemí.

„V budoucnu plánujeme testovat tento přístup přímo v reálných plynových polích. Naše výsledky ukazují, že konverze uhlovodíků na vodík může probíhat efektivně i v přirozeném prostředí těžby,“ uvedla Muchinová.