在魁北克省塞特福德礦鎮外，在一個曾經向世界供應石棉的地區，工人們正在地下鑽探，尋找一種不尋常的、潛在巨大的新清潔能源。
一家名為 Vema Hydrogen 的新公司已在基岩中鑽了兩口測試井，每口深 1,000 英尺，並開始將處理過的水注入下面富含鐵的岩石中。其目標是引發一種特殊類型的化學反應，最終產生大量氫氣，這是一種清潔燃燒的燃料，有朝一日可能在應對氣候變遷方面發揮至關重要的作用。
「潛力是巨大的，」Vema 執行長 Pierre Levin 在一個明媚、寒冷的春日觀看鑽井團隊工作時說道。 “這樣的岩石遍布世界各地，足以產生數十億噸氫氣。”
清潔氫的夢想幾十年來一直困擾著能源專家。燃燒時，氫氣僅釋放水蒸氣。從理論上講，它可以用來取代船舶、飛機、鋼廠或化工廠中的化石燃料——所有這些行業都很難找到石油、天然氣和煤炭的可行替代品，並減少導致地球變暖的排放。
問題一直是氫氣的產生。
當今世界使用的大部分氫氣（主要用於化學肥料和精煉）都是在高排放過程中使用天然氣生產的。近年來，美國和其他國家花了數十億美元試圖利用風能和太陽能生產「綠色」氫氣，但事實證明這是困難且昂貴的。
現在，越來越多的公司相信更好的答案可能就在地下。數十家新創公司正在試圖尋找大量的天然氫儲量，據信這些氫存在於地表之下。其他人，如維瑪，試圖刺激產生氫氣的過程，而不產生排放。這是一個通常被稱為“地質氫”的領域。
「如果我們能解決這個問題，這可能會帶來變革，」非營利研究組織能源期貨倡議副總裁馬德琳·朔姆堡說。 “即使成功的可能性很低，但潛在的回報卻很高，值得探索。”
地下發現
氫是宇宙中最豐富的元素，當某些富含鐵的礦物質與水和鐵鏽反應時，地殼中自然產生氫。這個過程被稱為蛇紋石化，通常會使岩石呈現斑駁的綠色。
長期以來，許多地質學家認為，以這種方式產生的天然氫不太可能在大型地下水庫中積累，因為微小的分子會透過岩石的裂縫逸出。
最近，這種傳統觀念發生了變化。 1987年，馬裡的工人正在挖一口看似乾涸的井，直到一名男子拿著點燃的香菸靠得太近，引發了爆炸。這是一個天然氫礦床，後來被用來為附近的城鎮發電。
2020 年代，科學家發表論文估計天然地下氫沉積物可以滿足世界數百年的需求。北美中部大陸裂谷是一個很有前景的地點，這是一個巨大的富鐵玄武岩地層，從堪薩斯州一直延伸到密西根州，綿延 1,200 英里。
「當我開始研究這個問題時，我產生了嚴重的懷疑，」美國地質調查局的地球化學家傑弗裡·埃利斯說。 “我現在確信那裡有大量的氫氣。問題只是我們能否找到可以經濟生產的儲量。”
美國能源部估計，地質氫的生產成本可能低於每公斤 1 美元。這將比化石燃料生產的氫氣便宜，是目前風能和太陽能生產氫氣成本的六分之一。
公司正在競相尋找燃料。 Koloma 是資金最充足的新創公司之一，已從亞馬遜和聯合航空等投資者籌集了 4 億美元，並在愛荷華州鑽探了油井。澳洲公司 HyTerra 正在堪薩斯州和內布拉斯加州尋找氫氣和氦氣。
HyTerra 執行長 Riley Kemp 表示，他的公司正在第一口井中發現氫氣，但需要進行測試，看看天然氣是否會以足夠高的速率流動，從而使生產變得有價值。他將這次搜索與石油勘探的早期階段進行了比較，當時公司在發現井噴之前鑽了許多口井。
障礙仍然很大。雖然科學家已經確定了可能有利於地質氫的廣泛區域，但如果不進行鑽探，就無法確定那裡有什麼，鑽探不僅成本高昂，而且存在失敗的風險。
繪製和分析潛在礦藏的工作仍處於起步階段，一些最好的地質資料是由希望保密資訊的公司收集的。專家表示，這可能會推遲發現，因為獲得勘探許可證會遇到困難，或會產生不可預見的環境副作用。
「在我看來，如果我們想快速做到這一點，我們就必須共同努力並共享數據，」艾利斯博士說。 “否則，按照我們目前的速度，這將需要幾十年的時間。”
政策制定者開始注意到這一點。一月份，密西根州民主黨州長格雷琴·惠特默（Gretchen Whitmer）命令各州機構研究地質氫並找出發展障礙。美國空軍正在探索地質氫作為其基地的潛在能源。國會的一些立法者已提議提供資金，儘管與其他生產清潔氫氣的方法不同，該技術仍然幾乎沒有得到聯邦政府的支持。
“我們非常雄心勃勃”
並非所有人都認為最好的策略是尋找地下天然礦藏。有人說更好的主意是創建它們。
在魁北克，Vema 計劃在今年剩餘的時間裡向其地下測試井注入水，看看是否可以加速蛇紋石化過程，從而在地下產生天然氫氣。最近一個春天的一天，塞特福德礦場附近的一台鑽孔機正在將一根管道插入井中，而地質學家則檢查從地下提取的岩芯。
這裡的岩層被稱為蛇綠岩，是 4 億多年前，一大塊地球洋殼被推上來時形成的。這些地層富含石棉，塞特福德礦場曾經被稱為世界石棉之都，直到該材料的健康風險眾所周知並且礦場關閉。
它們也可能富含氫。
Vema 營運工程師卡爾海因茲 (Carl Hinds) 拿著一把來自井的濕岩屑。它們呈現深綠色，並顯示出蛇紋石化的跡象。
「這就是反應，」海因茲說。 “我們只是想加快速度。”
這並不容易。 Vema 研究人員花了數年時間在實驗室裡試驗水、溫度、壓力和化學催化劑的精確組合，以在不同類型的地下岩石中產生最佳的氫氣生產反應。該公司聯合創始人萊文稱其為 Vema 的「特殊醬汁」。
該公司還需要在地下找到合適類型的岩石。它們必須部分蛇紋石化，以便水可以流動，但又不能斷裂到氫氣逸出的程度。
外部專家表示，在地下開發氫氣的努力似乎可行，但尚未得到證實。氫氣可以從地面逸出。或者看不見的微生物可能會在氣體被使用之前將其吞噬。將水注入岩石也會導致岩石膨脹，產生表面變形或地震的風險。
萊文曾接受過採礦工程師和地質學家培訓，他表示，公司已準備好迎接從實驗室走向現場的挑戰。 「任何在地下工作的人都知道，如果你期望事情在第一次嘗試時就按照規則進行，那它就不會發生，」他說。
2021 年，萊文創立了一家尋找地下氫礦藏的公司。但他開始相信這種方法留下了太多的機會，三年後，他與法國地球化學家弗洛里安·奧塞林 (Florian Osselin) 創立了 Vema，弗洛里安·奧塞林開創了刺激天然氫氣生產的方法。
Vema 希望在 2028 年開始大規模生產，目標是最終生產出比傳統形式更便宜的氫氣。
如果它有效，問題是如何處理燃料。雖然氫幾乎可以用於任何用途，無論是為汽車提供動力還是發電，但眾所周知，它很難運輸和儲存。這意味著任何地質氫都應該在盡可能靠近生產地點的地方使用。
一項提案是將天然氣轉化為一種清潔的液態船舶燃料，即甲醇。近年來，各國政府向航運公司施壓，要求減少石油基燃料的使用，並減少導致地球暖化的排放。由於用電池驅動大型貨櫃船很困難，許多公司正在考慮使用氫氣和回收碳製成的綠色甲醇。但要找到廉價的氫氣很困難。
StormFisher Hydrogen 公司計劃在魁北克省 Varennes 生產綠色甲醇，其首席執行官 Judson Whiteside 表示：「成本很重要，人們只能吸收有限的清潔燃料溢價。」雖然 StormFisher 目前打算用可再生電力生產氫氣，但它是效仿 Vema 的方法的當地甲醇生產商之一，看看它是否更便宜。
其他想法包括使用氫氣來生產可持續的噴氣燃料、生產更環保的肥料、創建低碳鋼廠或為當地資料中心供電。也許最雄心勃勃的計劃是利用地質氫來製造一種合成類型的甲烷，可以取代傳統的天然氣用於工業或供暖。
「這將是聖杯，因為那時我們將談論每年數百萬噸，」萊文說。 “但我們非常雄心勃勃，在某個時候我們希望做好與化石燃料競爭的準備。”
Vema 已籌集 1500 萬美元，並正在努力籌集更多資金。地球上到處都有蛇綠岩，包括從哥斯達黎加延伸到阿拉斯加的山脊，該公司也在俄勒岡州和加利福尼亞州尋找地點。其他新創公司，包括麻省理工學院的一家名為 GeoRedox 的新創公司，正在開發自己的方法。
「兩年前，這一切似乎都非常假設，」科羅拉多大學博爾德分校地球化學和地球生物學教授亞歷克西斯·坦普爾頓說，他正在阿曼進行氫工程研究，阿曼是世界上最大的蛇綠岩的所在地。
「今天我們知道氫氣肯定可以在地下生產；唯一的問題是我們是否能夠使其經濟實惠，」他說。 “這就是每個人都會努力的事情。”
