"Жасыл" сутегі суды электролиздеу (электр тогы арқылы қыздыру) арқылы алынады. Оның басты артықшылығы атмосфераға көмірқышқыл газының (СО2) адам әсерінен аз шығындысы. Сутегінің өзі ең таза отын болып саналады. Сондықтан парниктік газдар салдарынан әлемде жаһандық жылыну басталған сәтте сутегіні өндіру үрдісі қолға алына бастады. Қазақстанда да 2035 жылға қарай "жасыл" сутегі" ресурстары енгізілетінін президент Қасым-Жомарт Тоқаев айтқан болатын. Қазірден бастап осы жұмыстар қолға алынып жатыр.
"Жасыл" сутегіні өндіру өте қиын әрі көп қаржыны талап ететін жұмыс. Science журналында жарияланған мақалада жер қойнауында сутегі табиғи түрде кездесетінін жазылған. Ғалымдар егер сутегі жер қыртысында болса ол болашақта мыңдаған жылдар бойы өсіп келе жатқан жаһандық сұранысты қанағаттандыруға жеткілікті болуы мүмкін екенін мәлімдеді. Сонымен сутегі жер қойнауында кездесе ме?
Жақында Жердің ішкі бөлігінде сутегінің көп мөлшері болуы мүмкін екенін көрсететін бірқатар белгілер анықталды. Және бұл ғалымдардың жорамалдары туралы ғана емес. Әлемнің түкпір-түкпірінде сутегі өндірілетін бірнеше жұмыс істеп тұрған ұңғымалардың бар. Жақын болашақта одан да көп болатыны сөзсіз. Өткен жылы америкалық мұнай-геологтар қауымдастығы табиғи сутегі бойынша өзінің бірінші комитетін құрды, ал АҚШ-тың геологиялық қызметі оны өндірудің перспективалық бағыттарын анықтау бойынша алғашқы жұмысын бастады. Тіпті Бразилияның GEO4U сияқты мұнай-газ компаниялары сутегіні көбірек зерттеп жатыр.
Сутегі жер қойнауында пайда болатын жаңартылатын энергия көзі бола алады.
Жер астындағы сутегі жаңарады?
Сутегі мұнайға қарағанда жаңарады. Судың, жоғары температураның және қысымның әсерінен оливин минералы серпентинит деп аталатын минералдың басқа түріне айналады. Бұл реакция кезінде темір тотығады, су молекулаларынан оттегі атомдарын тартып алады және процесте сутегін шығарады. 2014 жылы жүргізілген зерттеу серпентация Жердегі барлық сутегінің 80% түзетінін көрсетті.
Оливин - жер астындағы сутегінің көп мөлшерін өндіретін минерал
Сутегінің пайда болуының тағы бір механизмі радиолиз деп аталады. Жер қыртысындағы уран мен торий сияқты радиоактивті элементтер ыдырап, нәтижесінде альфа бөлшектерін шығарады. Бұл радиация, өз кезегінде, жер астындағы су молекулаларын бөліп, сутегін түзе алады.
Кейбір ғалымдар анағұрлым басқа нұсқаны алға тартты - бастапқы сутегі жер қыртысының бетіне сіңеді, ол пайда болғаннан кейін көп ұзамай планетаның темір өзегіне түседі. Яғни, мыңдаған шақырымды еңсеріп, жер бетіне шығады.
Дегенмен, сутегінің пайда болуы туралы әлі де көп ақпарат жоқ, сондықтан ғалымдар оның қалай пайда болып, қалай көшетінін толық білмейді. Сонымен қатар, сутегінің коммерциялық мақсатта пайдалану үшін жеткілікті мөлшерде жиналуы мүмкін еместігі белгісіз. Өйткені, сутегінің белгілі көздерінің көпшілігінде өнеркәсіптік ауқымда өндіруге тым аз.
"Қызығушылық тез өсіп келеді, бірақ ғылыми дәлелдер әлі де жетіспейді", - дейді Гренобль-Альп университетінің геофизигі Фредерик-Виктор Донзет.
Сутегі кен орындары қай жерде кездеседі?
Ғалымдар Атлант мұхитының түбіндегі жанартаулық Орта Атлант жотасының жанында сутегінің көп мөлшерін анықтады. "Жоғалған қала" деп аталатын жерде газ көп мөлшерде жиналған. Бұл жерден минералға бай ыстық су шығады.
Сутегі кен орындары қай жерде кездеседі?
Орта Атлант жотасының арасында орналасқан Исландияда ғалымдар елдің әртүрлі бөліктерінде орналасқан кейбір ыстық бұлақтар мен геотермиялық ұңғымаларда салыстырмалы сутегі ағындарын тіркеді. Бұл туралы өткен жылы жарияланған зерттеуде айтылған.
Бұдан шығатыны, тектоникалық плиталардың түйіскен жерінде сутегі бар. Дегенмен, коммерциялық мақсатта зерттеушілер мұны кратондардан, яғни жер қыртысының ең көне қабаттарынан іздейді, оларды материктердің ежелгі "іргетасы" деп те атайды. Олардың ішінде жасыл тас белдеуі деп аталатын темірге бай жыныстардың жолақтары бар. Олар материктердің ежелгі соқтығысуы нәтижесінде плиталар арасына қыстырылған мұхит қыртысының қалдықтары.
Ғалымдардың айтуынша, оливин және басқа минералдар мұнда жеткілікті тереңдікте жатыр, нәтижесінде олардың температурасы 200 градустан асады. Сонымен бірге су әлі де осы тереңдікке сіңіп жатыр. Жоғарыда айтқанымыздай, мұндай жағдайлар сутегінің пайда болуына өте қолайлы.
Ғалымдар сутегін алу үшін тұзды суды пайдалануды ұсынады
Сутегінің электролизі үшін бағалы металдардың электродтары қолданылады. Теңіз суын пайдаланған кезде анодта оттегі түзетін электр разряды тұзды судағы хлорид иондарын жоғары коррозиялық хлор газына айналдырады. Бұл хлор бірнеше сағат ішінде электродтар мен катализаторларды коррозияға ұшыратады.
Мельбурндағы RMIT университетінің ғалымдары бұл мәселені шешу үшін сульфаттар мен фосфаттар сияқты теріс зарядталған қосылыстармен электрод ұсынды. Олар теріс зарядталған хлор иондарын кері қайтаруға қабілетті және осылайша хлор газының пайда болуына жол бермейді. Зерттеушілер Small журналында хабарлағандай, олардың электродтары екі айға созылып, теңіз суынан сутегін өндірген.
Айта кету керек, ғалымдардың пікірінше, сутегінің пайда болуының жоғарыда аталған барлық нұсқалары қате болуы мүмкін. Дегенмен, бұл сала үшін маңызды емес. Ал, мұнай өнеркәсібі ғалымдар мұнайдың шығу тегін анықтағанға дейін көп уақыт бұрын пайда болған. Оның үстіне қазірдің өзінде мұнайдың шығу тегі туралы даулар бар. Кейбір ғалымдар мұнайды қалпына келтіруге болады деп есептейді. Сондықтан қазіргі уақытта өнеркәсіп үшін бір ғана нәрсе маңызды – сутегінің қандай қорына сенуге болатынын анықтау.