【明報專訊】氫氣是一種能量密度極高的氣體，早在太空探索年代，它被認為有潛力成為化石燃料的替代品之一。不過，以往科學家和能源業者普遍認為，自然界中存在的氫氣極少，氫氣的生產方式，主要離不開將煤氣化、用水蒸汽將天然氣轉化，或將水電解等3種方式。然而，近年愈來愈多研究顯示，在地表之下自然存在氫氣，稱為「地質氫」或「天然氫」。而且，其濃度和蘊藏量看來不太低，估計其開採成本相當有競爭力。地質學家預料，「地質氫」將會在主要經濟體當中掀起新一輪的「淘氫熱」！
「地質氫」或有多個成因
所謂「地質氫」，是指在地球表面下以自然形式發現的氫氣。地質學家發現，有多達數十種自然過程可以產生氫氣，但究竟當中那些機制能夠產生大量氫氣，暫時仍未能完全肯定。
關於「地質氫」的形成，現時有很多種解釋，大致可以分為「深層釋放」、「地質化學生成」、「生物生成」三大類。「深層釋放」類理論認為，地球的地核和地幔中本來就存在極豐富的氫，隨着地質運動而逐漸釋放到地表。而「地質化學生成」和「生物生成」類理論認為，岩石破裂產氣、岩石和流體的氧化作用、水的裂解、有機生物和非生物分解等地下化學反應，都可能產生氫氣。
其中一個可能性甚高的成因是，地下水和「橄欖石」（一種呈綠色的鎂鐵矽酸鹽）等富含鐵的礦物在高溫下發生反應，令水被分解為氫氣和氧氣。當中，氧氣與礦物中的鐵結合，而氫氣則逃逸到周圍的岩石層之間，或者被吸附在岩石內。
雖然世界各國對於「地質氫」的勘探調查仍處起步階段，但從近年勘探結果看來，「地質氫」看來具有一定的開採潛力。據媒體報道，至今，全世界已經有30多個國家發現了逸出的「地質氫」濃度超過10%的案例，包括美國、加拿大、法國、馬里、阿曼、俄羅斯、巴西等。
在馬里、阿曼、美國，更有從地下泄漏的氣體中檢測到濃度高達90%以上的氫氣的案例。其中，在非洲馬里南部陶德尼巨型盆地布爾克布古（Bourakebougou），當地人利用地下泄漏出來的氫氣來發電已有一段時間。法國亦在2023年，在洛林礦盆地發現了高濃度的「地質氫」，儲量可能達到4600萬噸。
在中國內地的柴達木盆地、松遼盆地、雲南、山西、渤海灣盆地等地區據報都發現了「地質氫」，但濃度和蘊藏量未明。
樂觀估計每公斤生產成本低於1美元
有不少科學家和能源業者樂觀估計，若大量開採的話，「地質氫」的每公斤生產成本將會低於1美元。所以，「地質氫」又被稱為「白氫」或「金氫」。
相比之下，現時以化石燃料來生產氫氣，每公斤成本要0.5至1.7美元，而且過程中會產生大量二氧化碳。若使用可再生能源來將水電解以生產氫氣（現時最環保的製氫方法，稱為「綠氫」），每公斤成本達3至8美元，通常約為6美元。
根據2020年的一篇學術研究文獻統計，截至該年，估計全球已發現的「地質氫」每年逸出量為1500萬至3100萬噸。而美國地質調查局近年估計，地球地表下可能蘊藏着超過5萬億噸的「地質氫」。雖然當中大部分都可能難以開採，但只要開採到其中的小部分，就足以為能源產業帶來重大改變。
美國能源部高級研究計劃局能源科主任Wicks去年接受《Forbes》訪問時表示，從全球來看，「地質氫」的蘊藏量可能是天文數字，這個推測是基於產生氫氣所需的地質條件很普遍而得出的。他又稱：「潛在的儲藏量是150萬億噸，而10億噸就可以為美國提供一年電力。」
有研究機構指出，現時還未有真正商業化的「地質氫」開採項目，但美國、澳洲、加拿大、法國、西班牙等西方國家在「地質氫」的開採規劃方面處於領先水平。
在西方國家，除了傳統石油巨擘對於「地質氫」虎視眈眈之外，還有一批初創企業，也開始或準備加入勘探行列，包括Koloma、Gold Hydrogen、HyTerra、Natural Hydrogen Energy、Helios Aragon等。其中Koloma吸引到微軟創辦人Bill Gates的突破能源基金會及其他機構合共投資9100萬美元。
西方國家開採規劃處領先水平
有研究機構估計，隨着勘測和開採技術進步，「地質氫」未來可能成為主要能源形式之一，甚至代替天然氣；預計到2035年，全球「地質氫」產業價值將會達到約800億美元。不過，也有一些地質學家指出，很多估計都可能太過樂觀。例如「地質氫」的蘊藏量可能非常分散，令到其開採無法符合成本效益。此外，「地質氫」依狀態不同，可以分為游離態、包裹體、溶解氫三類。
其中，游離態大多為氣態的「地質氫」，一般分佈在淺層地表中；包裹體指包裹或吸附在岩石內的氫，大多分佈在壓力較高的深層地質中；溶解氫指溶解在水中的氫氣，大多存在於氫礦周圍的地下水。現時各國勘探的，主要只是游離態的「地質氫」。
更重要的是，在「地質氫」開採過程中，一定會有不少氫氣會泄漏到大氣層中。而氫氣在100年間的溫室效應，大約相當於二氧化碳的11.6倍。
