洛朗·特鲁什是法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的地球化学家，近十年来一直在寻找天然存在的氢气。今年，在阿尔巴尼亚的一个铬铁矿中，他和他的同事们发现了“黄金”，或者说是元素周期表上的另一种元素。在地表以下近一公里的地方，他们发现了一个氢气渗漏点，其强度之大竟将一个浑浊的排水池变成了一个类似按摩浴缸的东西。特鲁什从未见过如此大的氢气泡。“那真是太强烈了，”他说。
天然氢是分子形式的氢气（H2），通过自然过程产生。它在地壳深处形成，可能会在其到达地面的途中被捕获，从而形成气体聚集。天然氢也被令人困惑地称为“黄金”、“白色”或“地质”氢，它可以为我们提供比其他类型的氢更清洁的能源，因为产生它的过程中不涉及碳（当然，钻探和分配仍然会涉及一些二氧化碳排放）。最近的一项研究估计，天然氢的温室气体强度为每公斤0.4公斤二氧化碳当量（kg CO2eq/kg），远低于黑氢（由煤炭生产）的22-26 kg kg CO2e/kg 或蓝氢（由天然气生产）的10-14 kg CO2e/kg。
阿尔巴尼亚的发现是近期一系列类似发现中的最新一项，这些发现引发了人们对天然氢的兴趣。去年，地质学家在法国北部破旧的矿业小镇福尔什维莱尔下方的旧煤矿矿藏中发现了天然氢，当地媒体对此充满希望，议论纷纷。有人称之为“新石油”。另一些人称之为“游戏规则改变者”。“黄金国”这个词也被提及。但特鲁什发出警告，称对这些发现的热情为“氢气热”。“从某种意义上说，这很棒，因为它吸引了人们的注意力、资金和推动前进的动力，”他补充道。“但在另一方面，它也有点像狂野西部——充斥着许多夸大其词。”
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三十年前，科学家们认为天然存在的氢气矿藏根本不存在。然而，已知的是，氢气可以在地球深处通过一种称为蛇纹石化的过程产生，这种过程发生在水到达地幔中富含铁的岩石时。这种反应会改变岩石并从水分子中释放出氢气。已知其他过程也会产生氢气，例如辐射分解——地球地壳内铀和其他放射性元素辐射分解水分子。然而，人们理所当然地认为，作为最轻分子的氢气会渗过岩层并逸入大气，而不是像石油那样聚集在储层中。科学家们也认识到氢气很容易被微生物消耗，理论认为，这将使储层更不可能存在。“我花了 30 年时间从事石油和天然气研究，并且非常认同这种心态，即，是的，氢气就在那里，但你永远无法获得聚集，”美国地质调查局的地球化学家 杰弗里·埃利斯 说。
然后，在 1987 年，在马里村庄布拉凯布古试图打一口水井的工人们注意到从洞中散发出不寻常的微风。当一名工人点燃香烟时，气体爆炸成明亮的火焰——结果证明这股微风几乎是纯氢气。出于安全原因，这口井很快就被水泥封住了。2012 年，一家加拿大公司（现名为 Hydroma）开始燃烧氢气为当地居民供电，使其重新焕发生机，这是世界上第一个此类生产基地。几年后，Hydroma 开始在布拉凯布古周围钻探，发现了更多含有天然氢气的矿藏。
虽然科学家们认为马里的发现证明天然氢气聚集确实是可能的，但还有其他迹象表明它们的存在。在土耳其，一个名为基迈拉渗漏的地点位于献给希腊火神赫菲斯托斯的寺庙下方，自古代以来就一直在散发氢气。在澳大利亚，20 世纪 20 年代和 30 年代在袋鼠岛上钻探石油的井被发现产生高浓度的氢气——高达 84% 的气体总成分。现在，在特鲁什和他的同事们分析了阿尔巴尼亚地点的地质情况后，他们的发现增加了越来越多的数据，表明天然氢可以被困在地下。“他们提供了一些非常令人信服的证据，表明气体聚集已经存在很长时间了，”埃利斯说。
那么我们是如何错过的呢？我们怎么没看到氢气可能被困在潜在的可开发矿藏中呢？澳大利亚联邦科学与工业研究组织 (CSIRO) 的地质学家 琳达·斯托克认为，科学家们根本没有寻找这些储层。几十年前，在气候灾难的威胁尚未像现在这样突出之前，寻找新能源的动力并不大。而且由于许多氢气聚集似乎位于比石油和天然气更浅的层中，工作人员可能只是钻穿了它们。“你正全速前进，深入地下。你没有取样；你没有测量；你没有寻找，”斯托克说。
造成疏忽的另一个原因更为平淡无奇：石油工业用于分析气体储层的一种常用方法涉及使用氢气作为载气，这掩盖了矿藏中发现的天然氢气。这就是为什么科学家们现在正在回去重新分析旧数据并重新检查旧井。“人们开始意识到我们需要走出去，再次尝试测量——并寻找氢气，”斯托克说。
当特鲁什和他的同事们筛选法国钻探记录数据库时，他们发现了先前被忽视的沿着巴黎盆地断层线钻孔中高氢浓度的证据。与此同时，去年 10 月在澳大利亚约克半岛，能源公司 Gold Hydrogen 在一口 20 世纪 30 年代被发现含有氢气的井旁边钻了一口新井。而且气体仍然存在。
重新考察旧址并不是识别潜在天然氢气储层的唯一方法。伊莎贝尔·莫雷蒂是法国波城大学和阿杜尔河地区大学的地质学家，她在世界各地寻找“仙女圈”——植物稀疏的椭圆形凹陷，周围环绕着茂盛的植被。现在，借助谷歌地球可以发现此类凹陷。从美国到纳米比亚、俄罗斯和澳大利亚，仙女圈都与渗漏到地表的氢气有关，氢气会渗入土壤。莫雷蒂说，仙女圈的奇异外观很可能是由氢气向上迁移并改变土壤微生物群的方式引起的，而土壤微生物群随后会影响植被。“这个圈与一定深度的一个泄漏点兼容，然后气体上升到地表，”莫雷蒂说。
虽然仙女圈可能是地质氢存在的迹象，但它们并不能保证地下储层的存在。“如果没有密封层或不透水的岩石，它就会全部逸入自然界，”莫雷蒂说。这就是为什么科学家们正在努力确定哪些类型的岩石可以有效地捕获天然氢气。在马里，这种岩石似乎是粗玄岩——一种类似于玄武岩的深色岩浆岩。盐也可能充当逸出氢气的密封层，火山岩床（岩层之间的水平岩浆侵入体）也可以。莫雷蒂说：“人们意识到，事实上，许多岩石都能够承受一定高度的氢柱。”一旦这样的盖层就位，就可能形成储层。
利用当前关于天然氢气产生、捕获和迁移的知识，埃利斯和他在美国地质调查局的同事建立了一个未公开的模型来估计实际储存在地下的氢气量。他们得出的估计值在数千兆吨到数万亿吨之间，最有可能的数字徘徊在“大约五百万兆吨”，埃利斯说。2022 年全球氢气需求量为95 兆吨，这似乎是巨大的。但是，埃利斯承认，“这个模型的所有输入都存在很多不确定性。”更重要的是，这些氢气矿藏中的大多数从商业角度来看都是无法使用的。“它很可能离岸太远，或者只是太深，或者太小，因此从经济角度来看，它永远无法生产，”埃利斯说。
然而，即使数字较小，希望也不会破灭。今年 2 月，美国能源部宣布选定资助项目，代表美国首次为从深层岩层中提取天然氢气的先进技术提供主要资金。莫雷蒂说，虽然天然氢气储层可能与石油和天然气行业已知的储层不同，但对于在地热行业工作的人来说，它们应该相当熟悉。天然气钻探的一些工具也将在天然氢气田中找到用武之地。澳大利亚 Gold Hydrogen 公司估计，它可能从约克半岛和附近的袋鼠岛的地点回收约 130 万吨氢气。在西班牙，另一家公司希望从 2029 年开始，每年生产多达 7 万吨。天然氢气研究员兼 Natural Hydrogen Energy LLC 首席执行官维亚切斯拉夫·兹贡尼克表示，在美国，有两家公司在内布拉斯加州和亚利桑那州进行了钻探——目前，他们对结果保密。
天然氢气可以为我们的汽车提供动力，照亮我们的房屋，并为目前依赖甲烷的各个行业（从水泥到钢铁生产）提供更清洁的替代品。然而，它也可能被证明是另一只独角兽，让我们分心，无法实施不那么光鲜但要求更高的清洁能源解决方案。它可能会让我们自欺欺人地认为，即使我们的工业社会继续一切照旧，也会有救世主来拯救我们于气候灾难之中。也存在其他风险。2022 年的一项研究警告说，一旦氢气逸入空气中，可能会影响大气化学，增加甲烷和臭氧的水平，这两种都是强效温室气体。普林斯顿大学生物化学家兼该研究的主要作者马泰奥·贝尔塔尼说，这就是为什么“至关重要的是，在整个提取、运输和储存过程中，优先管理泄漏”。
斯托克说，到目前为止，天然氢气产业似乎处于类似于 120 年前石油和天然气企业所处的阶段。“在可预见的未来，它将是高风险、高回报的，”她说。与此同时，埃利斯担心的是，人们可能会过早放弃——一旦几口井被证明是枯井。“今天不可能说这在商业上是否可行，”他说。但是“在了解如何使其发挥作用之前，我们可能需要钻探数十甚至数百口井。”