土耳其Chimaera山上的甲烷和氢气渗漏已经燃烧了几个世纪。

在芒果树的树荫下，Mamadou Ngulo Konaré讲述了他童年的传奇事件。1987年，挖井者来到马里的Bourakébougou村钻水，但放弃了108米深的一个干井。“与此同时，风从洞里出来了，”科纳雷在2012年告诉查普曼石油工程公司（Chapman Petroleum Engineering）的石油物理学家兼副总裁丹尼斯·布里埃（Denis Brière）。当一名钻工一边抽烟一边窥视洞口时，风在他的脸上爆炸了。

“矿工没有死，但被烧伤了，”科纳雷继续说。“现在这里开始有大火。白天火苗像蓝色的苏打水，没有黑烟。夜晚的火苗就像闪亮的金子，在田野里，人们可以在火光下看清楚彼此。...我们非常担心村庄将会被摧毁。

Hidden hydrogen: Earth may hold vast stores of a renewable, carbon-free fuel | Science | AAAS

此后矿工们花了数周时间才扑灭大火并把井口封上，村民都回避这里。直到 2007 年，马里的富商、政治家、石油和天然气公司Petroma的董事长Aliou Diallo（迪亚洛）获得了Bourakébougou周边地区的勘探权。“这里有一种古老说法，人是由泥土组成的，但魔鬼是由火组成的，”迪亚洛说。“大家都认为这是一个被诅咒的地方。好吧，被诅咒的地方，我就要把它们变成被祝福的地方。”

2012年，迪亚洛邀请查普曼石油公司（Chapman Petroleum）来确定钻孔中释放出的气体成分。在移动实验室中躲避50°C的高温，布里埃尔和他的技术人员发现气体中98%是氢气。这是非同寻常的：氢几乎从未出现在石油作业中，人们认为它在地球上根本不存在。“那天我们用大芒果庆祝，”布里埃尔说。

几个月内，布里埃尔的团队安装了一台福特发动机，该发动机经过调整可以用氢气做燃料，氢气燃烧后排出水。发动机连接到一台300千瓦的发电机上，这给Bourakébougou带来了电力。用电可以让冰柜制冰，点亮清真寺晚间祈祷的电灯，以及一台平板电视，这样村长就可以观看足球比赛。孩子们的学习成绩也有所提高。“因为早上上课前有灯光来学习课程，”迪亚洛说。他很快就放弃了石油，将公司名称改为Hydroma，并开始钻探新井以确定地下供应氢气的规模。

马里的发现生动地证明了一小群科学家多年来一直在研究渗漏、矿山和废弃油井的线索：与传统观点相反，世界各地可能存在大量的天然氢，类似石油和天然气，但不在同一个地方。这些研究人员说，地球深处水岩反应不断产生氢气，氢气通过地壳向上渗透，有时积聚在地下陷阱中。根据美国地质调查局 （USGS） 于 2022 年10 月在美国地质学会的一次会议上提出的模型，地球内部可能储存有可满足人类数千年迅速增长的全球能量需求。

“当我第一次听说这个说法时，我觉得这很疯狂，”材料科学家艾米丽·耶迪纳克（Emily Yedinak）说，她在高级研究计划局能源（ARPA-E）设立了一个奖学金，以激发人们对天然氢的兴趣。“我读得越多，我就越开始意识到，哇，氢气生产背后的科学是合理的，我开始想，'为什么过去没有人谈论这个？'”

然而，自2018年以来，当迪亚洛和他的同事在《国际氢能杂志》上描述马里油田时，关于天然氢的论文数量呈爆炸式增长。“这绝对令人难以置信，而且真的是指数级的，”地质学家Alain Prinzhofer说，他是马里论文的主要作者，也是GEO4U的科学总监，GEO2019U是一家总部位于巴西的石油和天然气服务公司，正在做越来越多的氢工作。数十家初创公司，其中许多在澳大利亚，正在抢夺氢能勘探权。去年，美国石油地质学家协会成立了第一个天然氢委员会，USGS开始了在美国确定有前途的氢生产区的首次努力。“我们才刚刚开始，但它会很快，”Natural Hydrogen Energy首席执行官Viacheslav Zgonnik说。2019年，这家初创公司在美国内布拉斯加州完成了第一个氢钻孔。

正准备从Bourakébougou村附近的地下矿床中提取氢气

对天然氢的热情伴随着人们对氢作为一种清洁、无碳燃料的兴趣正在激增。各国政府正在将氢气能源作为应对全球变暖的一种方式，当俄罗斯去年入侵乌克兰并引发仓促寻找天然气替代品时，尤其是在欧洲，这些努力得到了进一步激发。目前，所有商业氢气都只能以污染方式使用化石燃料制造，或以昂贵方式使用可再生电力。如果天然氢储量规模相当大，可能会在那里被吸收，给石油和天然气行业经验丰富的钻探人员一个新的、环保的使命。“我相信它有可能取代所有化石燃料，”Zgonnik说。“我知道，这是一个非常大胆的说法。”

至关重要的是，天然氢不仅可以清洁，而且是可再生的。掩埋和压缩的有机矿床需要数百万年才能变成石油和天然气。相比之下，当地下水在高温和高压下与铁矿物发生反应时，天然氢气总是被重新制造。自从马里钻孔开始开采氢气以来的十年中，流量并没有减少，Prinzhofer说，他为该项目提供咨询。“氢几乎无处不在，作为一种可再生能源出现，而不是化石能源，”他说。

天然氢还处于早期阶段。科学家们并不完全了解它是如何形成和迁移的，最重要的是，它是否以商业上可利用的方式积累。“人们的兴趣正在快速增长，但仍然缺乏科学事实，”格勒诺布尔阿尔卑斯大学的地球物理学家弗雷德里克-维克多·唐泽说。但是，大石油公司正在退缩，看着工人们必需承担非常危险的勘探工作。马里油田的商业化也遇到了障碍，其他地方只钻了几口勘探井。发誓不再接受行业资金的Donzé担心这只是炒作。

然而，一些科学家已经成为真正的信徒。伯尔尼大学的地球化学家埃里克·高歇（Eric Gaucher）离开了法国石油巨头道达尔（Total）的职业生涯，因为这家公司在氢方面的发展速度不够快。他认为，马里的发现可能最终会与163年前在宾夕法尼亚州泰特斯维尔发生的发现一起载入史册。当时，全世界都知道伊拉克和加利福尼亚等地的石油渗漏，但对地下的巨大矿床视而不见。然后在1859年8月27日，一位名叫埃德温·德雷克（Edwin Drake）的濒临破产的探矿者在泰特斯维尔（Titusville）用蒸汽机和铸铁钻杆工作，在21米的深度发现了石油，并开始在浴缸中收集它。不久之后，美国公司每天收获数百万桶石油。

“我认为我们天然氢离这一点不远了，”高歇说。“我们有概念，我们有工具，有地质。...我们只需要投资人。

尽管氢气是无碳的，但它作为能源也有缺点。一公斤氢气容纳的能量与一加仑汽油（略低于 4 升）一样多。但在环境压力下，同一公斤氢气比典型混凝土搅拌车的滚筒占用更多的空间。高压可以容纳更多氢气，但这会增加车辆的重量和成本。液化氢需要将其冷却至 –253°C，通常费用更大。

这些存储问题 - 以及缺乏管道和分配系统 - 是为什么在汽车电气化的竞赛中，电池胜过将氢气转化为电能的燃料电池的主要原因。同样，对于家庭供暖，大多数专家认为电热泵比氢气炉更有意义。

然而，麻省理工学院能源系统研究员Dharik Mallapragada说，世界上多达一半的预计能源需求仍然难以通过转向电力来实现脱碳：“这就是氢的用武之地。他认为氢气在不适合电池的重型车辆中替代碳氢化合物的空间：卡车，轮船，甚至飞机，所有这些都可以处理更大的油箱和更少的加油站。需要高温燃烧的钢铁等行业是另一个可能的市场。而今天的氢气主要市场——例如制造氨肥所需的氢气——将从目前的每年90万吨继续增长。

但为了气候友好，氢气需要清洁生产。今天的氢气是“灰色的”，是通过在高压下将甲烷与蒸汽反应或以其他方式使用化石燃料而制成的。这些过程每年排放约900亿吨二氧化碳，几乎与全球航空一样多。原则上，碳可以被捕获并封存到地下，产生“蓝色”氢。但大多数人的希望寄托在“绿色”氢上——使用可再生的太阳能或风能，用电解槽将水分子分解成氧和氢。

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