Western Australias enorma järnrika bergformationer kan innehålla mer än värdefull järnmalm.
Ny forskning från Edith Cowan University tyder på att dessa uråldriga bergarter också kan bilda väte naturligt under jorden – vilket öppnar dörren till en ny energikälla med låga utsläpp.
Slukade solen en jätteplanet för miljarder år sedan?
Studien publicerades i International Journal of Hydrogen Energy under titeln ”Geometry-driven controls on hydrothermal natural hydrogen generation from magnetite mineral”. Forskarna fokuserade på magnetit, ett järnrikt mineral som finns i stora mängder i Western Australias bandade järnformationer.
Väte väcker allt större intresse som energikälla, eftersom det kan användas utan att producera koldioxid där det används. Idag kommer dock mycket av världens vätgas från fossila bränslen, vilket kan leda till betydande utsläpp av växthusgaser.
Naturväte erbjuder en annan möjlighet. Istället för att producera gasen vid en industrianläggning kan företag potentiellt hitta väte som redan bildats naturligt under jord – eller underlätta geologiska reaktioner som kontinuerligt producerar det.
Popidol: Chris Pratts sci-fi-epos för 200 miljoner dollar är officiellt en enorm streamingsuccé
ECU-forskarna undersökte en av dessa reaktioner. Magnetit kan reagera med hett vatten under specifika underjordiska förhållanden och frigöra vätgas. Western Australia är särskilt intressant eftersom Pilbara rymmer några av världens största järnrika geologiska formationer.
För att återskapa förhållandena djupt under ytan placerade forskarna magnetitprover i vatten som värmdes upp till 200 °C och hölls under högt tryck i 60 dagar. Experimentet gjorde det möjligt för teamet att observera hur vätet bildades och vilka egenskaper som påverkade dess produktion.
Forskarna undersökte också om den naturliga reaktionen kunde stimuleras. De fann att injektion av en lösning i bandade järnformationer kunde öka väteproduktionen – vilket tyder på att framtida projekt kanske inte behöver förlita sig helt på väte som redan har samlats under jord.
Docent Alireza Keshavarz sade att den potentiella resursen kan vara mycket stor. Om processen så småningom kan utvecklas på ett ekonomiskt och säkert sätt kan naturligt producerat väte bidra till Australiens inhemska energiförsörjning och kanske även stödja exporten.
Huvudförfattaren Kaveh Moghanirahimi sade att Western Australias omfattande bandade järnformationer gör delstaten till en särskilt lovande plats att utforska idén. En lokal vätgasresurs skulle dessutom kunna stärka energisäkerheten genom att minska beroendet av importerat bränsle under leveransstörningar.
Men studien visade att det inte räcker att bara lokalisera en bergartsformation rik på magnetit. Den fysiska strukturen hos den underjordiska bergarten kan vara lika viktig som mineralinnehållet.
Vatten måste kunna nå färska magnetitytor för att den kemiska reaktionen ska kunna fortsätta. Sprickor, porer och sammanlänkade vägar inuti berget påverkar därför hur mycket vatten som kan röra sig genom formationen och hur mycket väte som kan bildas.
Denna upptäckt hjälper till att förklara varför två områden med liknande mängder magnetit kan producera mycket olika mängder väte. En tätt förseglad formation kan begränsa kontakten mellan varmt vatten och mineralet, medan en mer sprucken och genomsläpplig formation kan ge mycket bättre tillgång.
Professor Stefan Iglauer sade att forskningen hjälper till att koppla kontrollerade laboratorieexperiment till de mycket mer komplicerade förhållanden som finns under jord. Geologiska formationer i verkliga världen varierar i temperatur, tryck, vattenkemi, mineralsammansättning och struktur – alla dessa kan påverka väteproduktionen.
Idén är fortfarande i ett tidigt skede. Det faktum att väte produceras i laboratoriet innebär inte automatiskt att kommersiella mängder kan produceras under jord, effektivt samlas in och levereras till ett konkurrenskraftigt pris. Forskarna kommer att behöva fältstudier för att avgöra hur mycket vätgas som faktiskt kan produceras och återvinnas.
Det finns också praktiska frågor relaterade till borrning, rörelse av underjordiskt vatten, långsiktig produktion och miljöpåverkan. Varje framtida industri måste visa att stimulering av den geologiska reaktionen inte skapar oacceptabla risker eller kräver mer energi än vad vätet kan ge i gengäld.
Studien pekar dock på en potentiellt viktig fördel för Western Australia: geologin är redan känd för att innehålla stora mängder av mineralet som behövs för reaktionen. Delstaten har också decennier av erfarenhet av storskalig resursutveckling, vilket kan bidra till framtida prospektering om naturligt väte visar sig vara kommersiellt gångbart.
Upptäckterna bör därför ses som bevis på geologisk potential – inte som bevis på en ny energiindustri. Laboratorieresultaten visar att magnetit kan bilda väte under realistiska värme- och tryckförhållanden, och att bergartsstrukturen till stor del styr processen. Nästa stora test blir om forskarna kan återskapa användbara produktionshastigheter i verkliga underjordiska formationer.
Om detta kan uppnås säkert och ekonomiskt kan konsekvenserna bli betydande. Naturligt bildat väte kan bli ett annat alternativ i övergången till lågutsläppsenergi – samtidigt som Western Australia får en ny användning för geologiska formationer som redan är kända för sina järnresurser.
