De energiebron onder onze voeten die de wereld 200 jaar van energie kan voorzien

Technologie

Slechts 2% van de waterstofreserves onder het aardoppervlak zou genoeg zijn om ons twee eeuwen lang niet afhankelijk te laten zijn van fossiele brandstoffen.

Een nieuwe studie, gepubliceerd door onderzoekers van de US Geological Survey (USGS), beweert dat er mogelijk triljoenen tonnen waterstof begraven liggen in rotsen en afzettingen onder het aardoppervlak. Wetenschappers geloven dat slechts een klein percentage van die waterstof onze beschaving eeuwenlang van energie zou kunnen voorzien. Onderzoekers geven echter toe dat nog niet bekend is waar deze reserves zich bevinden.

Waterstof is een van de meest veelbelovende energiebronnen voor onze toekomst. Deskundigen zeggen dat het ons zal helpen om de energiecrisis te verlichten en dat het een essentieel hulpmiddel is om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Het is een schone energiebron die voertuigen kan aandrijven, industriële processen kan aandrijven en elektriciteit kan opwekken.

Tot voor kort wist de wetenschap niet dat waterstof zich van nature onder het aardoppervlak ophoopt . Dit gas ontstaat door chemische reacties in rotsen wanneer watermoleculen (H₂O) worden gesplitst in waterstof en zuurstof.

“Mijn hele carrière lang is het paradigma geweest dat waterstof er is, dat het geproduceerd wordt, maar dat het een heel klein molecuul is, zodat het gemakkelijk ontsnapt door kleine poriën, scheuren en rotsen,” legt Geoffrey Ellis, een petroleumgeochemicus bij de USGS en hoofdauteur van de nieuwe studie die onlangs gepubliceerd is in het tijdschrift Science Advances, uit aan LiveScience . “Er zijn eigenlijk tientallen natuurlijke processen die waterstof kunnen genereren, maar de meeste genereren zeer kleine hoeveelheden.

Slechts 2 procent is nodig

De onderzoekers denken dat het grootste deel van de waterstof onder onze voeten te diep of te ver uit de kust ligt om te kunnen worden ontsloten. Bovendien zijn sommige van deze reserves te klein om op een economisch rendabele manier te exporteren.

Het nieuwe onderzoek geeft echter aan dat, ondanks deze beperkingen, de totale hoeveelheid waterstof onder het oppervlak zo groot is dat een klein percentage daarvan genoeg is om de mensheid eeuwenlang te voeden.

De onderzoekers hebben berekend dat de planeet ongeveer 6,2 biljoen ton (5,6 biljoen metrische ton) waterstof in rotsen en ondergrondse afzettingen herbergt. Dit is ongeveer 26 keer de hoeveelheid olie waarvan bekend is dat deze ondergronds blijft (1,6 biljoen vaten, die elk ongeveer 0,15 ton wegen).

Het team beweert dat slechts twee procent van deze waterstofreserves – gelijk aan 124 miljard ton (112 miljard metrische ton) gas – “alle waterstof zou leveren die we nodig hebben om naar netto nul [koolstof] te gaan voor een paar honderd jaar,” zegt Ellis. De energie die vrijkomt bij die hoeveelheid waterstof is ongeveer twee keer zo groot als de energie die is opgeslagen in alle bekende aardgasreserves op aarde, aldus het onderzoek.

Onderwater waterstoffabrieken

Veel wetenschappers geloven dat de eerste cellen ontstonden op extreme plaatsen zoals de zeebodem of hete rotsen diep in de aardkorst. Daar produceerden hydrothermale bronnen – ondergrondse scheuren waaruit geothermisch heet water stroomt – waterstof. De reactie tussen waterstof en koolstofdioxide zorgde ervoor dat micro-organismen konden gedijen ondanks de totale duisternis en de omstandigheden in deze extreme omgevingen.

Waterstof is de brandstof die nodig is om de reactie te laten plaatsvinden, maar hoe cellen in staat zijn geweest om de energie ervan te oogsten was tot voor kort een raadsel. Wetenschappers ontdekten dat de cellen eerst de elektronen van de waterstof energetisch omhoog moeten duwen. “Het is alsof je een rivier vraagt om bergopwaarts te stromen in plaats van bergafwaarts, dus de cellen hebben technische oplossingen nodig,” legt Max Brabender uit, een van de auteurs van de nieuwe studie, die beweert dat dit gas ook een sleutelrol speelde als brandstof voor de moleculen waaruit het leven is ontstaan.

Om de loop van deze energierivier te veranderen, activeren cellen een proces dat elektronenbifurcatie wordt genoemd , waarbij ze de twee elektronen in waterstof langs verschillende paden sturen. Eén ervan gaat ver bergafwaarts en zet een katrolachtig (of hevelachtig) mechanisme in werking dat het andere elektron energetisch bergopwaarts kan trekken. Hoe een energetisch bergopwaartse reactie in de vroege evolutie kon werken zonder het bestaan van enzymen of cellen, is echter nog een raadsel dat zeer moeilijk op te lossen is.

“Verschillende theorieën hebben voorgesteld hoe de omgeving energetisch bergopwaarts elektronen naar ferredoxine [een biologische elektronentransporter] geduwd zou kunnen hebben vóór het ontstaan van het forken van elektronen,” legt William F. Martin, een andere hoofdauteur van het onderzoek, uit. “We hebben een proces geïdentificeerd dat niet eenvoudiger kon zijn en dat werkt onder natuurlijke omstandigheden bij hydrothermale bronnen.

Mila

Hallo, ik ben Mila! Ik schrijf met liefde artikelen vol handige tips en lifehacks om jouw leven eenvoudiger te maken!

It swaentsje