對(duì)于那些難以通過直接電氣化實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的行業(yè)而言，氫能正逐漸成為低碳轉(zhuǎn)型的核心支柱。

這些行業(yè)包括鋼鐵冶煉、化肥與甲醇生產(chǎn)，以及長途貨運(yùn)。在新西蘭，上述行業(yè)的碳排放量約占全國總排放量的17%。盡管氫氣被視為替代化石燃料的理想方案，但若要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；娲?，新西蘭每年需生產(chǎn)60萬至100萬噸氫氣。而在這一進(jìn)程中，生產(chǎn)低碳?xì)錃獾某杀窘Y(jié)構(gòu)成為決定性的因素。

目前，利用可再生電力電解水制取的“綠色氫氣”，其市場價(jià)格每公斤已超過12新西蘭元。雖然部分長途運(yùn)輸公司已開始布局綠氫領(lǐng)域，但對(duì)于重工業(yè)或大規(guī)?；どa(chǎn)來說，這一價(jià)格依然昂貴得令人望而卻步。對(duì)于這些行業(yè)而言，能源轉(zhuǎn)型的經(jīng)濟(jì)可行性臨界點(diǎn)通常被認(rèn)為在每公斤4至5美元左右。

面對(duì)高昂的成本障礙，新西蘭或許擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢去探索一種更具價(jià)格競爭力的選擇——“天然氫”或稱地質(zhì)氫。這種由地球內(nèi)部自然產(chǎn)生的能源，在特定地質(zhì)條件下會(huì)儲(chǔ)存在地下儲(chǔ)層中，為工業(yè)脫碳提供了新的想象空間。

世界各地的研究人員和能源企業(yè)已開始將目光投向天然氫。馬里共和國的一個(gè)氣田已經(jīng)提取出接近純凈的氫氣，這一突破性進(jìn)展迅速引發(fā)了美國、加拿大和澳大利亞政府的高度關(guān)注。

國際大型資源公司也表現(xiàn)出了濃厚的興趣。截至2023年底，全球已有40家公司致力于探索天然氫能。天然氫在地下富集的關(guān)鍵過程被稱為“蛇紋石化”，即水與富含鐵的超鎂鐵質(zhì)巖石發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)水分改變這些礦物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，會(huì)將二價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，并在該反應(yīng)過程中釋放出氫氣。

巖石中的鐵含量越高，產(chǎn)生的氫氣量就越可觀。在理想的壓力與溫度條件下，這些巖石具備以經(jīng)濟(jì)效益規(guī)模持續(xù)生產(chǎn)氫氣的潛力。實(shí)驗(yàn)室研究數(shù)據(jù)表明，每立方米含有合適富鐵礦物的超鎂鐵質(zhì)巖石，理論上最多可釋放0.6公斤氫氣。

新西蘭動(dòng)蕩的地質(zhì)演化史，為其賦予了某種獨(dú)特的資源稟賦。其地貌由多次重大的構(gòu)造碰撞事件塑造，山脈的劇烈隆升、活躍的板塊俯沖以及縱橫交錯(cuò)的深層地殼斷層，共同構(gòu)筑了天然氫形成與聚集的理想地質(zhì)環(huán)境。

目前，有四種極具潛力的地質(zhì)情境值得重點(diǎn)關(guān)注：

首先，在南北兩島，古老的超鎂鐵質(zhì)巖帶已從地殼深處隆起。在北島，許多此類巖層恰好位于主要工業(yè)中心下方，這意味著在氫氣消費(fèi)端附近進(jìn)行“按需制氫”并降低運(yùn)輸成本成為可能。

高溫地?zé)嵯到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)著地下水的強(qiáng)力循環(huán)，這種動(dòng)力機(jī)制能夠有效地從巖漿活動(dòng)中提取并輸送氫氣。

第三，在北島東海岸附近的希庫朗伊俯沖帶，太平洋板塊正深入新西蘭下方。隨著板塊下沉，包括蛇紋石化在內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)會(huì)持續(xù)產(chǎn)生甲烷與氫氣。該區(qū)域觀測到的泥火山、溫泉及局部氫氣滲漏現(xiàn)象，均是這一地質(zhì)進(jìn)程的有力證據(jù)。

最后，南島的主要斷層，如著名的阿爾卑斯斷層，充當(dāng)了引導(dǎo)水分進(jìn)入深層的通道，促使水與超鎂鐵質(zhì)巖石發(fā)生深度相互作用。

在峽灣地區(qū)，一個(gè)極具研究價(jià)值的地點(diǎn)已持續(xù)噴出氫氣含量高達(dá)76%的氣體長達(dá)40年以上。這是目前全球已知最為著名的天然氫氣滲漏點(diǎn)之一，充分證明了地下氫能儲(chǔ)量的存在。

這些因素共同構(gòu)成了新西蘭勘探天然氫能的底氣。長期以來，該國活躍的地質(zhì)活動(dòng)常被視為災(zāi)害隱患，但如今，這種不穩(wěn)定的地殼運(yùn)動(dòng)極有可能轉(zhuǎn)化成一種戰(zhàn)略性資源。

目前，科研界與工業(yè)界正聯(lián)手調(diào)查這些資源能否將氫氣成本壓低至每公斤4至5美元甚至更低。如果天然氫氣的商業(yè)可行性得到證實(shí)，新西蘭獨(dú)特的地質(zhì)條件將使其在全球新興能源版圖中占據(jù)領(lǐng)先地位。

伊恩·賴特

坎特伯雷大學(xué)海洋地質(zhì)學(xué)教授

安迪·尼科爾

坎特伯雷大學(xué)地球科學(xué)教授

保羅·維斯科維奇

新西蘭地球科學(xué)研究所地球物理學(xué)家