地球深處的「白色氫氣」：下一個能源革命的起點？

在尋找更多、更新、更清潔能源的過程中，一個幾乎未被開發的資源正在浮現：天然氫氣。與工業製程產生的氫氣不同，天然氫氣是透過地殼內正常發生的地質反應形成，意味著製造成本為零——儘管開採需要成本——且不排放任何二氧化碳或其他人為污染物。

大自然的免費能源工廠

目前氫氣主要用於石油精煉、製造肥料用氨氣，以及生產甲醇（可作為燃料和塑膠原料）。新興技術正讓氫氣成為汽車、飛機、船舶和工廠的可行燃料。全球氫氣需求預計將從2022年的約9000萬公噸成長到2050年的超過5億公噸。

能源研究者和產業界使用一系列顏色來描述各種氫氣來源。「灰色」和「藍色」氫氣是透過燃燒化石燃料製造，藍色氫氣結合了捕獲製程中產生二氧化碳的技術以減少排放。「綠色」氫氣來自再生能源驅動的電解，利用電力將水分解為氫氣和氧氣。「白色」或「金色」氫氣則自然存在於地下，可直接開採並只需最少的處理。

天然氫氣主要源於蛇紋石化作用——水與富含鐵質的超基性岩相互作用，釋放出氫氣。這種反應發生在全球各地的多樣環境中，包括海洋脊和大陸地層，如北美的中大陸裂谷。

全球探勘熱潮與技術挑戰

美國地質調查局估計，全球地下可能蘊藏超過5兆公噸的地質氫氣。儘管只有一小部分在技術和成本上可回收，但即使是總量的2%也將超過地球上所有已證實的天然氣儲量，足以滿足未來200年的預期需求。

然而，地球每年自然產生的氫氣僅1500萬至3100萬公噸——不到2050年預期年需求量的1%。因此，地質氫氣最好被視為一個非常龐大但最終有限的低碳能源來源。

目前只有馬利的布拉克布古村一處氫氣田商業化生產天然氫氣，每年供應數十噸氫氣為村莊供電。但探勘天然氫氣的企業數量急速增加，據Rystad Energy統計，從2020年的約10家增加到2023年底的約40家。

在美國，HyTerra的內馬哈計畫在堪薩斯州確認了地下氫氣濃度達90%以上和3%氦氣。氫氣濃度越高，回收就越高效且具成本效益。

經濟前景與現實考量

天然氫氣的經濟吸引力在於其簡單性。由於地質過程已經完成了生產工作，初步估計顯示開採成本可能是其他傳統氫氣生產技術的十分之一——甚至可能更低。

但這些數據是基於迄今發現的少量氫氣，可能無法代表未來大規模生產的表現。要滿足商業需求的產量，需要發現大型、高品質的氫氣聚集區。

將地質氫氣轉化為商業能源面臨嚴峻的科學和技術挑戰。由於氫氣分子尺寸小且與岩石中其他元素具反應性，地下氫氣的檢測和測量相當困難。如果發現的是與大量其他氣體混合的低濃度氫氣，分離和純化的成本可能高得令人卻步。

亞洲市場的機遇與挑戰

對於亞洲國家而言，天然氫氣的發展具有特殊意義。日本、韓國等氫能技術先進國家正積極投資氫能基礎設施，而中國大陸也將氫能列為戰略性新興產業。如果天然氫氣技術成熟，將為這些國家提供新的能源選擇。

然而，目前的探勘主要集中在美國、澳洲、加拿大和歐洲國家，亞洲地區的天然氫氣資源潛力仍待評估。這是否意味著亞洲國家在新一輪能源競賽中將再次面臨資源依賴的困境？