Laboratoriummetingen van gemalen kwarts suggereren dat aardbevingen enorme hoeveelheden waterstof onder de grond genereren. Daarmee is het mogelijk een energiebron voor het leven onder de grond – en voor ons.
Aardbevingen kunnen enorme hoeveelheden waterstof in de planeet genereren door rotsen te breken die vervolgens reageren met watermoleculen. Deze waterstof zou een onontdekte energiebron kunnen zijn voor het leven diep onder de grond en voor mensen die het gas willen winnen als alternatieve brandstof.
De afgelopen jaren is er een explosieve hoeveelheid belangstelling ontstaan voor het vinden van grote ondergrondse voorraden waterstofgas als schone brandstof. Voor het grootste deel hebben bedrijven die naar deze voorraden zoeken zich gericht op ‘geologische waterstof’. Deze vorm van waterstof ontstaat door water dat ofwel reageert met ijzerrijk gesteente – een proces dat serpentinisatie wordt genoemd – of wordt gesplitst door radioactieve mineralen.
Stop op mRNA-onderzoek vertraagt de ontwikkeling van goedkope medicijnen
MRNA is niet alleen een vaccintechnologie, je kunt er ook de beste en duurste medicijnen ter wereld voor iedereen betaalbaar mee maken.
Reactief kwarts
Geoloog Nicolas Lefeuvre van de Grenoble Alpes-universiteit in Frankrijk en zijn collega’s werden nieuwsgierig naar andere mechanismen om het gas te genereren nadat ze hoge concentraties waterstof hadden gemeten in bodemmonsters uit de Pyreneeën. Ze konden de bron niet verklaren. Eén mogelijk mechanisme is de verbrijzeling van silicaatmineralen door aardbevingen. ‘Als je de silicaat-zuurstofbinding verbreekt, ontstaat er een zeer reactief [kwartsoppervlak] dat kan reageren met water om waterstof en een vrije radicaal te produceren’, zegt Lefeuvre. De reactie vindt plaats in slechts enkele seconden nadat het gesteente is gebroken.
Andere onderzoekers hebben eerder voorgesteld dat deze ‘mechanoradicale’ reactie waterstof zou kunnen opleveren. Er is ook al waterstof gemeten in bodems boven een aantal actieve breuken. Maar nog niemand had de totale hoeveelheid waterstof berekend die op deze manier gegenereerd zou kunnen worden.
Miljoenen tonnen waterstof
Om een betere schatting te krijgen, gebruikten Lefeuvre en zijn collega’s een kogelmolen, een apparaat dat gesteente kan afbreken, om stukjes kwarts met een variërend silicagehalte in water te pletten. Vervolgens maten ze de hoeveelheid waterstof die vrijkwam. Door de snelheid van de kogelmolen te veranderen, konden ze simuleren hoe het kwarts zou breken tijdens aardbevingen.
Op basis van deze metingen schatten ze dat aardbevingen van meer dan magnitude 4 op de schaal van Richter in een willekeurig jaar bij elkaar opgeteld maar liefst 29 miljoen ton waterstofgas zouden kunnen produceren. Dat is een maximale schatting en berust op een paar grote aannames, zoals dat elke breuk volledig bedekt is met kwarts. Maar het suggereert dat aardbevingen wel eens een even grote bron van waterstofgas zouden kunnen zijn als de andere watersteenreacties. En het wijst erop dat breuken een goede plek zouden kunnen zijn om naar waterstofvoorraden te zoeken, zegt Lefeuvre.
‘Misschien zit een deel van deze waterstof opgesloten in het breukvlak’, zegt hij. ‘In sommige gevallen kun je ook een soort gesteente vinden dat evaporiet heet en dat een zeer goede afsluiting vormt voor waterstof.’ De volgende stap van het team is het testen van waterstofproductie uit gesteenten die bestaan uit verschillende combinaties van mineralen, zegt Lefeuvre.
Rigoureuze studie
Geochemicus Geoffrey Ellis van de US Geological Survey, die onlangs een kaart publiceerde met meest waarschijnlijke locaties van geologische waterstofafzettingen in de Verenigde Staten, zegt dat dit de ‘meest rigoureuze’ studie van mechanoradicale waterstof is die hij heeft gezien. Maar hij is sceptisch over de waarschijnlijkheid dat breuken waterstofafzettingen vormen. ‘Er beweegt per definitie veel vloeistof op deze plekken’, zegt hij. ‘Het zal moeilijk zijn om hier veel waterstof op te vangen.’
Of mensen nu wel of niet een manier vinden om deze waterstof uit aardbevingen te oogsten, volgens Lefeuvre zouden microben die diep in de bodem leven het nu al kunnen gebruiken als energiebron. Ze zouden ‘gevoed kunnen worden door waterstof die tijdens een aardbeving wordt geproduceerd.’
