Ebben a hónapban kezdődnek meg a munkálatok a kanadai Saskatchewan tartományban, ahol gőzt és levegőt préselnek a Superb olajmező területén található, a felszín alatt 700 méterrel elterülő kb. 200 millió hordónyi viszkózus olajba, írja a Science tudományos szaklap. A projekt célja az, hogy ahelyett, hogy az olajat hozzák a felszínre, begyújtsák a földalatti réteget, aminek segítségével hidrogént és szén-dioxidot lehet így gyártani. A következő lépésben egy 3 millió dolláros próbaüzem keretében a kutat egy olyan membrán segítségével akarják lezárni, amely csak a tiszta hidrogént engedi majd a felszínre. A reakció során keletkező szén-dioxid, a vele együtt járó üvegházhatással együtt, a föld alatt marad az olajat hordozó rétegben.

A Proton Technologies nevű start-up szerint ezzel a megoldással az összes jelenlegi olajmező és tartalék felhasználhatóvá válik, miközben a szén-dioxid kibocsátást közvetlenül elkerüljük.

A hidrogén iránti kereslet egyre nő, hiszen a hidrogén felhasználható az energia és áramtermelés, a hőszolgáltatás és a közlekedés során is, és égése során csak vízgőz keletkezik. Jelenleg a hidrogén túlnyomó többségét földgázból állítják elő, ami jelentős mennyiségű szén-dioxid kibocsátással jár. Az alternatív megoldás a hidrogén gyártására az elektrolízis, amely viszont jelenleg még drága. A Proton Technologies szerint az ő megoldásuk jelentősen olcsóbb ennél, hiszen jelenleg nem vagy csak nagyon kis valószínűséggel kihasznált olajmezőket tesz gazdaságilag vonzóvá: egy valaki által feltárt de elhagyott olajmezőn lehet majd hidrogént gyártani vele. A Superb olajmezőt is egy csődbe ment vállalattól vásárolták fel.

Az Imperial College London vegyészmérnök professzora, Geoffrey Maitland, nagy híve a technológiának, amely tulajdonképpen az olajmezőt egy nagy, nyomás alatt álló kémiai reaktorként kezeli. Szerinte "a kémiai folyamat jól ismert és bizonyított eljárás a föld felett. A nagy kérdés az, hogy miként fogják ezt kontrolláltan véghezvinni a mélyebb rétegekben."

Az olajipar az elmúlt évtizedekben már kísérletezett az úgynevezett "tűz árasztási" (fire flooding) technológiával. Ennek során levegőt vagy tiszta oxigént nyomnak az olajat tartalmazó rétegbe, és azt begyújtva a tűz által keletkezett gázok és a magas hőmérséklet segítségével nyomják az olajat, amely gyakran magas viszkozitású, bitumen állagú nehéz olaj az ilyen esetekben, a kitermelő kút irányába. A nyolcvanas években a kanadai Marguerite Lake olajmezőn használták ezt a megoldást, amely az olaj mellett jelentő mennyiségű hidrogént is termelt. Akkor a hidrogént csak mint melléktermékként volt számon tartva, nem érdekelte az olajvállalatot.

Egy 2011-es Fuel szaklapban megjelent cikkben az új, hidrogént termelésre koncentráló megoldást közölték először. A rétegbe nyomott gőz segítségével először felmelegítik a réteget kb. 250 °C-ra, ami után a levegő vagy oxigén lenyomása után az önmagától begyullad. A hőmérséklet hatására az olajban található nagyobb molekulák összetöredeznek, ez az úgynevezett "cracking" reakció, és kis mennyiségben hidrogén is keletkezik. Ha a hőmérséklet meghaladja az 500 °C-ot, a már jelenlévő vízgőzzel reagálva a reakció szintézis gázt (szén-monoxid és hidrogén keverékét) termel. Még több vízzel reagálva, a szintézis gázból szén-dioxid és hidrogén gyártható.

A nagy kérdés az, hogy vajon sikerül a földalatti réteg hőmérsékletét 500 °C felé növelni az olaj begyújtása után, ami sokak szerint komplikált és nem könnyen kontrollálható reakció. A vállalat szerint ha nem is érik el az 500 °C-os hőmérsékletet, a reakció akkor is lezajlik, de lassabban. "Persze, hogy szeretnék ilyen magas hőmérsékletet elérni, de alacsonyabban is lehet érdemleges mennyiségű hidrogént gyártani" nyilatkozta a vállalat vezetője.

A második nagy kérdés az, hogy miként fogják a hidrogént a szén-dioxidtól és már nem kívánt melléktermékektől elválasztani. A Proton Technologies jelenlegi választása egy palládium membrán alapú elválasztási folyamatra esik. Ennek segítségével a hidrogén a palládium membránba atomjaira szakadva tud átdiffundálni a membrán egyik oldaláról a másikra, nagyon tiszta hidrogént eredményezve. A fő gond a palládium membrános megoldással — az árán felül — a viszonylagos érzékenysége a mechanikus behatásokra, már a "normális", föld feletti alkalmazások terén is. Azt, hogy egy ilyen elválasztási eljárás hogyan fog működni a föld alatt, senki nem tudja előre megjósolni.

Egyelőre a Proton Technologies a föld felett, a kitermelő kútra kötve fogja használni a palládium membrános elválasztási módszert, és az elválasztott szén-dioxidot egyszerűen kiengedik a levegőbe. Nagyjából 50 millió dolláros befektetésre várnak ahhoz, hogy a közvetkező kísérlet során a membránt a föld alatt a kút mélyén helyezhessék el. A vállalat emellett levegő elválasztási modulokat is akar vásárolni, hogy az ezzel gyártott oxigén segítségével magasabb hőmérsékletet tudjanak elérni az olajat tartalmazó rétegben.

A következő hónapokban szeretnének kereskedelmi nagyságrendben hidrogént gyártani a az olajmezőn. A gazdasági számítások szerint a hidrogén várható gyártási költsége valahol 10 és 50 dollár cent kilogrammonkénti áron lesz, ami jelentősen kevesebb mint bármelyik jelenlegi előállítási módszer fajlagos ára.