الهيدروجين من الأرض: السباق لإيجاد وقود نظيف تحت أقدامنا.

من الانفجارات العرضية إلى الحمى الطبقية.

الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، ويتشكل بشكل طبيعي داخل باطن الأرض عندما تتفاعل المعادن الغنية بالحديد مع الماء - وهي عملية جيولوجية كيميائية تسمى عملية السربنتنة.

لعقود من الزمن، اعتقد معظم الجيولوجيين أنه حتى لو تم إنتاج الهيدروجين بهذه الطريقة، فإن جزيئاته الصغيرة ستتسرب بسرعة عبر الشقوق الموجودة في الصخور، مما يجعل من المستحيل تجميعها في احتياطيات قابلة للاستغلال.

بدأ هذا التصور بالتغير عام 1987، عندما عثر حفاري الآبار في مالي على جيب من غاز الهيدروجين الطبيعي، مما تسبب في انفجار قوي لدرجة أنه أطاح بسيجارة من على شفتي شخص كان يقف بالقرب. وتم تسخير هذا البئر العرضي لاحقًا لتوليد الكهرباء لقرية بأكملها.

ومن هناك، بدأت الصورة تتضح تدريجياً. وبحلول أوائل العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، بدأ العلماء بنشر دراسات تقدر أن احتياطيات الهيدروجين الجيولوجية تحت الأرض يمكن أن تلبي احتياجات العالم من الطاقة لمئات السنين.

موقع حفر لاستكشاف الهيدروجين تديره شركة فيما هيدروجين في كندا. الصورة: فيما هيدروجين.

في يناير 2025، أصدرت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) أول خريطة جيولوجية لتوقعات الهيدروجين تغطي كامل الولايات المتحدة القارية - وهو إنجاز يمثل الانتقال من النظرية إلى الميدان.

لا تؤكد هذه الخريطة وجود احتياطيات قابلة للاستخراج، ولكنها توفر الأساس العلمي المنهجي الأول للشركات لبدء التخطيط لعمليات الحفر الاستكشافية. وتشمل المناطق الواعدة وسط الولايات المتحدة القارية وساحل كاليفورنيا الأوسط.

قبل بضعة أسابيع فقط، في مايو 2026، نشر علماء من جامعة تورنتو في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم أن طبقات الصخور القديمة الموجودة في أعماق كندا تطلق الهيدروجين بشكل طبيعي - وهو دليل جديد على أن الأرض قد تحتوي على مصدر هائل وغير مستغل للطاقة النظيفة.

توجد أعلى تركيزات الهيدروجين في شمال أونتاريو وكيبيك ونونافوت والأقاليم الشمالية الغربية - وهو ما يتزامن مع المناطق الغنية بالنيكل والنحاس والماس في كندا.

مساران، وجهة واحدة

تتعامل الشركات مع هذه المشكلة من خلال استراتيجيتين متوازيتين.

تتمثل الاستراتيجية الأولى في البحث عن جيوب الهيدروجين الموجودة مسبقًا تحت الأرض، على غرار التنقيب عن النفط والغاز. وتُعد شركة كولوما، ومقرها دنفر بولاية كولورادو، الشركة الرائدة والأكثر استثمارًا حاليًا.

تأسست شركة كولوما عام 2021، وحصلت على تمويل يزيد عن 400 مليون دولار من مستثمرين من بينهم أمازون، ويونايتد إيرلاينز، وشركة بريكثرو إنرجي فنتشرز التابعة لبيل غيتس. وقد أنجزت الشركة ثلاثة آبار استكشافية في ولاية أيوا، وتعمل حاليًا على حفر بئر رابعة، مع التركيز على منطقة فينسنت دوم في مقاطعة ويبستر، حيث سجلت هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية تركيزات عالية من الهيدروجين في سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي. علاوة على ذلك، تقوم الشركة أيضًا بنشر أولى آبارها التجريبية في مقاطعة كانيون بولاية أيداهو، مستهدفةً تكوينات البازلت الغنية بالحديد بالقرب من بلدة نوتوس.

تُجري شركة "هاي تيرا" الأسترالية عمليات بحث متزامنة عن الهيدروجين والهيليوم في ولايتي كانساس ونبراسكا. إلا أن الواقع الجيولوجي أكثر تعقيدًا من النماذج: إذ تجد الشركات الهيدروجين في الآبار في وقت مبكر، لكنها تحتاج إلى مزيد من الوقت لتقييم ما إذا كان الغاز يتدفق بمعدل كافٍ للاستخراج التجاري. وهذه مشكلة مألوفة منذ بدايات التنقيب عن النفط، حيث يتطلب الأمر حفر العديد من الآبار قبل العثور على نبع.

أما الاستراتيجية الثانية والأكثر جرأة، فتتمثل في تحفيز عملية إنتاج الهيدروجين تحت الأرض بشكل استباقي، بدلاً من انتظار الطبيعة لتكوينه. وهذا هو النهج الذي تتبعه شركة "فيما هيدروجين"، وهي شركة ناشئة في كيبيك، كندا.

في مناجم ثيتفورد، التي كانت تُعرف سابقًا بـ"عاصمة الأسبستوس" في العالم قبل إغلاقها لأسباب صحية، حفرت شركة فيما بئرين تجريبيين، يزيد عمق كل منهما عن 300 متر، في طبقة من الأفيوليت تشكلت منذ أكثر من 400 مليون سنة. وكان الهدف هو ضخ المياه المعالجة في طبقات الصخور الغنية بالحديد لتسريع عملية التَسْفُرْبِنْتِن، وبالتالي إنتاج الهيدروجين صناعيًا دون انبعاثات.

يشبّه بيير ليفين، الرئيس التنفيذي لشركة فيما، هذه العملية بـ"وصفة سرية" تمّ تطويرها عبر سنوات من التجارب المخبرية: مزيج دقيق من درجة الحرارة والضغط والمحفزات وخصائص كل نوع من أنواع الصخور. تهدف فيما إلى بدء الإنتاج على نطاق واسع في عام 2028، بطموح خفض تكلفة الهيدروجين إلى ما دون تكلفة الهيدروجين المُنتج من الوقود الأحفوري.

إمكانات كبيرة، ولكن أيضاً تحديات كبيرة.

على الرغم من المخاطر، فإنّ أكبر عامل جذب لرأس المال الاستثماري للغوص في باطن الأرض بحثًا عن الهيدروجين هو سعره الثوري. فبحسب حسابات وزارة الطاقة الأمريكية، يمكن إنتاج كل كيلوغرام من الهيدروجين الحراري الأرضي بأقل من دولار واحد للكيلوغرام، أي أرخص من الهيدروجين المستخرج من الغاز الطبيعي، وسدس تكلفة الهيدروجين "الأخضر" المستخرج من مصادر الطاقة المتجددة الحالية.

مع ذلك، لا يعني وجود إمكانات هائلة طريقًا ممهدًا. فقد أشار خبراء مستقلون إلى مجموعة من المخاطر التقنية: احتمال تسرب الهيدروجين عبر شقوق الصخور قبل جمعه؛ واحتمال استهلاك الكائنات الدقيقة التي تعيش تحت الأرض للهيدروجين قبيل ضخه؛ واحتمال تسبب ضخ الماء في الصخور بتمدد الطبقات الجيولوجية، مما يؤدي إلى تشوه سطح الأرض أو حتى حدوث زلازل طفيفة. أما في حالة البحث عن الرواسب الطبيعية، فيكمن التحدي في عدم وجود طريقة لمعرفة ما يكمن تحت السطح على وجه اليقين سوى الحفر، وهو إجراء مكلف في كثير من الأحيان وعرضة للفشل.

ثمة عائق آخر، أكثر شمولية، يتمثل في احتكار شركات خاصة لأفضل البيانات الجيولوجية، ما قد يُبطئ عملية الاكتشاف برمتها. وقد صرّح جيفري إليس، عالم الجيوكيمياء في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، بوضوح: إذا أُريد تسريع التقدم، فعلى الأطراف المعنية تبادل البيانات فيما بينها. وإلا، فبالوتيرة الحالية، سيستغرق الأمر عقودًا لتقييم الإمكانات الحقيقية لهذا المصدر الطاقي.

بدأت السلطات على جميع المستويات في الولايات المتحدة تُدرك أهمية هذه القضية. وقد أمر حاكم ولاية ميشيغان الوكالات الحكومية بدراسة الهيدروجين الأرضي وتحديد العوائق التي تحول دون تطويره. كما يبحث سلاح الجو الأمريكي إمكانية استخدام الهيدروجين الأرضي كمصدر للطاقة لقواعده. ومع ذلك، لم يحصل هذا القطاع حتى الآن على تمويل فيدرالي كبير، في حين حظيت قنوات إنتاج الهيدروجين النظيف الأخرى بمليارات الدولارات.

لا يقتصر التحدي على الاستخراج فحسب، فالهيدروجين معروف بصعوبة نقله وتخزينه، مما يعني ضرورة استهلاك أي رواسب هيدروجينية جيولوجية بالقرب من مصدرها قدر الإمكان. ويجري النظر في عدة خيارات: تحويل الهيدروجين إلى ميثانول سائل للسفن - وهو قطاع من صناعة النقل يواجه ضغوطًا هائلة لخفض الانبعاثات ولكنه غير قادر على العمل بالبطاريات؛ أو استخدامه لإنتاج وقود مستدام للطيران؛ أو تزويد مصانع الصلب المحلية، أو مصانع الأسمدة، أو مراكز البيانات به.

محطة لتزويد المركبات بالهيدروجين في وارسو، بولندا. الصورة: وودنسبراوي

بحسب بيير ليفين، يتمثل السيناريو الأكثر طموحًا في استخدام الهيدروجين الجيولوجي لتصنيع شكل من أشكال الميثان الاصطناعي الذي يمكن أن يحل محل الغاز الطبيعي تمامًا في الأغراض الصناعية والتدفئة، أي ما يعادل عشرات الملايين من الأطنان سنويًا. لا يزال هذا السيناريو بعيد المنال، لكن التجارب الجارية تحت الأرض في كيبيك، وأيوا، وكانساس، وأيداهو، وأوريغون تُراكم الأدلة يوميًا.

تلخص أليكسيس تمبلتون، أستاذة الكيمياء الجيولوجية في جامعة كولورادو بولدر والتي تجري أبحاثًا حول هندسة الهيدروجين في سلطنة عمان - موطن أكبر صخرة أفيوليت في العالم - قائلة: قبل عامين، كان كل هذا نظريًا للغاية؛ أما اليوم، فلم يعد السؤال هو ما إذا كان من الممكن إنتاج الهيدروجين تحت الأرض، ولكن ما إذا كان من الممكن القيام بذلك بتكلفة منخفضة بما يكفي لتكون قادرة على المنافسة في السوق.

هذا هو السؤال الذي يسعى الجميع في صناعة التعدين إلى الإجابة عليه.