ไฮโดรเจนจากใต้พื้นโลก: การแข่งขันเพื่อค้นหาเชื้อเพลิงสะอาดที่อยู่ใต้เท้าเรา

จากเหตุระเบิดโดยอุบัติเหตุไปจนถึงไข้ทางธรณีวิทยา

ไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดในจักรวาล และเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติภายในโลกเมื่อแร่ธาตุที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลักทำปฏิกิริยากับน้ำ ซึ่งเป็นกระบวนการทางธรณีเคมีที่เรียกว่า การเกิดเซอร์เพนไทน์

เป็นเวลาหลายสิบปีแล้วที่นักธรณีวิทยาส่วนใหญ่เชื่อว่า แม้จะผลิตไฮโดรเจนได้ด้วยวิธีนี้ โมเลกุลขนาดเล็กของมันก็จะหลุดรอดออกไปอย่างรวดเร็วผ่านรอยแตกในหิน ทำให้ไม่สามารถสะสมจนกลายเป็นแหล่งสำรองที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้

ทัศนคตินั้นเริ่มเปลี่ยนไปในปี 1987 เมื่อคนงานขุดบ่อน้ำในมาลีไปเจอแหล่งก๊าซไฮโดรเจนธรรมชาติเข้าโดยบังเอิญ ทำให้เกิดระเบิดรุนแรงจนสามารถพัดบุหรี่ที่ติดอยู่บนริมฝีปากของคนที่ยืนอยู่ใกล้ๆ กระเด็นไปได้ บ่อน้ำที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญนั้นถูกนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าให้กับหมู่บ้านทั้งหมู่บ้านในเวลาต่อมา

จากนั้น ภาพรวมก็ค่อยๆ ชัดเจนขึ้น ในช่วงต้นทศวรรษ 2020 นักวิทยาศาสตร์ เริ่มตีพิมพ์งานวิจัยที่ประเมินว่าแหล่งสำรองไฮโดรเจนใต้ดินสามารถตอบสนองความต้องการพลังงานของโลกได้นานหลายร้อยปี

ภาพถ่าย: สถานที่ขุดเจาะสำรวจก๊าซไฮโดรเจนที่ดำเนินการโดยบริษัท Vema Hydrogen ในประเทศแคนาดา

ในเดือนมกราคมปี 2025 สำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) ได้เผยแพร่แผนที่สำรวจศักยภาพของไฮโดรเจนทางธรณีวิทยาฉบับแรกที่ครอบคลุมพื้นที่แผ่นดินใหญ่ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญที่บ่งบอกถึงการเปลี่ยนผ่านจากทฤษฎีสู่ภาคสนาม

แผนที่นี้ไม่ได้ยืนยันปริมาณสำรองที่สามารถนำมาใช้ได้ แต่เป็นการวางรากฐานทางวิทยาศาสตร์อย่างเป็นระบบครั้งแรกสำหรับบริษัทต่างๆ ในการเริ่มต้นวางแผนการเจาะสำรวจ พื้นที่ที่มีศักยภาพมากที่สุด ได้แก่ ตอนกลางของสหรัฐอเมริกาและชายฝั่งตอนกลางของรัฐแคลิฟอร์เนีย

เมื่อไม่กี่สัปดาห์ก่อน ในเดือนพฤษภาคม ปี 2026 นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโตรอนโตได้ตีพิมพ์ผลงานในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences ว่าชั้นหินโบราณที่อยู่ลึกใต้ประเทศแคนาดากำลังปล่อยไฮโดรเจนออกมาตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นหลักฐานใหม่ที่บ่งชี้ว่าโลกอาจมีแหล่งพลังงานสะอาดขนาดใหญ่ที่ยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์

บริเวณที่มีความเข้มข้นของไฮโดรเจนสูงที่สุด พบได้ในทางตอนเหนือของรัฐออนแทรีโอ รัฐควิเบก รัฐนูนาวุต และดินแดนตะวันตกเฉียงเหนือ ซึ่งตรงกับพื้นที่ที่อุดมไปด้วยนิกเกล ทองแดง และเพชรของแคนาดา

สองเส้นทาง สู่จุดหมายปลายทางเดียวกัน

ภาคธุรกิจกำลังรับมือกับปัญหานี้ด้วยกลยุทธ์คู่ขนานสองแบบ

กลยุทธ์แรกเกี่ยวข้องกับการค้นหาแหล่งไฮโดรเจนที่มีอยู่แล้วใต้ดิน คล้ายกับการสำรวจน้ำมันและก๊าซ บริษัทชั้นนำและลงทุนมากที่สุดในปัจจุบันคือ Koloma ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองเดนเวอร์ รัฐโคโลราโด

บริษัท Koloma ก่อตั้งขึ้นในปี 2021 และได้รับเงินทุนกว่า 400 ล้านดอลลาร์สหรัฐจากนักลงทุนหลายราย รวมถึง Amazon, United Airlines และ Breakthrough Energy Ventures ของ Bill Gates บริษัทได้เจาะบ่อสำรวจไปแล้ว 3 บ่อในรัฐไอโอวา และกำลังเจาะบ่อที่สี่ โดยมุ่งเน้นที่พื้นที่ Vincent Dome ในเขต Webster County ซึ่ง USGS เคยบันทึกความเข้มข้นของไฮโดรเจนสูงในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 นอกจากนี้ บริษัทยังได้เริ่มดำเนินการเจาะบ่อทดสอบครั้งแรกในเขต Canyon County รัฐไอดาโฮ โดยมีเป้าหมายที่ชั้นหินบะซอลต์ที่มีธาตุเหล็กสูงใกล้เมือง Notus

บริษัท HyTerra จากออสเตรเลีย กำลังค้นหาไฮโดรเจนและฮีเลียมพร้อมกันในรัฐแคนซัสและเนแบรสกา อย่างไรก็ตาม ความเป็นจริงทางธรณีวิทยาซับซ้อนกว่าแบบจำลองเสมอ บริษัทต่างๆ พบไฮโดรเจนในบ่อในช่วงแรก แต่ต้องการเวลามากขึ้นในการประเมินว่าก๊าซจะไหลในอัตราที่สูงพอสำหรับการสกัดเชิงพาณิชย์หรือไม่ นี่เป็นปัญหาที่คุ้นเคยจากยุคแรกๆ ของการสำรวจน้ำมัน นั่นคือการเจาะบ่อจำนวนมากก่อนที่จะพบแหล่งน้ำพุ

กลยุทธ์ที่สองซึ่งมีความกล้าหาญกว่า คือการกระตุ้นกระบวนการใต้ดินอย่างเป็นระบบ โดยไม่รอให้ธรรมชาติสร้างไฮโดรเจนขึ้นมาเอง นี่คือแนวทางที่บริษัท Vema Hydrogen ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพในควิเบก ประเทศแคนาดา นำมาใช้

ที่เหมืองเธตฟอร์ด – ซึ่งครั้งหนึ่งเคยเป็น "เมืองหลวงแห่งแร่ใยหิน" ของโลก ก่อนที่เหมืองจะปิดตัวลงเนื่องจากปัญหาสุขภาพ – บริษัทเวมาได้เจาะบ่อทดสอบสองบ่อ แต่ละบ่อลึกกว่า 300 เมตร ลงไปในชั้นหินโอฟิโอไลต์ที่ก่อตัวขึ้นเมื่อกว่า 400 ล้านปีก่อน เป้าหมายคือการสูบน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วเข้าไปในชั้นหินที่มีธาตุเหล็กสูงเพื่อเร่งกระบวนการเกิดเซอร์เพนไทน์ ทำให้เกิดไฮโดรเจนขึ้นเองโดยปราศจากมลพิษ

ปิแอร์ เลวิน ซีอีโอของเวมา เปรียบเทียบกระบวนการนี้กับ “สูตรลับ” ที่ได้รับการปรับปรุงแก้ไขผ่านการทดลองในห้องปฏิบัติการมานานหลายปี นั่นคือ การผสมผสานที่แม่นยำของอุณหภูมิ ความดัน ตัวเร่งปฏิกิริยา และคุณลักษณะของหินแต่ละชนิด เวมาตั้งเป้าที่จะเริ่มการผลิตขนาดใหญ่ในปี 2028 โดยมีเป้าหมายที่จะลดต้นทุนของไฮโดรเจนให้ต่ำกว่าไฮโดรเจนที่ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล

มีศักยภาพสูง แต่ก็มีความท้าทายสำคัญเช่นกัน

แม้จะมีความเสี่ยง แต่สิ่งที่ดึงดูดเงินทุนร่วมลงทุนให้เข้ามาสำรวจใต้พื้นโลกเพื่อค้นหาไฮโดรเจนมากที่สุดก็คือ ราคาที่ปฏิวัติวงการ จากการคำนวณของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ พบว่า ไฮโดรเจนจากพลังงานความร้อนใต้พิภพแต่ละกิโลกรัมสามารถผลิตได้ในราคาต่ำกว่า 1 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัม ซึ่งถูกกว่าไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติ และเป็นเพียงหนึ่งในหกของราคาไฮโดรเจน "สีเขียว" จากแหล่งพลังงานหมุนเวียนในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม ศักยภาพที่ยิ่งใหญ่ไม่ได้หมายความว่าเส้นทางจะราบรื่น ผู้เชี่ยวชาญอิสระได้ระบุความเสี่ยงทางเทคนิคมากมาย เช่น ไฮโดรเจนอาจรั่วไหลผ่านรอยแตกในหินก่อนที่จะถูกเก็บรวบรวม จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ใต้ดินอาจบริโภคไฮโดรเจนก่อนที่จะถูกสูบขึ้นมา การสูบน้ำเข้าไปในหินอาจทำให้ชั้นหินขยายตัว นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของพื้นผิว หรือแม้แต่แผ่นดินไหวขนาดเล็ก การค้นหาแหล่งไฮโดรเจนตามธรรมชาติมีความท้าทายตรงที่ไม่มีวิธีใดที่จะรู้ได้อย่างแน่ชัดว่ามีอะไรอยู่ใต้พื้นผิว นอกจากการเจาะสำรวจ ซึ่งมักมีราคาแพงและอาจล้มเหลวได้

อุปสรรคอีกประการหนึ่งที่ซับซ้อนกว่านั้นคือ ข้อมูลทางธรณีวิทยาที่ดีที่สุดส่วนใหญ่อยู่ในมือของบริษัทเอกชนที่ต้องการเก็บรักษาไว้เป็นความลับ ซึ่งอาจทำให้กระบวนการ ค้นพบ ทั้งหมดช้าลง เจฟฟรีย์ เอลลิส นักธรณีเคมีจาก USGS กล่าวอย่างตรงไปตรงมาว่า หากต้องการเร่งความคืบหน้า ฝ่ายต่างๆ จำเป็นต้องแบ่งปันข้อมูลซึ่งกันและกัน มิเช่นนั้น ด้วยอัตราความเร็วในปัจจุบัน จะต้องใช้เวลาหลายสิบปีในการประเมินศักยภาพที่แท้จริงของแหล่งพลังงานนี้

หน่วยงานภาครัฐทุกระดับในสหรัฐอเมริกากำลังเริ่มตระหนักถึงความสำคัญของประเด็นนี้ ผู้ว่าการรัฐมิชิแกนได้สั่งให้หน่วยงานของรัฐศึกษาไฮโดรเจนจากชั้นหินใต้ดินและระบุอุปสรรคในการพัฒนา กองทัพอากาศสหรัฐกำลังสำรวจความเป็นไปได้ในการใช้ไฮโดรเจนจากชั้นหินใต้ดินเป็นแหล่งพลังงานสำหรับฐานทัพ อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมนี้ยังไม่ได้รับการสนับสนุนทางการเงินจากรัฐบาลกลางอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ช่องทางการผลิตไฮโดรเจนสะอาดอื่นๆ ได้รับเงินสนับสนุนหลายพันล้านดอลลาร์

ความท้าทายไม่ได้จำกัดอยู่แค่การสกัดเท่านั้น ไฮโดรเจนนั้นขนส่งและจัดเก็บได้ยากมาก ซึ่งหมายความว่าแหล่งไฮโดรเจนทางธรณีวิทยาใดๆ ก็ตามจะต้องถูกนำไปใช้ให้ใกล้แหล่งกำเนิดมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ มีหลายทางเลือกที่กำลังพิจารณาอยู่ เช่น การแปลงไฮโดรเจนเป็นเมทานอลเหลวสำหรับเรือ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอุตสาหกรรมการขนส่งที่อยู่ภายใต้แรงกดดันอย่างมากในการลดการปล่อยมลพิษ แต่ไม่สามารถใช้แบตเตอรี่ได้ การนำไปใช้ผลิตเชื้อเพลิงที่ยั่งยืนสำหรับการบิน หรือการจัดหาให้กับโรงงานเหล็ก โรงงานปุ๋ย หรือศูนย์ข้อมูลในท้องถิ่น

สถานีเติมเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในกรุงวอร์ซอ ประเทศโปแลนด์ ภาพถ่าย: Wodnesprawy

ตามที่ปิแอร์ เลวิน กล่าวไว้ สถานการณ์ที่ทะเยอทะยานที่สุดคือการใช้ไฮโดรเจนจากใต้ดินเพื่อสังเคราะห์มีเทนเทียมรูปแบบหนึ่ง ซึ่งสามารถใช้ทดแทนก๊าซธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและการทำความร้อน โดยเป็นการทดแทนในปริมาณหลายสิบล้านตันต่อปี แม้ว่านั่นยังคงเป็นเป้าหมายที่อยู่ไกลออกไป แต่การทดลองที่กำลังดำเนินการอยู่ใต้ดินในควิเบก ไอโอวา แคนซัส ไอดาโฮ และโอเรกอน กำลังรวบรวมหลักฐานเพิ่มเติมทุกวัน

อเล็กซิส เทมเพิลตัน ศาสตราจารย์ด้านธรณีเคมีแห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ ผู้ทำการวิจัยด้านวิศวกรรมไฮโดรเจนในโอมาน ซึ่งเป็นที่ตั้งของหินโอฟิโอไลต์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก สรุปว่า: เมื่อสองปีก่อน ทุกอย่างยังเป็นเพียงทฤษฎี แต่ในปัจจุบัน คำถามไม่ใช่ว่าการผลิตไฮโดรเจนใต้ดินเป็นไปได้หรือไม่ แต่เป็นว่าจะสามารถทำได้ในราคาที่ต่ำพอที่จะแข่งขันได้ในตลาดหรือไม่

นั่นคือคำถามที่ทุกคนในอุตสาหกรรมเหมืองแร่กำลังเร่งหาคำตอบอยู่