如果沒有任何
碳排放的氫氣可以像石油天然氣一樣從地殼中開采出來，那么整個世界的碳中和進程都將會因此而改變。
這可能不會是一種奢望。比爾蓋茨投資的初創公司Koloma，正在美國中西部開采天然氫，并計劃根據《通貨膨脹減少法案》IRA的生產稅收抵免申請補貼。
什么是天然氫，它和天然氣有何區別？在能源轉型的當下，天然氫又有著怎樣重要的意義？
何為天然氫？
1987年，馬里首都巴馬科西北55公里處的村莊Bourakébougou里，鉆井工人正在一口干井旁邊抽煙。突然一股澎湃的氣流從100多米深的洞里涌出。這股氣流遇到香煙的火星就被點燃，一下子爆裂開來。
幸運的是，這個倒霉的工人只是被燒傷，而沒有被炸死。人們花費數周時間才把大火撲滅，順便把涌出了妖風的井給封上。
直到2012年，人們才最終確定Bourakébougou村莊下面蘊藏著的是純度為98%的氫氣（其余2%是甲烷）。
氫是一種清潔、高效的能源，由于其燃燒后完全沒有二氧化碳排放，所以被認為是未來碳中和的終極能源解決方案。
但遺憾的是，氫并不是自然界中普遍存在的物質，現在人類需要通過化石能源或者電解水制備氫氣。這一過程會釋放出大量的碳排放，減少了氫的經濟性和環境友好性。
天然氫，顧名思義是從自然界中直接開采而非人為從其他化合物中制取而得，屬于一次能源。與氫氣相比，天然氫無需人工制取，成本低，能夠降低氫氣需求對于
電力系統壓力。
這似乎顛覆了一直以來大家對于“氫氣不來自于自然界”的傳統認知。
實際上人類早已發現了天然氫的存在。20世紀70年代以來，全球已在海底和陸地上發現了近百處天然氫滲漏和逸出案例。水與巖石相互作用產生天然氫的機制已被科學界印證。
目前在學術界關于天然氫的產生有以下幾種理論：輻射分解、蛇紋
石化、深藏氫。不管是哪種理論，都認為天然氫存在于地殼深層，通過分解或者水巖作用等被釋放出來。
但是，天然氫在地表深處生成后因為氫氣的性質并非穩定存在，氫氣在斷層和縫隙中移動很快，可以通過巖石擴散也可以被巖石層的微生物消耗。這也是天然氫雖然早已被發現，但并沒有引起更廣泛重視的原因之一。
作為一種特殊的一次能源，天然氫與天然氣雖然在能源屬性上相同，但二者之間的差別并非僅僅一字之差。
由于天然氣的構成元素中含碳，因此在釋放過程中，天然氣會產生二氧化碳，對環境的友好程度略遜一籌。因此從環境角度來看，天然氫比天然氣更具優勢。
近兩年來，天然氫開始受到越來越多的關注。除了比爾蓋茨投資的Koloma外，更多的天然氫信息，正在進入大眾的視野。
今年5月，法國在洛林礦盆地發現了高濃度的巨量天然氫，總儲量可能高達4600萬噸，是歐洲迄今為止發現的最大潛在天然氫，或改變歐洲能源的游戲規則，對歐洲乃至全球的能源轉型和低碳發展都有著重要的意義。
但理想總是比現實要美好。
困難重重
在馬里的Bourakébougou，加拿大Petroma公司一直在努力實現對天然氫的鉆探。在目前所完成的25口勘探井中，都發現了天然氫。
為了進一步推動這項研究，Petroma公司建立了一個試點發電廠。該發電廠由井口采集的天然氫驅動，并為附近村落供電。
這證明了天然氫在自然狀態下可以產生足夠規模且100％綠色的電力為房屋供電。根據初步測算，開采1kg天然氫的成本比當前人工制取氫氣的成本低2~10倍，這對未來的能源系統非常有吸引力。
根據測算，馬里Bourakébougou天然氫的成本有可能低至每公斤50美分。另一家西班牙天然氫勘探公司Helios Aragon的首席執行官Ian Munro表示，他的收支平衡成本最終可能在50到70美分之間。“如果它確實有效，它可能會徹底改變能源生產。”
但Bourakébougou的天然氫生產有其局限性。Petroma公司認為，這里開發深度淺而且天然氫純度極高（98%），因此成本可以大幅度下降。對于世界其他地方的天然氫來說，條件可能沒那么好。
目前的學者多認為天然氫深藏地下，因此大部分投資者認為是氫可以像石油和天然氣一樣被鉆井開采出來的，通過鉆到巖層下多孔巖石或不滲水巖層的氫儲層中進行開采。或者是對較淺層的斷裂的烴源巖儲層進行開采。第三種方法則認為可以通過向富含鐵的巖石中沖水也可能刺激氫氣的產生。
但是由于氫氣無色、無味、自身質量輕，溶解度小等的特點導致其不宜開采；而極易揮發遷移揮發的特性導致了獲得的濃度較低；較深層的存在使得常規地質勘探或化石能源開采難以獲得，因此需要研究新型完井技術……而目前還沒有形成較為成熟的開采技術，勘探設備的成本也高懸不下。因此天然氫的開采難度也隨之加大。
此外在開采過程中，由于氣體分析儀器較少設計氫傳感器，因此，天然氫的逸出量難以得到確切的統計。
雖然科學家對于現存的地殼中的天然氫估量有信心，但是其在地下的分布過于分散的現狀為開發利用增加了難度，降低了商業開發的現實可能性。
目前我們對地殼內氫氣性質和行為特性缺乏了解，總體來說天然氫賦存在多種地質環境中，來源廣泛，目前在全球范圍內只有少數地區發現其存在，以前蘇聯居多，其次是北美洲和歐洲。
天然氫展望
2021年，全球氫能需求達到9400萬噸，包含的能量相當于全球最終能源消耗的2.5%。
其中，大部分增長來自煉油和工業的傳統用途，新應用的需求增長到約4萬噸，較2020年增長了60%。據國際能源署發布，2030年全球氫能需求量有望突破1.3億噸。
為了減少對環境的影響，降低通過甲烷與蒸汽在高壓下反應或以其他方式使用化石燃料制成的“灰氫”的依賴度，全球大多數國家都將賭注壓在了利用可再生太陽能或風能，通過電解槽獲取的綠氫上。
而綠氫制取成本約為每公斤5美元，是灰氫的兩倍多。這使得更多生產者愿意采取其他替代能源。
氫能對于能源轉型的重要性已經無需贅述。但受困于經濟性，綠氫只能在氫能消費中占據十分有限的比例。
法國天然氫的發現一度引發整個歐洲的瘋狂。要知道，歐洲不僅對于天然氣有著極高的需求和進口依存度，而且也面臨著巨大的轉型和碳中和壓力。
歐洲一直在尋求多元化和低碳化的能源供應方式，以提高能源自給率和減少碳排放。氫能正是其中關鍵一環。
根據歐盟委員會的估計，到2030年，歐洲的氫需求將達到2400萬噸，到2050年將達到8000萬噸。這將為歐洲創造一個價值數百億歐元的新興
市場，為歐洲的經濟復蘇和長期增長提供動力。法國發現巨量天然氫儲量，將為歐洲提供了一個新的能源選擇。
目前全球許多國家都開始了尋找天然氫的活動， 除了偶然在非洲馬里開采出天然氫外， 澳大利亞、美國、巴西和法國等國家都開始了行動。除了先采用衛星圖像識別出地表有天然氫逸出的圓形、橢圓形極淺的洼地外， 還在這些區域部署了現場氫氣測量、地球物理調查等。
2013年， 美國成立了一家專門從事氫氣勘探的公司——天然氫能源公司（NH2E）， 2019 年，公司在內布拉斯加州Fillmore縣完成第一口天然氫探井，并成功提取了氫氣和氦氣。
2021年， 南澳大利亞能源和礦產部在南澳大利亞開始部署尋找天然氫項目， 并發布了氫勘探活動許可申請書。
中國對于綠氫也有著強烈的需求，天然氫的發展也自然會成為關注的焦點。不過目前針對天然氫，中國并未展開大規模的、系統的研究，更多的是將氫作為監測自然環境和油氣資源的參照。
而在針對油氣等其他礦物展開的勘探活動中，并沒有專門探測氫氣的存在，有氫氣檢測數據的鉆井更是少之又少。
如果連天然氫分布現狀未完全厘清，那么將天然氫作為能源而進行的工作尚需時日。
雖然目前國內對于天然氫能源的研究尚尚未走出實驗室，但是并不代表著在中國不存在天然氫。
從地質條件上來講，中國是具備天然氫存在的地理條件的。在中國也存在與世界各地發現天然氫區域特征相似的特殊地形。例如
江蘇盤石山的蛇紋石化作用區域、扶余— 肇東、濱州、呼蘭河等斷裂的斷層區域、煤盆地、溫泉區域等。
此外另有學者指出， 中國的沉積盆地、構造活躍區域及大陸裂谷地區具備發育高含量氫氣的地質條件，例如渤海灣盆地、渭河斷陷等。
一旦天然氫成功實現了規模化、經濟性的勘探開發，那么這對于化石能源、乃至整個世界的能源體系都有著重大的意義。也許那才是真正結束了“化石能源”時代的鐘聲。
不過全球對“氫氣系統”的認識尚處于早期階段， 我國更是處于認知尚淺的階段。或許更大程度地發展氫能應用，建立起安全、高效、可持續的氫能源體系，天然氫的勘探和開發可能也會獲得很大的發展。
