Ученые из Университета Кюсю и исследовательского центра ENEOS Xplora предложили необычный способ получать «голубой» водород непосредственно в недрах нефтяных месторождений за счет остаточной нефти, которая обычно считается нерентабельной для добычи. Вместо того чтобы поднимать это сырье на поверхность и затем перерабатывать его на сложных установках, исследователи показали, что часть процессов можно перенести под землю и совместить их с уже известными технологиями повышения нефтеотдачи.
В основе предложенной концепции лежит внутрипластовое горение, дополненое новым элементом. После завершения мероприятий по увеличению нефтеотдачи в пласт закачиваются наночастицы минеральных добавок – оксида никеля (NiO) и гидроксида кальция (Ca(OH)₂). Затем в пласт подается кислород, чтобы поджечь часть оставшейся нефти. Выделяющееся тепло не является самоцелью: оно служит источником высокой температуры, при которой нефть газифицируется и разлагается с образованием метана и других легких газов, а затем вступает в реакции с водяным паром, образуя водород.
В лабораторных экспериментах ученые воспроизводили условия подземного пласта, нагревая смесь песка, нефти, воды и минералов в реакторе до температур от 400 до 800 °C. Оксид никеля при нагреве выделял кислород, что усиливало горение и повышало температуру системы. Одновременно образующийся металлический никель начинал работать как катализатор, ускоряя реакции паровой конверсии углеводородов и метана в водород. Такой эффект повышал выход H₂, но сопровождался ростом образования CO₂.
Гидроксид кальция действовал иначе. Он не только способствовал паровой конверсии, но и химически связывал образующийся углекислый газ, превращая его в твердый карбонат кальция (CaCO₃), который оставался в порах породы. В экспериментах с добавлением Ca(OH)₂ доля водорода в газовой смеси достигала 42%, что примерно на 9% выше, чем без минеральной добавки, при одновременном снижении концентрации CO2. Таким образом, этот минерал одновременно усиливал производство водорода и связывал углерод двумя атомами кислорода прямо в пласте.
Исследователи также показали, что при температуре около 800 °C удается преобразовать в полезное топливо (водород и метан) до 70% энергетического потенциала исходной нефти. Использование Ca(OH)₂ при этом заметно снижает углеродный след получаемого газа, что позволяет отнести такой продукт именно к категории «голубого» водорода.
В дальнейшем ученые предлагают перейти от лабораторных испытаний к экспериментам на полноразмерных кернах. Это необходимо, чтобы оценить, как минеральные частицы распределяются в реальной породе, не ухудшают ли они проницаемость пласта и насколько стабильно протекают реакции при пластовых давлениях и реальных потоках флюидов. Отдельной задачей остается подбор минимально необходимого количества Ca(OH)₂ и NiO, поскольку стоимость наночастиц пока остается одним из ключевых факторов, ограничивающих практическое применение предложенной технологии.
