Горные породы северо-западной Турции за свою геологическую историю могли произвести около 269 млн тонн природного водорода, из них около 13,5 млн тонн теоретически могут быть доступны для извлечения. К такой оценке пришел исследователь из турецкого Университета Чанаккале Онсекиз Март, впервые рассчитавший потенциал природного водорода на полуострове Бига. При этом речь пока идет не о разведанных запасах газа, а о количестве водорода, которое потенциально могло образоваться в местных породах.
Основным источником H₂ исследователь считает серпентинизацию – естественную химическую реакцию между водой и богатыми железом горными породами. Вода проникает в них по трещинам и взаимодействует прежде всего с оливином и пироксенами. Содержащееся в этих минералах двухвалентное железо окисляется с образованием магнетита, а часть водорода из воды высвобождается в виде молекулярного H₂. Таким образом водород может естественным образом образовываться в недрах без участия органического сырья.
Исследователь изучил два комплекса таких пород – Денизгерен и Тозлу. Наиболее перспективным оказался Денизгерен – вытянутый пояс длиной около 50 км и шириной от 2 до 5 км. Его породы серпентинизированы примерно на 70-90%, то есть значительная часть исходных минералов уже вступила в реакцию с водой. Кроме того, серпентинизация здесь происходила при температурах около 300-500 °C. Это частично совпадает с наиболее благоприятным для образования природного водорода температурным диапазоном – 200-400 °C, а пик образования H₂ приходится примерно на 315 °C.
Количество образовавшегося H₂ турецкий исследователь оценивал двумя способами. В первом случае он использовал результаты лабораторных экспериментов, показывающих, сколько водорода может выделяться из единицы массы породы при серпентинизации. Такой расчет дал для Денизгерена около 245 млн тонн H₂. Во втором случае ученый исходил из предполагаемого содержания железа в породах и рассчитывал количество водорода, которое могло выделиться при его окислении. Результат составил около 288 млн тонн. Среднее значение двух оценок (примерно 267 млн тонн) ученый принял в качестве основной оценки.
Потенциал Тозлу оказался значительно ниже – 2,5 млн тонн. Это связано с его геологической историей. В прошлом породы этого комплекса нагревались примерно до 675-880 °C. При таких температурах разрушается антигорит – один из минералов, образующихся при серпентинизации, поэтому значительная часть серпентинитов, способных участвовать в процессах образования H₂, была разрушена. В Денизгерене температуры были существенно ниже и лучше соответствовали условиям серпентинизации, поэтому на него приходится практически весь рассчитанный объем H₂.
Однако 269 млн тонн нельзя считать запасами месторождения: это расчетный объем водорода, который породы Денизгерена и Тозлу могли произвести за геологическое время. Значительная его часть могла давно уйти на поверхность по разломам. Более того, над Денизгереном пока не обнаружены надежные непроницаемые слои или другие геологические ловушки, способные удерживать H₂ под землей. Поэтому ученый использовал коэффициент извлечения в 5%, дающий оценку около 13,5 млн тонн потенциально доступного водорода. Однако и этот показатель условен: автор выбрал его в качестве консервативной оценки, заимствовав такой подход из нефтегазовой отрасли.
Сами расчеты также пока остаются предварительными. В частности содержание железа непосредственно в породах Денизгерена пока не измерялось, поэтому использовались данные по аналогичным породам из других регионов. Не до конца известны и размеры массива на глубине. Совокупность основных неопределенностей может изменить итоговую оценку примерно в 2,5-3 раза в ту или иную сторону, а рассмотренный в исследовании диапазон для Денизгерена составляет от 74 до 571 млн тонн H₂.
Исследование таким образом не утверждает о наличии на полуострове Бига крупного месторождения водорода, но показывает перспективность региона для его поисков. Следующим этапом, по мнению автора исследования, должны стать измерения H₂ в почвенном газе и подземных водах, анализ химического состава местных пород и изучение разломов. Эти работы позволят определить, продолжается ли образование водорода сегодня, куда он перемещается и существуют ли под землей ловушки, в которых газ способен накапливаться в промышленных объемах.
