जबकि वैश्विक ऊर्जा परिदृश्य औद्योगिक प्रक्रियाओं के माध्यम से स्वच्छ ईंधन के उत्पादन पर केंद्रित है, ब्राजील के शोधकर्ताओं ने अपने प्रयासों और उपकरणों को भूमिगत क्षेत्रों की ओर निर्देशित किया है। मुख्य ध्यान प्राकृतिक हाइड्रोजन, जिसे सफेद या भूवैज्ञानिक हाइड्रोजन भी कहा जाता है, का पता लगाना है, जो एक स्वच्छ ऊर्जा स्रोत है जो प्रदूषक उत्सर्जित नहीं करता है, क्योंकि इसके दहन से केवल जल वाष्प उत्पन्न होता है।
इस राष्ट्रीय प्रयास में, नेशनल ऑब्जर्वेटरी (ON) ने H2GEO परियोजना विकसित की है। यह पहल ब्राजीलियाई भूमिगत में प्राकृतिक हाइड्रोजन के वितरण की जांच करने, मानचित्रण करने और समझने के लिए परिष्कृत भूभौतिकीय तरीकों का उपयोग करती है।
हरे हाइड्रोजन के विपरीत, जिसके लिए नवीकरणीय बिजली का उपयोग करके पानी का इलेक्ट्रोलिसिस आवश्यक है, प्राकृतिक हाइड्रोजन पृथ्वी द्वारा आंतरिक रूप से उत्पन्न होता है। यह उच्च दबाव और तापमान की स्थिति में लौह युक्त खनिजों और भूमिगत पानी के बीच रासायनिक इंटरैक्शन या चट्टानों की प्राकृतिक विकिरण से होने वाले रेडियोलिसिस के माध्यम से उत्पन्न होता है।
ऊर्जा संदर्भ में, हाइड्रोजन को उसके 'रंगों' द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। प्राकृतिक हाइड्रोजन का एक महत्वपूर्ण लाभ इसकी लागत और स्थिरता में निहित है: इसे कारखानों में उत्पादित करने के बजाय निकालने के लिए केवल ऊर्जा की आवश्यकता होती है, ठीक वैसे ही जैसे प्राकृतिक गैस, लेकिन चूंकि इसके जलने से केवल जल वाष्प बनता है, इसलिए इसमें कोई प्रदूषक उत्सर्जन नहीं होता है।
आर्थर बेनेविडेस, एक भूभौतिकीविद्, शोधकर्ता और ON में स्नातकोत्तर प्रोफेसर, विस्तार से बताते हैं कि इस गैस में वर्तमान ऊर्जा मैट्रिक्स के लिए परिवर्तनकारी क्षमता है। उनके अनुसार, प्राकृतिक, या भूवैज्ञानिक, हाइड्रोजन पृथ्वी के आंतरिक भाग में भूवैज्ञानिक और जैविक प्रक्रियाओं द्वारा स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होने वाली गैस है, जिसका उत्पादन मुफ्त है। बेनेविडेस बताते हैं कि हाल की वैश्विक खोजें संकेत देती हैं कि यह संसाधन भूमिगत में उल्लेखनीय सांद्रता में मौजूद हो सकता है, जिससे कम कार्बन उत्सर्जन वाले नए ऊर्जा स्रोत के रूप में वैज्ञानिक रुचि बढ़ रही है, जो मौजूदा मैट्रिक्स के विविधीकरण में सहायता करता है।
बेनेविडेस इस बात पर जोर देते हैं कि भूवैज्ञानिक हाइड्रोजन तेजी से विस्तार वाले अनुसंधान क्षेत्र के रूप में स्थापित हो रहा है, जहां प्राकृतिक जनरेटर प्रक्रिया की निःशुल्क प्रकृति औद्योगिक हरे हाइड्रोजन की उच्च परिचालन लागतों की तुलना में एक महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धी अंतर प्रस्तुत करती है।
H2GEO परियोजना भूभौतिकीय तरीकों का उपयोग करती है जो पृथ्वी की पपड़ी का 'एक्स-रे' के रूप में कार्य करते हैं। ये उपकरण बिना तत्काल महंगे और गहरे ड्रिलिंग की आवश्यकता के मिट्टी की भौतिक विशेषताओं को मैप करने और गैस संचय के संकेतों की पहचान करने में सक्षम बनाते हैं।
ON के वैज्ञानिक ब्राजीलियाई भूमिगत में भूवैज्ञानिक हाइड्रोजन चक्र के तीन महत्वपूर्ण चरणों को स्पष्ट करने की कोशिश कर रहे हैं। आंतरिक तलछटी बेसिनों के अलावा, रियो डी जनेरियो राज्य में लागोस क्षेत्र H2GEO जांच के लिए एक रणनीतिक बिंदु बन गया है। आरारुअमा और मारिका जैसे शहरों में किए गए हालिया माप और प्रयोगों ने बड़े वैज्ञानिक मूल्य के भू-रासायनिक विसंगतियों का पता लगाया है।
फ्लोरिआना तटरेखा पर ध्यान केंद्रित करने की व्याख्या करते हुए, बेनेविडेस ने उल्लेख किया कि मारिका क्षेत्र में 2024 के एक लेख में बताई गई प्राकृतिक हाइड्रोजन बहिर्वाह से जुड़ी विसंगतियों की पहचान के बाद रुचि बढ़ी है। ब्राजील की भूवैज्ञानिक सेवा के सहयोग से नई भू-रासायनिक विश्लेषण किए गए, जिससे पूरे लागोस क्षेत्र में जांच का विस्तार हुआ और गैस के अन्य रिसाव स्थलों का पता चला। उनके लिए, ये प्रमाण संसाधन के पीढ़ी और परिवहन की सक्रिय भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं का सुझाव देते हैं, जिससे इस स्थान को हाइड्रोजन की गतिशीलता और भूमिगत संचय का अध्ययन करने के लिए एक प्राकृतिक प्रयोगशाला के रूप में मजबूत किया जाता है।
बेनेविडेस ने सूचित किया कि अध्ययन रियो डी जनेरियो और मिनास गेरैस के भूवैज्ञानिक प्रणाली को मैप करने के लिए उद्योग के समर्थन पर निर्भर करते हैं। नेशनल ऑब्जर्वेटरी में, एप्लीकेशन जियोफिजिक्स लैब के माध्यम से, पेट्रोनास द्वारा वित्त पोषित एक परियोजना ने पहले ही रियो डी जनेरियो और मिनास की भूवैज्ञानिक प्रणाली को समझने के लिए कई संग्रह किए हैं, जिससे लागोस क्षेत्र इन बहिर्वाहों से जुड़े हाइड्रोजन प्रणाली को समझने के लिए एक रणनीतिक पायलट क्षेत्र बन गया है।
लागोस क्षेत्र में जांच दर्शाती है कि सतह और उपसतह के भू-रासायनिक अध्ययन गैस के प्रवास मार्गों को कैसे परिभाषित कर सकते हैं। बहिर्वाहों की उपस्थिति - वे बिंदु जहां प्राकृतिक हाइड्रोजन भूमिगत से उभरता है - भूवैज्ञानिक प्रणाली में गैस परिसंचरण के बारे में सुराग प्रदान करती है।
संभावित भंडारों का मानचित्रण करने और अनावश्यक खुदाई के बिना हाइड्रोजन की गतिशीलता को ट्रैक करने के लिए, वैज्ञानिक भूभौतिकीय, भूवैज्ञानिक और भू-रासायनिक तरीकों के संयोजन का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया की तुलना एक चिकित्सा इमेजिंग परीक्षा से की जाती है, जहां शरीर के विभिन्न गुणों का विश्लेषण बिना आक्रामक हस्तक्षेप के किया जाता है।
बेनेविडेस के अनुसार, भूमिगत विश्लेषण विभिन्न प्रकार की चट्टानों और उनमें मौजूद तरल पदार्थों के बीच भौतिक मापदंडों में भिन्नताओं के माप पर निर्भर करता है। घनत्व, विद्युत चालकता, चुंबकत्व और यांत्रिक तरंग प्रसार में परिवर्तन गैस की उपस्थिति के संकेत प्रदान करते हैं।
आरारुअमा में, ON ने क्रस्ट से निरंतर डेटा एकत्र करने के लिए उन्नत इंस्ट्रूमेंटेशन स्थापित किया, जिसमें ड्रोन सर्वेक्षण, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरीके और निष्क्रिय भूकंपीय निगरानी शामिल है। बेनेविडेस ने समझाया कि अध्ययन भूभौतिकी, भूविज्ञान और भू-रसायन विज्ञान की पूरक तकनीकों को जोड़ता है, जिसमें मिट्टी के कंपन को मापने के लिए भूकंपीय सेंसर, चट्टानों की प्रतिरोधकता का आकलन करने के लिए इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरीके, ड्रोनों के साथ चुंबकीय सर्वेक्षण और मिट्टी और गैस के भू-रासायनिक विश्लेषण शामिल हैं।
शोधकर्ता ने इस बात पर प्रकाश डाला कि अंतर इन विश्लेषणात्मक पद्धतियों के संयोजन में निहित है। 'इन जानकारियों के एकीकरण से हमें भूमिगत का बहुत अधिक व्यापक दृष्टिकोण मिलता है जितना कि यदि हम केवल एक तकनीक का उपयोग करते हैं। इस प्रकार, इस सभी उपकरणों का उपयोग करके, हम अध्ययन क्षेत्र के क्षेत्र और प्राकृतिक हाइड्रोजन के गठन प्रणाली के बारे में ज्ञान को भी बढ़ाते हैं, लागोस क्षेत्र के मामले में।'
उपकरणों में, भूकंपीय सेंसर त्रि-आयामी मानचित्रण के लिए महत्वपूर्ण हैं। भारी शोर के कृत्रिम स्रोतों का उपयोग करने के बजाय, वे लगातार 'पर्यावरण शोर' को कैप्चर करते हैं। बेनेविडेस ने विस्तार से बताया कि निष्क्रिय भूकंप विज्ञान संभावित भूमिगत संरचनाओं का पता लगाने में मदद करता है। 'ये भूकंपीय सेंसर छोटे कंपन रिकॉर्ड करते हैं जो वातावरण में लगातार मौजूद होते हैं, जो प्राकृतिक घटनाओं और मानव गतिविधि दोनों द्वारा उत्पन्न होते हैं। इन रिकॉर्डों से, भौतिक सिद्धांतों और गणितीय तकनीकों का उपयोग करके, हम क्षेत्र की त्रि-आयामी छवियां बना सकते हैं, और ये छवियां हमें उन क्षेत्रों की पहचान करने में मदद करती हैं जहां चट्टानों के गुणों में परिवर्तन हुआ है, चाहे वह द्रव परिसंचरण या तापमान परिवर्तन या असंतुलन के कारण हो। यह हमें हाइड्रोजन से जुड़े भूवैज्ञानिक प्रणालियों के बारे में महत्वपूर्ण सुराग प्रदान करता है।'
ड्रोन, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक माप और भूकंपीय सेंसर के डेटा के एकीकरण से उच्च सटीकता वाले भूवैज्ञानिक मॉडल बनाने में मदद मिलती है, जिससे टेक्टोनिक दोषों की पहचान होती है जो कंड्यूट के रूप में कार्य करते हैं और छिद्रपूर्ण चट्टानें जो हाइड्रोजन के लिए जाल के रूप में कार्य करती हैं।
प्रारंभिक विश्लेषण और भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड मिनास गेरैस, सेआरा, टोकानटिन्स और रोराइमा जैसे राज्यों के तलछटी बेसिनों में प्राकृतिक हाइड्रोजन उत्सर्जन के अस्तित्व की ओर इशारा करते हैं। कुछ क्षेत्रों में, गैस स्वाभाविक रूप से सतह पर निकल जाती है, जिससे 'परी लोक' के रूप में जाने जाने वाले अवसाद बनते हैं। यदि H2GEO परियोजना ब्राजील में शोषण योग्य वाणिज्यिक भंडार की पुष्टि करती है, तो देश इस स्वच्छ और नवीकरणीय स्रोत के प्रत्यक्ष अन्वेषण में वैश्विक नेताओं में से एक बन सकता है। हालांकि, इस क्षमता को बाजार में बदलने के लिए विनियमन, परिवहन बुनियादी ढांचे के विकास और गहरी ड्रिलिंग के लिए निवेश आकर्षित करने में प्रगति की आवश्यकता है, जिसके लिए विश्वविद्यालय के काम, उत्पादक क्षेत्र और सरकार के बीच एकीकरण की आवश्यकता है।