Bất ngờ phát hiện những hồ chứa heli 'không carbon' khổng lồ

Tháp khoan dầu tại Luling, Texas, Mỹ. Ảnh minh họa: THX/TTXVN

Theo trang livescience, trước tình trạng thiếu hụt nguồn cung trầm trọng kéo dài, các nhà địa chất đã chuyển hướng tìm kiếm và bất ngờ phát hiện ra những hồ chứa heli "không carbon" khổng lồ. Những phát hiện này hứa hẹn tạo nên cuộc cách mạng cho ngành công nghiệp khí đốt, giúp giải tỏa cơn khát tài nguyên mà không gây hại cho môi trường.

Heli là nguyên tố phổ biến thứ hai trong vũ trụ nhưng lại cực kỳ khan hiếm trên Trái Đất. Nó tích tụ trong vỏ hành tinh thông qua quá trình phân rã phóng xạ kéo dài hàng tỷ năm của urani và thori. Vì tốc độ tái tạo chậm hơn rất nhiều so với tốc độ tiêu thụ, heli được xếp vào nhóm tài nguyên không thể tái tạo.

Ngày nay, vai trò của heli vượt xa những quả bóng bay trang trí; nó là thành phần làm mát không thể thay thế trong các lò phản ứng hạt nhân, tên lửa, máy chụp cộng hưởng từ (MRI) và là "máu" của ngành sản xuất chip bán dẫn cũng như máy tính lượng tử. Chính nhu cầu tăng vọt này đã đẩy chuỗi cung ứng toàn cầu đến giới hạn, trong khi phương pháp khai thác truyền thống lại để lại dấu chân carbon tương đương với tổng phát thải của cả một quốc gia công nghiệp.

Bước ngoặt đã đến khi các nhà khoa học thay đổi cách hiểu về cơ chế địa chất tích tụ heli. Thay vì dựa vào khí methan gây hiệu ứng nhà kính để vận chuyển heli từ lòng đất lên như các mỏ truyền thống, các hồ chứa mới được phát hiện lại sử dụng khí nitơ làm phương tiện vận chuyển. Nitơ sủi bọt và mang các nguyên tử heli đi xuyên qua lớp vỏ Trái Đất cho đến khi chúng bị giữ lại bởi các cấu trúc đá đặc biệt, tạo thành những "túi" khí heli tinh khiết với nồng độ cao chưa từng thấy.

Minh chứng rõ nét nhất cho bước tiến này là những khám phá chấn động từ Mỹ đến Châu Phi. Tại Tanzania, các nhà khoa học đã tìm thấy hồ chứa khí tại Lưu vực Đứt gãy Rukwa với nồng độ heli lên tới 10,4% vào năm 2016. Mới đây nhất, công ty Pulsar Helium đã khoan một giếng sâu 670 mét tại Minnesota (Mỹ) và phát hiện hồ chứa khí khổng lồ với nồng độ heli đạt mức kỷ lục 14,5%. Đây là con số không tưởng nếu so với ngưỡng khai thác thông thường chỉ 0,3% trong các mỏ khí đốt tự nhiên. Đặc biệt, các hồ chứa này hoàn toàn không chứa khí đốt hydrocarbon, đồng nghĩa với việc khai thác chúng sẽ sạch hơn rất nhiều.

Theo phân tích của giới địa chất, để hình thành được các mỏ "vàng khí" này cần sự hội tụ khắt khe của nhiều yếu tố tự nhiên. Đầu tiên, khu vực đó phải nằm trên nền đá cổ xưa hàng tỷ năm tuổi giàu urani và thori, như đá granit. Tiếp đó, cần có một nguồn nhiệt mạnh mẽ từ hoạt động núi lửa hoặc địa nhiệt để giải phóng heli khỏi cấu trúc tinh thể đá. Khí nitơ trong nước ngầm sau đó sẽ đóng vai trò như "xe vận chuyển" đưa heli đi lên, trước khi bị chặn lại bởi một lớp đá nắp không thấm khí nằm bên trên các lớp đá xốp chứa khí. Ví dụ điển hình là mỏ khí tại Minnesota nằm ngay trên Hệ thống Đứt gãy Giữa lục địa (MRS), một vết nứt vỏ Trái Đất cổ đại từng có hoạt động núi lửa dữ dội cách đây 1,1 tỷ năm.

Hiện tại, các dự án khai thác đang được gấp rút triển khai. Pulsar Helium đang tiến hành các bước kỹ thuật để xây dựng nhà máy tại Minnesota và mở rộng tìm kiếm sang vùng Đông Greenland, trong khi các hoạt động thám hiểm tại Tanzania cũng đang cho thấy những tín hiệu tích cực. Việc bổ sung nguồn cung nội địa từ các mỏ "không carbon" này không chỉ giúp giảm bớt tình trạng thiếu hụt mà còn giúp các quốc gia giảm sự phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu vốn tiềm ẩn nhiều rủi ro địa chính trị.

Mặc dù vậy, các chuyên gia vẫn đưa ra lời cảnh báo thận trọng. Giáo sư hóa học Nicholas Fitzkee tại Đại học Mississippi State nhấn mạnh rằng việc tìm thêm các mỏ mới chỉ là giải pháp tình thế cho cơn khát hiện tại. Vì heli là tài nguyên không tái tạo và con người chưa thể tổng hợp nhân tạo ở quy mô lớn, giải pháp bền vững duy nhất cho tương lai là phát triển các công nghệ tái chế hiệu quả và thiết kế những thiết bị tiêu thụ ít heli hơn, thay vì chỉ dựa vào việc khai thác tài nguyên từ lòng đất.

Thanh Tùng (TTXVN)