Как засекреченный стартап с инвестициями от Билла Гейтса ищет топливо будущего
Прошло 37 лет с тех пор, как подземный угольный пожар вынудил семью Тома Дарры покинуть свой дом в городке Сентрейлия в штате Пенсильвания. Спустя десятилетия пожар, начавшийся еще при президенте Кеннеди, так и не прекратился: пламя проникает через разломы в угольной породе, а в атмосферу выбрасываются двуокись углерода и токсичный сероводород, превращая Сентрейлию в город-призрак. Это одна из самых продолжительных экологических катастроф в истории Соединенных Штатов.
Стену кабинета 41-летнего Дарры в Университете штата Огайо украшает фотография Сентрейлии за несколько лет до пожара. Он преподает геологические дисциплины и является одним из главных мировых экспертов по новой разновидности подземной энергии, которая может радикально ускорить отказ от разрушающих планету ископаемых видов топлива, ― это так называемый «геологический» водород. В больших количествах его находят вдоль стыков тектонических плит: там складываются идеальные условия для того, чтобы самый легкий элемент на Земле оставался в чистейшей газообразной форме.
«Он есть на каждом континенте, ― говорит Дарра. ― Масштабы имеющихся месторождений поражают воображение».
Точно так же его поражает и потенциал усмирения надвигающейся климатической катастрофы, которую уже невозможно не замечать из-за все более аномально жаркой погоды, проливных дождей и смертоносных ураганов. Все потому, что самый распространенный во Вселенной химический элемент не связан с углеродом и на фоне любых других типов топлива отличается самой высокой удельной энергоемкостью по весу. Однако его подземная разновидность остается пока неизученной, и ее коммерческим освоением никто еще не занимался.
Руководство стартапа Koloma из Денвера полагает, что нашло способ воплотить эту идею в жизнь. Соучредитель фирмы Дарра, имя которого указано в 16 патентах на обнаружение и эффективное извлечение водорода, рассчитывает на то, что в будущем мы будем бурить землю в поисках водорода так же, как сейчас добываем нефть и газ. Компания, основанная два года назад и до сегодняшнего дня работавшая в режиме секретности, бурит свои первые скважины на Среднем Западе, а породы и образцы газа из них исследует в лаборатории Дарры в Колумбусе, чтобы определить, в каких именно месторождениях водород самый обильный и чистый. Стартап получил инвестиции на сумму $91 млн от таких инвестиционных фондов, как Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса, Energy Impact Partners, Evōk Innovations, Prelude Ventures и Piva Capital ― благодаря им проект к настоящему моменту стал самым хорошо финансируемым в отрасли.
Сейчас мир потребляет около 100 млн т водорода в год, и, согласно расчетам Goldman Sachs, этот рынок оценивается более чем в $120 млрд. Бóльшая часть сырья добывается из природного газа; в ходе этого процесса выделяется углерод. В основном водород используется для переработки нефти, изготовления удобрений, химических реагентов и производства пищевых продуктов. Тем не менее власти США считают, что элемент может играть куда более важную роль источника экологически чистой энергии и транспортного топлива, и вливают в соответствующие инициативы огромные деньги. В законе об инфраструктуре 2021 года на проекты с чистым водородом было выделено около $9,5 млрд, а в прошлогодний закон о снижении инфляции включены налоговые льготы на безуглеродное топливо в размере $3 за килограмм.
По мнению ученых вроде Дага Уикса, руководителя Агентства передовых исследований в области энергетики (ARPA-E) при Министерстве энергетики США, «геологический» водород является основной новейшей альтернативой ископаемому топливу. Koloma и инвесторы видят в этом большие деньги: аналитики Goldman Sachs полагают, что к 2030-му годовой оборот водородного рынка вырастет вдвое, до $250 млрд, и превысит $1 трлн к 2050 году. В 2022 году на способность элемента стать «швейцарским армейским ножом» в области чистой энергетики намекал в своем блоге Билл Гейтс.
Раньше сооснователи Дарра, генеральный директор Пит Джонсон и директор по развитию бизнеса Пол Харрака, свою компанию со СМИ не обсуждали. Когда именно начнется коммерческая эксплуатация, ни один из них не говорит. Но если руководители Koloma окажутся правы, бизнес сможет приносить десятки миллиардов долларов уже в ближайшее десятилетие.
Все больше и больше людей узнают о том, что под землей имеются обширные месторождения безуглеродного источника энергии без запаха и цвета и что в отличие от нефти, газа и угля, горящего под родным городом Дарры, его запасы постоянно возобновляются. Такой внезапный поворот вселяет большую надежду, особенно с учетом того, что катастрофические последствия изменения климата, которое спровоцировано деятельностью человека, отрицать становится все сложнее.
Эксперт в сфере энергетики Майкл Уэббер, преподаватель машиностроения в Техасском университете в Остине, полагает, что под землей запросто могут быть скрыты триллионы килограммов водорода, хотя сколько именно можно добыть дешево, пока неизвестно. Уэббер занимает должность технического директора во вкладывающемся в Koloma инвестиционном фонде Energy Impact Partners, комментировать сотрудничество со стартапом он отказался.
«Килограмм водорода стоит один доллар. Так что если его запасы составляют триллион килограмм, это на $1 трлн, и какую-то часть можно успешно извлечь, ― поясняет он. ― Это достаточно много, чтобы сказать: «Хорошо, это интересно».
«Все дело в породе»
Чистым энергоносителем водород называют уже несколько десятилетий, но к настоящему моменту он не реализовал свой потенциал. Стоит лишь пропустить водород через топливный элемент, и вы получите экологически чистую энергию: генерируется электричество, а единственным побочным продуктом оказывается простая вода. Водород можно использовать в качестве газообразного или жидкого безуглеродного топлива для грузовиков, автобусов, автомобилей и даже кораблей и поездов, а также для стационарных электрогенераторов. Но работать с ним весьма непросто. Это легчайший элемент периодической таблицы, обычно встречающийся в природе в сочетании с другими элементами типа кислорода, углерода и серы. Водород может течь по трубопроводам, как природный газ, но также сильно их изнашивает и приводит к протечкам. А еще вещество легко воспламеняется, и его необходимо загонять в баллоны и хранить при очень низкой температуре, что требует дополнительных энергозатрат.
Инициативы правительства США на миллиарды долларов вращаются прежде всего вокруг «зеленого» водорода, добытого из воды и возобновляемых источников, либо «голубого» водорода, извлеченного из природного газа, но при условии захвата и невыпуска в атмосферу побочного продукта в виде углерода. Однако в Koloma убеждены, что «геологический» водород (его еще называют «белым» или «золотым») будет гораздо более дешевой и менее энергозатратной разновидностью экологичного топлива.
Компания ожидает, что геологический водород и готовящееся производство будут соответствовать закону об инфраструктуре и подпадут под требования для получения льгот на производство чистого водорода. Соучредитель Харрака, бывший гонщик NASCAR, отвечающий за операционную деятельность Koloma и отношения стартапа с государственными органами, говорит, что «геологический» водород пользуется «широкой поддержкой в обеих партиях, поскольку дает возможность генерировать чистую энергию из полностью внутренних источников, создавая при этом рабочие места и финансируя городское обустройство».
Как и старатели в годы золотой лихорадки, считавшие, что нашли золотую жилу, или бурильщики, предвкушающие нефтяной фонтан, Koloma не хочет делиться с конкурентами местами поисков и разработок. Основатели стартапа говорят лишь, что первые точки находятся на Среднем Западе, а со временем рассматривается возможность выхода за пределы США. Natural Hydrogen Energy и HyTerra, два более мелких конкурента Koloma, готовят собственные пробные скважины в Небраске и Канзасе вдоль 1930-километровой Среднеконтинентальной рифтовой системы, тектонического разрыва, проходящего через центр Северной Америки. Koloma освоение этого района не подтверждает.
«Мы фокусируемся не только на тех местах, где, по нашему мнению, имеется необходимый вид газа и нужный тип породы, но и на локациях, которые могут стать источниками в коммерческих масштабах, ― утверждает Джонсон, опытный инвестор сферы энергетики, ранее возглавлявший компанию Monolith Materials, которая извлекает водород из природного газа. ― Все дело в породе... в том, сколько в ней содержится газа и как он будет идти через эту породу. Это бесконечный процесс изучения камня».
«Кто-то не думает»
Том Дарра напоминает старшеклассника-футболиста и рестлера, которым он когда-то был, но, по словам Уэббера, является «геохимиком мирового класса». В его лаборатории в Университете штата Огайо, прилегающей к южной овальной аллее вуза, полно масс-спектрометров, чувствительного измерительного оборудования, специальных сосудов и обернутых в фольгу больших и маленьких трубок. Кроме старой фотографии Сентрейлии, здесь висит портрет сварливого генерала Второй мировой войны Джорджа Паттона с любимой цитатой Дарры: «Если все думают одинаково, значит, кто-то не думает».
Предприниматель изучает природный водород примерно 15 лет и в рамках геологических миссий объездил весь мир, побывав в Африке, Европе, Австралии и других регионах, чтобы удостовериться в существовании этого ресурса и определить условия его появления. Благодаря этому опыту Дарра увлекся геологическими чудесами Эфиопии ― так сильно, что изначально назвал компанию Lalibela Labs в честь древнего города c высеченными в камне церквями по образу и подобию старого Иерусалима.Позже фирму переименовали в Koloma по названию местности Колома, где находилась лесопилка Саттера и где с другого геологического открытия в 1848 году началась золотая лихорадка в Калифорнии.
«Из Сентрейлии я уехал не на поиски природного водорода, ― говорит он за ланчем в пивной тенистого пригорода Колумбуса. ― Но сейчас уже понятно, что думал об этом всегда».
С привлеченным финансированием, геологической экспертизой Дарры по направлениям поиска, включая разработанный в Университете штата Огайо патент на применение спутников и методики лазерного построения изображений по технологии LiDAR на базе машинного обучения для осуществления подробного анализа перспективных площадок, а также благодаря руководителям вроде операционного директора Кэрри Худак, геолога и эксперта по бурению скважин, которая курировала крупные нефтегазовые проекты для Anadarko Petroleum, фирма Koloma уверена в том, что станет ключевым игроком отрасли.
По словам Эрика Туна, технического руководителя Breakthrough Energy Ventures и бывшего преподавателя химии в Университете Дьюка, стартап «сформировал невероятное преимущество в плане интеллектуальной собственности благодаря уникальной технологии, а также инструментам ИИ».
Есть и побочное преимущество добычи водорода: зачастую в тех же самых подземных резервуарах встречается крайне ценный гелий, то есть в перспективе Koloma сможет зарабатывать сразу на двух газах. Согласно оценке Геологической службы США на 2022 год, гелий продается примерно по $10 950 за тысячу кубометров.
«Мысль о том, что в одном месте можно добывать два ресурса, захватила многие умы», ― говорит Дарра.
«Годы, а не десятилетия»
Начало активного освоения и добычи силами различных компаний и даже старт новой программы под эгидой Министерства энергетики (гранты предприятиям и университетам на исследования и поиск способов увеличения объемов водорода из подземных резервуаров) означают, что коммерческая реализация «геологического» водорода уже не за горами.
«Речь о годах, а не десятилетиях», ― утверждает Уэббер.
В настоящее время приблизительно 40% производимого во всем мире водорода добывается из угля ― по сравнению с извлечением из природного газа данный процесс сопряжен с бóльшими выбросом углерода и загрязнением окружающей среды. Как говорит Уэббер, в ближайшей перспективе это создает существенный спрос для компаний-поставщиков экологически чистого водорода.
«Видов целевого использования водорода существует огромное множество, и простой заменой самых грязных способов его производства дело не ограничивается, ― рассуждает эксперт. ― Даже если вы считаете, что водородный сектор расти не будет (хотя я сам считаю, что в ближайшие 20 лет он увеличится в десять раз), для сбыта экологически более чистого водорода существует довольно большой рынок».
Как бы там ни было, Koloma не спешит выходить на открытый рынок, потому что он пока еще не совсем готов.
«Единственные крупные потребители водорода ― это перерабатывающие и аммиачные заводы. Так что, если мне известно расположение больших залежей водорода, необходимо дожидаться установления отраслевых рынков, ― подтверждает Джонсон. ― Сейчас мы выстраиваем производственные цепочки и постараемся подгадать коммерческий запуск под момент, когда спрос на водород достигнет пиковых величин».
Влияние на окружающую среду
Водород очень легко воспламеняется и под высоким давлением может быть взрывоопасен (достаточно вспомнить крушения дирижабля «Гинденбург» и космического шаттла «Челленджер»), но бурение с целью его добычи вряд ли спровоцирует такое же бедствие, какое постигло Сентрейлию. Все потому, что полости с водородом, находящиеся на глубине десятков метров под землей, не имеют выхода к кислороду. Угольный пожар вроде того, что бушует под родным городом Дарры, горит ближе к поверхности и подпитывается кислородом из воздуха.
Ученый уверен, что вдобавок к безуглеродности добыча природного водорода будет отличаться меньшим потреблением воды, нежели обычно требуется для извлечения нефти и газа, и еще менее серьезными будут риски для окружающей среды.
«Бензин стал популярен не потому, что людям хотелось загрязнять экологию. Он стал популярен, поскольку это был очень емкий энергоресурс, который можно получить с небольшого участка земли при низких энергозатратах, ― рассказывает Дарра. ― Все преимущества «геологического» водорода становятся очевидны, если брать в расчет выровненную стоимость, углеродный след, использование земли или воды. Причем это сопоставимо с объемами водорода, которые мы в состоянии вывести на рынок».
Уэббер признается, что когда только начинал изучать «геологический» водород пять лет назад, он поразил его воображение, и добавляет, что с ним все предельно очевидно.
«Земля всегда дает ответы, если открыть разум и искать, ― подытоживает инвестор. ― Земля дает нам энергию ветра, солнца, морских волн и рек, дает нам нефть, газ, уголь, торф и коровий навоз. Почему бы не дать нам еще и водород? В каком-то высоком философском смысле это очень даже логично».
Перевод Антона Бундина