The search for natural hydrogen in Russia: the state of the problem and possible starting solutions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

By the time the decision was made (Rosstandart Order 07.07.2023 № 490-st) on the inclusion of hydrogen in the all-Russian classifier of minerals in Russia, research on the geological and economic analysis of the possibilities of industrial development of hydrogen resources had not been conducted. Moreover, fossil hydrogen has been studied extremely poorly. The current situation requires the accelerated development of a hydrogen search concept based on the scientific justification of the most promising regional areas of work. In the article, the authors present their vision of this problem and propose possible solutions. In particular, the necessity of organizing scientific and technological hydrogen polygons is argued, the tasks of which will include: (i) the development of theoretical ideas about the role of hydrogen in the evolution of the Earth; (ii) detailing the mechanisms of hydrogen localization in the geological environment; (iii) the development of criteria and methods for geological and economic assessment of hydrogen prospecting, exploration and production; (iv) conducting geological and commercial research at the most promising sites for the development and testing of methods for searching for deposits of hydrogen and related minerals.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. А. Abukova

Oil and Gas Research Institute Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: abukova@ipng.ru
Russian Federation, Moscow

Yu. A. Volozh

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: abukova@ipng.ru
Russian Federation, Moscow

D. S. Filippova

Oil and Gas Research Institute Russian Academy of Sciences

Email: abukova@ipng.ru
Russian Federation, Moscow

E. А. Safarova

Oil and Gas Research Institute Russian Academy of Sciences

Email: abukova@ipng.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Абукова Л. А., Волож Ю. А. Флюидодинамика глубокопогруженных зон нефтегазонакопления осадочных бассейнов // Геология и геофизика. 2021. Т. 62. № 8. С. 1069–1080. https://doi.org/10.15372/GiG2021132
  2. Абукова Л. А., Сафарова Е. А., Филиппова Д. С., Поднек В. Э., Кияченко Ю. Ф., Юдин И. К., Исаева Г. Ю., Мельник А. Д., Бевзо М. О. Гидрохимические и микробиологические процессы, сопровождающие гибридное хранение водорода и метана в водоносных горизонтах // Актуальные проблемы нефти и газа. 2023. № 3. https://doi.org/10.29222/ipng.2078-5712.2023-42.art14
  3. Исаев В. П. Термодинамические аспекты геохимии природных газов. Часть 2 // Иркутск: Издательство Иркутского университета, 1991. 192 с.
  4. Ларин В. Н. Гипотеза изначально гидридной Земли. М.: Недра, 1975. 100 с.
  5. Левшунова С. П. Водород и его биогеохимическая роль в образовании углеводородных газов в осадочных породах земной коры / Автореф. дис. … докт. геол.-мин. н. М.: МГУ, 1994. 40 с.
  6. Леин А. Ю., Богданов Ю. А., Сагалевич А. М. и др. Новый тип гидротермального поля на Срединно-Атлантическом хребте (поле Лост-Сити, 30 с. ш.) // Доклады РАН. Науки о Земле. 2004. Т. 394. № 3. С. 380–383.
  7. Трофимук А. А., Молчанов В. И., Параев В. В. Особенности геодинамических обстановок формирования гигантских месторождений нефти и газа // Геология и геофизика. 1998. Т. 39(5). № 5. С. 673–682.
  8. Пуха В. В., Нивин В. А., Мокрушина О. Д. Вариации концентраций молекулярного водорода в рыхлых отложениях Хибинского и Ловозерского массивов и их экзоконтактовых зон // Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2022. № 19. С. 312–317. https://doi.org/10.31241/FN S.2022.19.057
  9. Nazina T. N., Abukova L. A., Tourova T. P., Babich T. L., Bidzhieva S. K., Loiko N. G., Filippova D. S., Safarova E. A. Biodiversity and Potential Activity of Microorganisms in Underground Gas Storage Horizons // Sustainability. 2023. No. 15. 9945. https://doi.org/10.3390/su15139945
  10. Онежская палеопротерозойская структура (геология, тектоника, глубинное строение и минерагения) / Отв. ред. Л. В. Глушанин, Н. В. Шаров, В. В. Щипцов. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. 431 с.
  11. Соколов В. А. Геохимия природных газов. М.: Недра, 1971. 337 с.
  12. Патент РФ № 2316028C2. Способ поисков в недрах земли скоплений газообразных водорода и гелия // Кудрин И. В., ООО “Веттос”, МПКG01V 11/00 (2006.01)
  13. Федонкин М. А. Роль водорода и металлов в становлении и эволюции метаболических систем // Проблемы зарождения и эволюции биосферы (под ред. Э. М. Галимова). М.: Книжный дом “Либроком”, 2008. С. 417–437.
  14. Филиппова Д. С. Водород в геологической среде: особенности генерации и аккумуляции // SOCAR Proceedings. 2023. Special Issue No. 2. С. 6–13. http://doi.org/10.5510/OGP2023SI200885
  15. Aimikhe V., Eyankware O. E. Recent Advances in White Hydrogen Exploration and Production: A Mini Review // J. Energy Res. Rev. 2023. V. 13. No. 4. P. 64–79. http://doi.org/10.9734/jenrr/2023/v13i4272
  16. Lapi T., Chatzimpiros P., Raineau A., Prinzhofer A. System approach to natural versus manufactured hydrogen: An interdisciplinary perspective on a new primary energy source // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. No. 47(2). http://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.05.039
  17. Parnell J., Blamey N. Global hydrogen reservoirs in basement and basins // Geochemical Transactions. 2017. Issue 18. No. 2. https://doi.org/10.1186/s12932-017-0041-4
  18. Prinzhofer A., Cissé C. S. T., Diallo A. B. Discovery of a large accumulation of natural hydrogen in Bourakebougou (Mali) // International Journal of Hydrogen Energy. 2018. 43(42). P. 19315–19326. http://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.08.193
  19. Truche L., Jodin-Caumon M. C., Lerouge C. et al. Sulphide mineral reactions in clay-rich rock induced by high hydrogen pressure. Application to disturbed or natural settings up to 250◦C and 30 bar. // Chem. Geol. 2013. No. 351. Р. 217–228. http://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.05.025
  20. Zgonnik V. The occurrence and geoscience of natural hydrogen: Acomprehensive review // Earth-Science Reviews. 2020. No. 203. P. 103–140. http://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103140

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Thematic landscape of the subject area “natural hydrogen” (native/natural/geological/white/gold/hydrogen) based on the Scopus database for a 20-year period (VOSviewer software). Legend: 1 – biogenic sources; 2 – abiogenic sources; 3 – interaction with rocks; 4 – microbiological processes

Download (846KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The nature of hydrogen and methane accumulation in the waters of the suprasalt stage of the Caspian oil and gas province. 1 – methane content (% volume); 2 – hydrogen content (% volume); 3 – power-law averaging of methane content

Download (190KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Results of sequencing of formation water samples of the Shchyolkovskoye UGS and the growth of microbiological populations in these waters with additional hydrogen supply according to the authors' experimental data. 1 - addition of hydrogen during the experiment; 2 - sampling to determine the microbiological composition; (*) initial microbiological composition of the studied groups of microorganisms: methanotrophs (Marinobacter) - 92% (**) final microbiological composition of the studied groups of microorganisms: methanotrophs (Marinobacter) - 9%, methanogens (Methylophaga) - 8%, sulfate-reducing microorganisms (Desulfopila) - 9%, sulfur-oxidizing (Thiohalobacter, Thioalkalispiraceae) - 30%

Download (137KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparative evaluation of the X-ray diffraction pattern of a sandstone sample before (a) and after (b) exposure to hydrogen (mineral composition of sandstone: quartz – 94%, mica – 2%, dolomite – 1.1%, potassium feldspar – 2%, calcite – 0.6%, halite – 0.3%)

Download (638KB)
Indexing metadata
6. Рис. 5. Геофлюидодинамическая модель Астраханской платформы, в пределах которой возможно размещение научно-технологического полигона. Доминантный флюидоупор: 1 – границы, 2 – область распространения (мощность 4–8 км); 3 – соленосная толща мощностью 3–6 км; 4 – сульфатно-карбонатно-глинистый горизонт в основании соленосной толщи; автоклавная углеводородная система: 5 – область распространения, 6 – мощность 4–8 км; 7 – область потенциального водоронакопления

Download (467KB)
Indexing metadata

Note

Presented by Academician of the RAS M.F. Fedonkin August 19, 2024


Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences