كشف أول تقنية لإنتاج الهيدروجين الأخضر تجاريًا

محمد عبد السند

2023-09-13

0 2٬759

كُشِفت مؤخرًا أول تقنية لإنتاج الهيدروجين الأخضر تجاريًا، بحسب وصف الخبراء والعلماء في إحدى الجامعات الأميركية التي تعمل بشكل مكثّف على عدد من التقنيات المتعلقة بالطاقة النظيفة.

وفي السنوات الأخيرة، يبرز الهيدروجين الأخضر بوصفه ناقل الطاقة المستقبلي، لتحقيق إزالة الكربون عالميًا والوفاء بالالتزامات المناخية بحلول عام 2050، المبينة في اتفاقية باريس للمناخ 2015، إلى جانب تحقيق أمن الطاقة.

ووفق تقديرات وكالة الطاقة الدولية، نما الطلب العالمي على استعمال الهيدروجين وقودًا بواقع 3 أضعاف منذ عام 1975، ووصل إلى 70 مليون طن سنويًا في عام 2018.

وتتويجًا للجهود المبذولة في هذا المسار "الأخضر"، طوّر العلماء من جامعة كولورادو الأميركية طريقة جديدة وفاعلة لإنتاج الهيدروجين الأخضر، أو ما يُطلق عليه "الغاز الاصطناعي الأخضر،" وفق ما أورده موقع سايتيك ديلي SciTechDaily الأميركي المتخصص.

وتمهد تلك التقنية المثيرة الطريق أمام ظهور إستراتيجية "خضراء" باستهلاك الكهرباء في قطاعات حيوية، مثل النقل وتصنيع الصلب وإنتاج الأمونيا.

تقنية لإنتاج الهيدروجين الأخضر

تركز الدراسة الجديدة التي نُشرت مؤخرًا في مجلة "جويل Joule" العلمية على إنتاج الهيدروجين الأخضر أو الغاز الاصطناعي الأخضر (خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون يمكن تحويله إلى أنواع وقود مثل البنزين والديزل والكيروسين).

ووضع فريق جامعة كولورادو البحثي حجرَ الأساس لما يمكن أن يصبح أول طريقة ذات جدوى تجارية لإنتاج هذا الوقود، باستعمال الطاقة المتجددة استعمالًا كاملًا.

وربما يساعد ذلك المهندسين على إنتاج الغاز الاصطناعي الأخضر بطريقة أكثر استدامة.

ويوضح الإنفوغرافيك أدناه -من إعداد منصة الطاقة المتخصصة- أنواع الهيدروجين حسب طريقة الإنتاج:

الهيدروجين

يقول أحد المؤلفين للدراسة الجديدة، الباحث المشارك في الهندسة الكيميائية والبيولوجية "كينت وارن": إن "ما أفكر فيه هو ما أرجو أن تجده عندما تذهب يومًا ما إلى محطة التزود بالوقود، من خيارات متاحة أمامك خالية من الرصاص، أو حتى خالية جدًا من الرصاص، والإيثانول".

وتابع: "ثم يكون هناك خيار إضافي ممثَّل بالوقود الشمسي، وأعني به الوقود المستمد من ضوء الشمس والمياه وثاني أكسيد الكربون.. يحدونا الأمل في أن تكون التكلفة تنافسية للوقود المستخرج من باطن الأرض".

تقنية جديدة

يُنتَج غاز الهيدروجين عبر تقنية التحليل الكهربائي، أو باستعمال الكهرباء لتفكيك جزيئات المياه إلى هيدروجين وأكسجين.

في المقابل، تعتمد التقنية "الكيميائية الحرارية" التي يستعملها فريق الباحثين الأميركيين، على توظيف الحرارة المولدة بالأشعة الشمسية لإكمال تلك التفاعلات الكيميائية.

ويمكن لتلك التقنيات أيضًا أن تفكك جزيئات ثاني أكسيد الكربون المستمدة من الغلاف الجوي لإنتاج أول أكسيد الكربون.

وسبق أن أثبت العلماء أنّ تلك الإستراتيجية في إنتاج الهيدروجين وغاز أول أكسيد الكربون ممكنة عمليًا، غير أنها ربما لا تكون فاعلة بما يكفي لإنتاج الغاز الاصطناعي الأخضر بطريقة مجدية تجاريًا.

ففي الدراسة الحديثة، أظهر الباحثون أن بمقدورهم إجراء تلك التفاعلات الكيميائية في مستويات ضغط مرتفعة عبر استعمال ألومينات الحديد غير باهظة الثمن نسبيًا، والمتوفرة على كوكب الأرض.

وقد سمحت تلك الضغوطات العالية لفريق الباحثين بإنتاج الهيدروجين بأكثر من الضعف.

خفض الانبعاثات

إذا استُعمل الهيدروجين الأخضر على نطاق واسع، وصار يمثّل خُمس الطلب العالمي على الكهرباء -وفق ما هو مُخطط له- بحلول أواسط القرن الحالي (2050)، يمكن أن تتقلص الانبعاثات الكربونية بمقدار 7 مليارات طن سنويًا، حسب أرقام صادرة عن مجلس الهيدروجين في عام 2021.

ويُنتَج الهيدروجين الأخضر من انشطار جزيئات المياه عبر تقنية التحليل الكهربائي، التي تتضمن تمرير تيار كهربائي خلالها، إذ تتفكك المياه إلى هيدروجين وأكسجين، ليمكن حينها استخلاص الهيدروجين من المياه، كما ينطلق الأكسجين في الهواء.

كما تبرز أهمية الهيدروجين الأخضر في استعماله ناقلًا للطاقة، ووقودًا نظيفًا بديلًا يخلف الغاز الطبيعي في العمليات التجارية والصناعية، كما يمكن أن يحلّ محلّ الديزل والبنزين في السيارات، ما يُعظّم أهمية تلك السعة في تعزيز أمن الطاقة ودرء أيّ صدمات خارجية محتملة، على غرار ما حدث في أوروبا الشتاء الماضي، نتيجة نقص إمدادات الطاقة الروسية.

ونما الطلب العالمي على الهيدروجين بأكثر من 3 أضعاف منذ عام 1975، وما يزال يُظهر صعودًا مطّردًا، إذ لامس قرابة 49 مليون طن في عام 2021، وفق ما أظهرته تقديرات صادرة عن وكالة الطاقة الدولية في العام الماضي (2022).

ويُتوقع أن يتراوح الطلب على الهيدروجين الأخضر بين 500 و680 مليون طن بحلول عام 2050، بحسب أرقام البنك الدولي.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..