توصّل باحثون روس إلى طريقة مبتكرة لإنتاج الهيدروجين داخل بئر غاز، دون السماح بإطلاق أي انبعاثات للكربون، ما من شأنه أن يقلل التكلفة مع تقديم وقود "أخضر" عالي الكفاءة.
ووجد باحثون من معهد سكولكوفو للعلوم والتقنية (سكولتيك) أدلة تشير إلى أنه يُمكن استخراج 45% من إجمالي حجم الغاز الموجود بأحد الخزانات، في صورة هيدروجين، مع ترك جزيئات الكربون تحت الأرض.
وإذا ثبتت فاعلية هذا الابتكار، فإنه قد يلغي الحاجة إلى تقنية احتجاز الكربون وتخزينه باهظة الثمن، حسب متابعة منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، لتطورات التقنيات المتعلقة بالهيدروجين.
يأتي هذا الإعلان في الوقت الذي يواجه فيه إنتاج الهيدروجين عدة تحديات، أبرزها ارتفاع التكلفة ونقص البنية التحتية اللازمة، ما أثار تساؤلات عن جدوى استعمال هذا الوقود بوصفه بديلًا موثوقًا فيه.
دور الهيدروجين في خفض الانبعاثات
أوضح معهد سكولتيك الروسي، أن ما يقرب من 80% من الطاقة يأتي من الوقود الأحفوري، مثل النفط والغاز الطبيعي، الذي يطلق ثاني أكسيد الكربون عند حرقه، ما يهدد البيئة ويسهم في تغير المناخ.
وأضاف أنه على الرغم من أن الغاز يُعد "أنظف" من النفط، فإنه ما يزال ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون عند حرقه، ما يجعل الغاز يشكل تهديدًا للبيئة.
ويُمكن أن يكون الهيدروجين، الذي لا ينبعث منه سوى بخار الماء، بديلًا صحيًا، إلا أن الاستعمال الواسع النطاق لمصدر الطاقة "الأخضر" هذا تعرقله صعوبات الإنتاج، وفق ما جاء في بيان صحفي اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
واقترح الفريق عملية فاعلة ومتعددة الخطوات لإنتاج الهيدروجين من حقول الغاز، بوساطة الأساليب التي يقول إنها اُستعملت بالفعل، أو نُوقشت على نطاق واسع للاستعمال في آبار النفط أو إنتاج الهيدروجين أو احتجاز الكربون وتخزينه.
واختبر الباحثون عمليتهم المبتكرة في مفاعلات معملية تحاكي بيئة خزان غاز حقيقي.
تجربة جديدة لإنتاج الهيدروجين
ضمن عملية معهد سكولتيك، تُحقن بئر الغاز أولًا بالبخار، مع مادة محفزة تساعد فيما بعد على فصل جزيئات الهيدروجين عن الكربون.
بعد ذلك، يُضخ الهواء أو الأكسجين النقي في البئر لإشعال غاز الميثان، الذي يحترق بعد ذلك ويرفع درجة الحرارة في الخزان إلى 800 درجة مئوية، ويفكّك الميثان إلى هيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، بمساعدة المحفز المحقون مسبقًا.
ولجعل التفاعل فعّالًا قدر الإمكان، يجب أن يكون هناك بخار أكثر بـ4 أضعاف من الغاز الطبيعي، بحسب ما أكده البيان الذي اطّلعت منصة الطاقة المتخصصة على تفاصيله.
واختار الباحثون درجة الحرارة 800 درجة مئوية، لأنه يُمكن تحقيقها بسهولة في احتراق الغاز الطبيعي، ولا تحتاج إلى صيانة صناعية.
وقال الباحثون، إنه يُمكن استعمال الترددات الكهربائية أو الراديوية بدلًا من البخار، للوصول إلى درجات حرارة تزيد على 1000 درجة مئوية إذا لزم الأمر، بحسب ما نقلته منصة "هيدروجين إنسايت" (Hydrogen Insight).
ويعتمد إنتاج الهيدروجين في هذه العملية على طريقة إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار المستعملة عادةً في إنتاج الهيدروجين الرمادي والأزرق، باستثناء أنه يتم في الخزان وليس في جهاز إصلاح مصمم خصيصًا في منطقة صناعية.
كما يعتمد إنتاج الهيدروجين على تكوين الصخر، ومن ذلك -على سبيل المثال-: وصل إنتاج الهيدروجين إلى 55% في تجارب الألومينا المسامية.
وتُفَسر الكفاءة الأعلى في هذه الحالة بحقيقة أن الألومينا خاملة، أي أنها لا تتفاعل مع العناصر المحيطة بها، إذ تحتوي الصخور الطبيعية على معادن أخرى أكثر نشاطًا يُمكن أن تتفاعل مع مكونات خليط الغاز وتؤثر في إنتاج الهيدروجين.
وتتمثّل المرحلة الأخيرة من عملية سكولتيك في ضخ الهيدروجين إلى السطح من خلال غشاء خاص يسمح لجزيئات الهيدروجين بالمرور، دون جزيئات أول أكسيد الكربون أو ثاني أكسيد الكربون، ما يترك الكربون بصورة فاعلة في الأرض.
خطوة مرتقبة
علّقت عالمة الأبحاث البارزة رئيسة المشروع إيلينا موخينا بقولها: "تعتمد جميع مراحل العملية على تقنيات راسخة لم يجرِ تكييفها من قبل لإنتاج الهيدروجين من خزانات الغاز الحقيقية".
وتابعت: "لقد أثبتنا أن نهجنا يمكن أن يساعد في تحويل الهيدروكربونات إلى وقود (أخضر) في البيئة الميدانية بكفاءة تصل إلى 45%".
وكشفت عن الخطوة المقبلة للفريق الروسي، قائلة: "في المستقبل، نخطط لاختبار طريقتنا في حقول الغاز الحقيقية".
يُذكر أن معهد سكولتيك تأسّس في موسكو عام 2011، ويُعد جزءًا من شراكة مستمرة مع معهد ماساتشوستس للتقنية (MIT)، ثم انتهى هذا الارتباط في عام 2022، احتجاجًا على غزو روسيا لأوكرانيا.
ونُشرت هذه التجربة المعملية في مجلة "فيول" (Fuel) الخاضعة لمراجعة النظراء.
موضوعات متعلقة..
- طفرة بحثية في إنتاج الهيدروجين تقلل استهلاك الكهرباء 600%
- افتتاح أكبر مصنع لإنتاج الهيدروجين الأخضر في أوروبا (صور وفيديو)
- تكلفة إنتاج الهيدروجين الأخضر قد تقارب 15 دولارًا للكيلو.. دراسة صادمة
اقرأ أيضًا..
- الإمارات تستورد شحنات نفطية نادرة من دولتين عربيتين.. ما القصة؟
- أرامكو السعودية توقع صفقة غاز مسال لمدة 20 عامًا
- كيف تؤمّن تركيا الطاقة إلى أوروبا رغم ضعف إمكاناتها من النفط والغاز؟ (تقرير)
- توسع فجوة الوصول إلى الكهرباء عالميًا.. 10 ملايين شخص ينضمون للمحرومين
