كتبت : حبيبة جمال
على مدى عقود من الزمن، قدمت مصفوفات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح إشارة واضحة إلى أن التحول نحو الاقتصاد الأخضر يتقدم.
ولكن إذا أردنا أن نقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ــ وفي النهاية نزيلها تماما ــ فيتعين علينا أن نجد طريقة “نظيفة” ليس فقط لإنتاج الكهرباء، بل وأيضا لتشغيل الصناعات الثقيلة مثل الصلب والأسمنت وإنتاج الأسمدة..
فلا تستطيع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح وحدها القيام بهذه المهمة، لكن الهيدروجين يمكنه القيام بذلك.
وفي مقال نشرته CGTN لجون ماثيوز، الأستاذ الفخري في جامعة ماكواري، هو الفائز بجائزة شومبيتر لعام 2018 أكد أنه يتم الحصول على معظم الهيدروجين المنتج اليوم من الوقود الأحفوري.
ولكن هناك طريقة أفضل: فمن الممكن استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح لتشغيل محلل كهربائي يفصل الهيدروجين من جزيئات الماء، وينتج “الهيدروجين الأخضر” عديم الانبعاثات.
والنفايات الوحيدة في هذه العملية هي الأكسجين، الذي يمكن تنفيسه بأمان إلى الغلاف الجوي.
وعندما يتم استخدام الهيدروجين – على سبيل المثال، في إنتاج الصلب – يتم توليد الماء مرة أخرى، مما يؤدي إلى إغلاق الدورة.
وبعبارة أخرى، مع الهيدروجين الأخضر، يمكن تشغيل الصناعات الثقيلة من خلال دورة مياه كبيرة. فلماذا إذن لم يتبنى العالم هذه الفكرة ــ وخاصة قطاعاته الصناعية التي يصعب تقليصها ــ؟
طرق انتاج الهيدروجين
وتتطلب هذه التكنولوجيا، كما تم تطويرها في الأصل، كميات هائلة من المياه العذبة ــ وهو المورد الذي يعاني من نقص المعروض في أجزاء كثيرة من العالم.
لم يُنظر إلى مياه البحر كبديل صالح للمياه العذبة لأن غاز الكلور والشوائب الأخرى قد تتراكم وتؤدي إلى تآكل المحلل الكهربائي. وبينما يمكن تحلية المياه قبل تقسيم الجزيئات لإنتاج الهيدروجين، فإن هذه العملية تستهلك الكثير من الطاقة وغير فعالة ومكلفة بحيث لا يمكن اعتبارها نهجا عمليا ــ ناهيك عن كونها جذابة اقتصاديا ــ لإنتاج الهيدروجين الأخضر على نطاق واسع.
ولحسن الحظ، يبدو أن الباحثين في الصين قد وجدوا الحل. في نوفمبر الماضي، أفاد هيبينج شيه ومعاونوه من جامعة شنتشن ومعهد الطاقة الجديدة والتكنولوجيا المنخفضة الكربون بجامعة سيتشوان في مجلة “الطبيعة” أنهم حققوا التحليل الكهربائي المباشر للمياه المالحة الكهروكيميائية.
وبعبارة أخرى، فقد قاموا بتحويل مياه البحر مباشرة إلى هيدروجين. والأهم من ذلك، أن طريقتهم تبدو “فعّالة ومرنة في الحجم وقابلة للتطوير”، ولا تؤدي إلى “زيادة ملحوظة” في تكاليف التشغيل مقارنة بتقسيم المياه العذبة.
إذا كان من الممكن استغلال موارد المحيطات الهائلة في العالم بشكل مباشر لإنتاج الهيدروجين، فلن يكون هناك أي عائق أمام التحول الأخضر. ففي حين كان قدر كبير من اهتمام العالم يتركز على إزالة الكربون من النقل البري،
كانت الصناعات الثقيلة تساهم بنحو 22% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وهي تعتبر واحدة من أصعب القطاعات في إزالة الكربون. ومع تزويد هذا القطاع بالهيدروجين الأخضر ــ بما في ذلك إنتاج الفولاذ، والأسمنت، والأمونيا (للأسمدة) ــ فإن “النمو الأخضر” سوف يصبح حقيقة واقعة.
الصناعات الثقيلة
ما هي كمية الهيدروجين اللازمة لتحقيق هذه الرؤية؟ وتشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أن العالم سيحتاج إلى 450 مليون طن بحلول عام 2050 إذا كان له أن يصل إلى صافي الانبعاثات الصفرية.
وفي حين أن هذا الرقم يتضاءل مقارنة بـ 12 مليار طن متري من النفط والغاز والفحم التي نستهلكها حاليًا كل عام، إلا أنه لا يزال مخيفًا لأنه يصل إلى حوالي ستة أضعاف كمية الهيدروجين المنتجة اليوم، أي أكثر من 95 بالمائة من الهيدروجين. والذي لا يزال يأتي من الوقود الأحفوري.
فضلاً عن ذلك، وكما أظهر ماثيوز في كتاب صدر مؤخراً بعنوان “اقتصاد الطاقة الشمسية والهيدروجين: قيادة الثورة الصناعية للهيدروجين الأخضر”، فإن تقديرات وكالة الطاقة الدولية منخفضة للغاية.
إن الهيدروجين الأخضر مهم لأنه يمكن أن يوفر بديلا للوقود الأحفوري في كل التطبيقات تقريبا، بما في ذلك ليس فقط الصناعات الثقيلة، ولكن أيضا النقل والتدفئة المنزلية والصناعية. مع الأخذ في الاعتبار كثافة طاقة الهيدروجين ــ أعلى بكثير من كثافة النفط أو الغاز أو الفحم ــ فإن الأمر سيتطلب 4 جيجا طن من الهيدروجين الأخضر لتوفير بديل مكافئ للطاقة لـ 12 مليار طن من مكافئ النفط الذي تستخدمه صناعة الوقود الأحفوري لإنتاج الطاقة. إنتاج الطاقة لجميع التطبيقات كل عام.
ويمثل هذا التقدير حوالي ثمانية أضعاف هدف وكالة الطاقة الدولية. وهذا يعني أننا إذا اتبعنا مسار وكالة الطاقة الدولية، فربما يعيش العالم بحلول عام 2050 على نظام طاقة يتكون من جزء واحد من الهيدروجين وسبعة أجزاء من الوقود الأحفوري. لكن ثمن اللون الأخضر ليس أخضرًا جدًا.
ويقول “لا تخطئوا: يمكن للهيدروجين الأخضر أن يحل محل الوقود الأحفوري بالكامل. ولكن ستكون هناك حاجة إلى استثمارات ضخمة لتحقيق ذلك.
ومن أجل إنتاج 4 جيجا طن من الهيدروجين الأخضر سنويا بحلول عام 2050، يتعين علينا أن ننشر بشكل عاجل مجموعات واسعة من أجهزة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، والتي يمكنها تشغيل مجموعات واسعة من المحللات الكهربائية التي تحول كميات هائلة من مياه البحر إلى وقود المستقبل الخالي من الانبعاثات.”
