الهيدروجين يبدو غازيًا بريئًا؛ فهو يحترق بشكل نظيف، ويطفو في الهواء، ولا يُعتَبَر من الغازات الدفيئة التقليدية مثل ثاني أكسيد الكربون أو الميثان. لذلك، ظل الهيدروجين بعيدًا عن معظم النقاشات المناخية لعقود.
لكن أبحاثًا حديثة كشفت أن الهيدروجين ليس بريئًا كما يبدو. فقد ساهم ارتفاعه خلال الثلاثين عامًا الماضية بشكل غير مباشر في الاحترار العالمي، عبر تعزيز تأثير الغازات الأخرى الضارة بالمناخ.
تم نشر الدراسة الكاملة في مجلة Nature.
الهيدروجين وتغير الكيمياء الجوية
الهيدروجين لا يسخن الغلاف الجوي مباشرة. تأثيره يكمن في الطريقة التي يغير بها الكيمياء الجوية.
في الغلاف الجوي، توجد مواد طبيعية تعمل كمنظفات، حيث تكسر جزيئات الميثان، أحد أقوى الغازات المحاصرة للحرارة التي يطلقها الإنسان.
مع زيادة مستويات الهيدروجين، تُستهلك هذه المنظفات، ويظل الميثان لفترة أطول في الغلاف الجوي، ما يطيل فترة احتباس الحرارة ويزيد من تأثير الاحترار.
لم يكن لدى العلماء لسنوات صورة كاملة حول مصادر الهيدروجين في الغلاف الجوي، ومصيره، وسلوكه بعد إطلاقه.
تتبع تأثير الهيدروجين على المناخ
قال روبرت جاكسون، عالم من جامعة ستانفورد ورئيس فريق البحث: “الهيدروجين هو أصغر جزيء في العالم، ويفر من الأنابيب ومواقع الإنتاج والتخزين بسهولة. أفضل طريقة لتقليل الاحترار الناتج عن الهيدروجين هي الحد من التسريبات وتقليل انبعاثات الميثان، الذي يتحلل ليشكل الهيدروجين في الغلاف الجوي”.
أظهرت الدراسة أن الهيدروجين يسخن الغلاف الجوي بشكل غير مباشر أسرع من ثاني أكسيد الكربون بحوالي 11 مرة على مدى 100 عام، وحوالي 37 مرة خلال أول 20 عامًا بعد إطلاقه. ويعود هذا التأثير للكيمياء الجوية، وليس لاحتباس الحرارة المباشر.
وأوضح زوتاو أويانغ، الأستاذ المساعد لنمذجة النظم البيئية بجامعة أوبورن، وقائد الدراسة: “زيادة الهيدروجين تعني تقليل المنظفات الجوية، مما يجعل الميثان يدوم لفترة أطول وبالتالي يزيد من الاحترار المناخي”.
دور الميثان في دورة الهيدروجين
يلعب الميثان دورًا محوريًا في هذه الدورة. فمع تراكم الميثان الناتج عن الوقود الأحفوري والزراعة ومكبات النفايات، يتحلل في الغلاف الجوي ويتأكسد ليشكل الهيدروجين.
ارتفاع مستويات الهيدروجين بدوره يطيل عمر الميثان، ما يخلق حلقة تفاعلية مستمرة بين الغازين.
وأشار جاكسون: “أكبر سبب لزيادة الهيدروجين في الغلاف الجوي هو أكسدة الميثان المتزايد في الهواء”.
منذ عام 1990، نما إنتاج الهيدروجين الناتج عن تحلل الميثان بنحو 4 ملايين طن سنويًا، ووصل إلى حوالي 27 مليون طن بحلول عام 2020.
كما تسهم التسريبات من الإنتاج الصناعي للهيدروجين والتثبيت البيولوجي للنيتروجين في الزراعة، خاصة في زراعة فول الصويا، في زيادة مستويات الهيدروجين. أما الحرائق الطبيعية فكانت مصدرًا متغيرًا وغير ثابت.
ما يحدث في الغلاف الجوي
ارتفعت مستويات الهيدروجين في الغلاف الجوي حوالي 70% منذ العصور ما قبل الصناعية وحتى عام 2003. وبعد توقف مؤقت، بدأت المستويات بالارتفاع مرة أخرى حوالي عام 2010. بين عامي 1990 و2020، جاء معظم هذا الارتفاع نتيجة النشاط البشري.
يقوم التربة بامتصاص معظم الهيدروجين المنبعث، حيث تمتص البكتيريا الأرضية حوالي 70% من الانبعاثات خلال العقد الأخير من الدراسة. ومع ذلك، يظل جزء كافٍ من الغاز لتغيير الكيمياء الجوية بشكل ملحوظ.
تؤدي هذه التفاعلات إلى ما هو أكثر من مجرد إطالة عمر الميثان؛ فهي تولد الأوزون وبخار الماء في الطبقات العليا من الغلاف الجوي، وتؤثر على تكوين السحب، وكلها عوامل تسهم في الاحترار بشكل غير مباشر.
حتى الآن، أضاف ارتفاع الهيدروجين نحو 0.02 درجة مئوية إلى الاحترار العالمي منذ الثورة الصناعية. قد يبدو هذا الرقم صغيرًا، لكنه يعادل تقريبًا تأثير الانبعاثات الكاملة لدولة صناعية كبرى مثل فرنسا.
كل جزء من درجة الحرارة مهم؛ فالتراكمات الصغيرة يمكن أن تدفع العالم إلى ما وراء حدود الحرارة الحرجة.
إدارة الهيدروجين مستقبلًا
الهيدروجين لطالما اعتُبِر وقودًا نظيفًا للصناعة الثقيلة والنقل والشحن، لكن اليوم، أكثر من 90% منه يُنتَج باستخدام غاز الفحم أو إعادة تشكيل بخار الميثان، وهي عمليات كثيفة الطاقة وتنتج كميات كبيرة من الكربون.
نظريًا، يمكن إنتاج الهيدروجين باستخدام مصادر الطاقة المتجددة مع انبعاثات غازات دفيئة تكاد تكون معدومة. من المتوقع أن يشهد هذا النوع من الهيدروجين توسعًا سريعًا خلال العقود القادمة.
تشير النتائج الجديدة إلى ضرورة وضع ضوابط أكثر صرامة، فالانبعاثات والتسريبات matter أكثر، وانبعاثات الميثان matter أكثر. بدون إدارة دقيقة، يمكن للهيدروجين، الذي يُعتَبر حلاً بيئيًا، أن يلغي جزءًا من فائدته بنفسه.
قال جاكسون: “نحتاج إلى فهم أعمق لدورة الهيدروجين العالمية وعلاقتها بالاحترار العالمي لدعم اقتصاد هيدروجيني مستدام وآمن مناخيًا”.
الهيدروجين لا يزال يحتمل أن يلعب دورًا في نظام طاقة أنظف، لكن هذه الدراسة تؤكد شيئًا واحدًا: حتى أصغر الجزيئات يمكن أن تترك أثرًا كبيرًا عندما يتسرب من النظام.
