مع تزايد الطلب العالمي، ما تزال انبعاثات إنتاج الهيدروجين تثير مخاوف ملحّة بشأن التأثير البيئي، وتؤكد أهمية التوسع في طرق إنتاج منخفضة الكربون.

ووفق تقرير حديث، اطّلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة (مقرّها واشنطن)، تُقدَّر الانبعاثات الناجمة عن إنتاج الهيدروجين لعام 2023 بنحو 920 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون، ما يعادل الانبعاثات السنوية المتعلقة بالطاقة في إندونيسيا وفرنسا معًا.

وفي حين إن الهيدروجين يعدّ وقودًا نظيفًا، فإن عمليات الإنتاج والمعالجة والنقل تطلق انبعاثات كربونية، ما يعني ضرورة تعزيز إنتاج الهيدروجين الأخضر باستعمال التحليل الكهربائي المعتمد على الطاقة المتجددة، إلى جانب النوع الأزرق المنتج من الوقود الأحفوري، مع استعمال تقنية احتجاز الكربون وتخزينه.

ومع توسّع تجارة الهيدروجين، بات من الضروري -أيضًا- وضع إطار شامل لحساب الكربون لتتبّع الانبعاثات عبر سلاسل توريد الهيدروجين.

حجم انبعاثات إنتاج الهيدروجين

خلال عام 2023، بلغ الإنتاج العالمي من الهيدروجين 97 مليون طن، وكان مسؤولًا عن انبعاثات تربو على 920 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون، بحسب تقرير حديث صادر عن وكالة الطاقة الدولية.

وللتوافق مع سيناريو وكالة الطاقة للحياد الكربوني بحلول عام 2050، يتعين خفض انبعاثات إنتاج الهيدروجين بنحو 10% إلى 820 مليون طن سنويًا بحلول عام 2030.

في الوقت نفسه، ينبغي زيادة إنتاج الهيدروجين بأكثر من 50% إلى 150 مليون طن سنويًا، ما يستلزم خفض الانبعاثات المحددة بنسبة 40% إلى ما يقرب من 5.5 كيلوغرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين بحلول عام 2030.

يوضح الرسم البياني التالي -الذي أعدّته وحدة أبحاث الطاقة- توقعات إنتاج الهيدروجين منخفض الكربون حتى 2030:

معايير إنتاج الهيدروجين

تتضمن مخططات اعتماد الهيدروجين الحالية مجموعة مختلفة من المعايير فيما يتعلق بالانبعاثات، إذ يتطلب أكثر من نصفها أن تكون كثافة الانبعاثات أقل من 4 كيلوغرامات من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين.

وهذا الحدّ أقل بكثير -بنسبة 60 إلى 70%- من انبعاثات إنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي دون تقنية احتجاز الكربون -تمثّل ثلثي الإنتاج العالمي الحالي- حيث تتراوح الانبعاثات بين 10 و12 كيلوغرامًا من مكافئ الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين.

ويبلغ إنتاج الهيدروجين من الفحم -دون تقنية احتجاز الكربون- نحو 20% من الإجمالي، وينبعث منه ما بين 22-26 كيلوغرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين، بحسب ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

على الجانب الآخر، تسمح بعض المخططات الأخرى بحواجز أعلى، وخاصة تلك التي تركّز على الحدّ من انبعاثات الكربون في النقل البري.

على سبيل المثال، تعتمد الصين على الفحم في إنتاج قدر كبير من الهيدروجين، ويتجاوز الحاجز 4 كيلوغرامات من مكافئ الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين.

على العكس من ذلك، وضعت البرازيل حدًا بلغ 7 كيلوغرامات من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين، أي أكثر من ضعف الحدّ في الاتحاد الأوروبي و3.5 أضعاف الحدّ في الهند.

في حين تقترح أستراليا حدًا أقصى يبلغ 0.6 كيلوغرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين لتعزيز تطوير الهيدروجين الأخضر بحلول عام 2027.

تقنيات احتجاز الكربون

تنتج نسبة كبيرة من انبعاثات إنتاج الهيدروجين، التي تُقدَّر بنحو 75-95%، في مرافق الإنتاج، وهذا يعني أن ثمة فرصة حاسمة للحدّ من الانبعاثات من خلال تقنيات مختلفة، مثل احتجاز الكربون وتخزينه واستعماله.

وعند التركيز بصفة خاصة على الهيدروجين المنتج عن طريق تحويل الميثان (الغاز الطبيعي) بالبخار، فإن التكاليف المتعلقة باحتجاز الكربون تختلف وفقًا لكفاءة عملية الاحتجاز.

بالنسبة لمعدلات الاحتجاز بين 55-70%، فإن التكاليف المقدّرة تتراوح بين 60-85 دولارًا أميركيًا لكل طن من ثاني أكسيد الكربون، أمّا إذا تجاوزت 90%، فإن التكاليف ترتفع إلى نحو 85-110 دولارات أميركية لكل طن من ثاني أكسيد الكربون.

ورغم فاعلية هذه التقنية، فإن الاعتماد عليها فقط لا يكفي لتعزيز خفض إجمالي انبعاثات إنتاج الهيدروجين، ومن الضروري أيضًا معالجة الانبعاثات الصادرة من العمليات التي تُجرى في المعالجة والنقل.

الهيدروجين النظيف

يعدّ الهيدروجين المُنتج من المحللات الكهربائية خاليًا من الانبعاثات خلال مراحل الإنتاج، لكن إجمالي الانبعاثات يعتمد على مصدر الكهرباء المستعمل، ومن ثم يجب أن تكون كثافة انبعاثات الكهرباء أقل من 200-240 غرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوواط/ساعة من الكهرباء، وفق ما رصدته وحدة أبحاث الطاقة.

ورغم أن الكهرباء المتجددة خالية من الانبعاثات خلال التوليد، من الضروري أن ندرك أنه يمكن أن ينتج انبعاثات خلال عمليات البناء وتصنيع أصول الطاقة المتجددة.

وفي الوقت الراهن، لا يأخذ أغلب المعايير هذه الانبعاثات في الحسبان، التي يمكن أن تتراوح بين 0.4 إلى 2.7 كيلوغرامًا من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الهيدروجين.

وعندما يتحول الهيدروجين إلى ناقل قابل للنقل -الأمونيا على سبيل المثال- تُهدَر كمية كبيرة من الطاقة، تتراوح بين 45-70%، ومن ثم فإن الانبعاثات المرتبطة بالكهرباء المستعملة في المحللات الكهربائية يمكن أن تزيد بمقدار مرتين إلى 3 مرات عند النظر إلى الكمية النهائية المنقولة من الهيدروجين.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..