مقاله‌ای بر اساس مطالعه مشترک از سوی هورث (Howarth) از دانشگاه کرنل (Cornell) و جاکوبسون (Jacobson) از دانشگاه استنفورد (Stanford) با عنوان «هیدروژن آبی چقدر سبز است» در ۱۲ اوت ۲۰۲۱ در مجله Energy Science and Engineering منتشر شد. نتایج این مقاله بلافاصله از سوی چند رسانه در جهان بازتاب داده شد.

نویسندگان مقاله با استناد به مقدار قابل‌توجه گاز طبیعی مورد نیاز برای تأمین سوخت فرآیند تولید هیدروژن آبی، انتشار بیش از حد دی‌اکسیدکربن، همچنین نشت گاز متان فرار (fugitive) در این فرآیند، سعی کردند تولید «هیدروژن آبی» را به‌عنوان اقدام کربن‌زدایی پایدار رد کنند، اما موارد پرشماری برای بررسی وجود دارد که نتایج اصلی مقاله را تضعیف می‌کند یا دست‌کم زیر سؤال می‌برد.

در این نوشتار به بعضی از این موارد پرداخته شده، همچنین شایان ذکر است که ادعاهای مقاله یادشده درباره «سبز نبودن هیدروژن آبی» از سوی مؤسسات مختلف از جمله توسط هلدینگ CCSA انگلستان (که در زمینه فناوری جذب، ذخیره و استفاده کربن CCUS فعالیت می‌کند) و شرکت اکینور (Equinor) نروژ نیز رد شده است.

نتیجه‌گیری ۱: «... متان فرار در فرآیند تولید هیدروژن آبی بیشتر از هیدروژن خاکستری (از زغال‌سنگ) است زیرا مصرف گاز طبیعی برای تأمین انرژی جذب کربن بیشتر است.»

در فرآیند تأمین برق مورد نیاز برای جذب کربن از گاز طبیعی به‌درستی متان آزاد می‌کند، اما این موضوع می‌تواند به‌طور قابل توجهی محدود شود، یا از طریق اجرای بهینه‌سازی فرآیند از انتشار آن اجتناب کرد. برای مثال، راهکارهای افزایش فشار جزئی دی‌اکسیدکربن در سیستم گاز ـ جذب و ذخیره‌سازی کربن (Gas-CCS)، گردش دوباره گازهای خروجی، گردش دوباره گازهای خروجی انتخابی و مرطوب‌سازی توربین‌های گازی برای کاهش اتلاف انرژی در سیستم احتراق، به‌طور بالقوه می‌تواند به کاهش گاز مصرفی منجر شده و در نتیجه، انتشار متان را در فرایند تولید هیدروژن آبی کاهش دهد، همچنین افزایش غلظت آمین (Amin) نشان داده است که وابستگی افزایش احتراق گاز طبیعی را برای تأمین انرژی مورد نیاز سیستم CCS را کاهش می‌دهد.

انتشار گازهای متان را می‌توان از طریق مدیریت چرخه‌های احتراق «روشن» و «خاموش» کردن برای بهینه‌سازی مصرف انرژی در سیستم‌های دمای بالا را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر و سیستم‌های تولید انرژی کم‌کربن با CSS، همراه با فناوری‌های صرفه‌جویی انرژی، نه‌تنها انتشار متان کاهش می‌یابد، بلکه ضعف کارآیی انرژی و اقتصادی مربوط به سیستم‌های CCS نیز کاهش می‌یابد.

مقاله منتشر شده ادعا می‌کند که انتشار متان فرار برای تولید هیدروژن آبی بیشتر از احتراق مستقیم گاز طبیعی است، اما شواهد ارائه‌شده به‌وسیله برنامه IEAGHG و مطالعات دیگر خلاف این را نشان می‌دهد. در واقع، سازوکارهای ابتکاری برای کاهش انتشار متان از فرآیند تولید هیدروژن آبی به سطوح کمتر از احتراق مستقیم گاز طبیعی وجود دارد.

نتیجه‌گیری ۲: «... در تحلیل حساسیت که در آن میزان انتشار متان از گاز طبیعی به مقدار کم ۱.۵۴ درصد کاهش می‌یابد، انتشار گازهای گلخانه‌ای از هیدروژن آبی هنوز بیشتر از سوزاندن گاز طبیعی است.»

مقاله یادشده نرخ انتشار متان برای تولید هیدروژن آبی را ۱.۵۴ درصد و ۸۲ گرم در هر مگاژول (g/MJ) اعلام کرد که در مقایسه با احتراق گاز طبیعی، سه گرم در هر مگاژول بیشتر است. این برخلاف نتایج حاصل از ارزیابی فنی و اقتصادی مطالعه IEAGHG 2017 در کارخانه تولید هیدروژن SMR با فناوری CCS است که در آن انتشار گاز متان ناشی از احتراق گاز طبیعی بیشتر از تولید هیدروژن آبی است.

نتیجه‌گیری ۳: «... تجزیه و تحلیل ما که فرض می‌کند دی‌اکسیدکربن جذب‌شده می‌تواند به‌طور نامحدود ذخیره شود، یک فرض خوش‌بینانه و اثبات‌نشده است.»

هم‌اکنون میلیون‌ها تن دی‌اکسیدکربن در مخازن عمیق زیرزمینی ذخیره شده و بسیاری دیگر از پروژه‌های ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن در حال انجام است. صنعت نفت چند دهه تجربه‌ استفاده از دی‌اکسیدکربن را برای ازدیاد برداشت (CO2-EOR) دارد که به ذخیره دائمی دی‌اکسیدکربن منجر می‌شود.

در پس‌زمینه‌ چنین تجربه، علم، تحقیق و توسعه در سرتاسر جهان، اکنون اطمینان زیادی در مورد امکان و توانایی ذخیره میلیاردها تن دی‌اکسیدکربن در مخازن زمین‌شناسی مناسب وجود دارد. به‌ شرط رعایت روش‌های صحیح، این فرض که دی‌اکسیدکربن می‌تواند با خیال آسوده و ایمن در سازندهای زمین‌شناسی ذخیره شود، در مقیاس صنعتی ثابت شده است.

نتیجه‌گیری ۴: «... داده‌های واقعی از یکی از دو تأسیسات CCS در مقیاس تجاری در جهان، تأسیسات شرکت شل در آلبرتا، میانگین جذب ۷۸.۸ درصد را نشان می‌دهد.»

تحولات اخیر در تحقیقات صنعتی نشان می‌دهد جذب ۹۹ درصد دی‌اکسیدکربن امکان‌پذیر است. افزون بر این، ثابت شده که افزایش میزان جذب از ۹۰ به ۹۵ درصد تأثیر کمی بر هزینه جذب کربن دارد.

سرانجام، بخش پایانی مقاله منتشرشده به‌طور مکرر به بی‌ربط بودن توسعه هیدروژن آبی به تلاش‌های جهانی کربن‌زدایی اشاره کرده است. در مقابل، آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) معتقد است «زمان استفاده از پتانسیل هیدروژن برای ایفای نقش کلیدی در آینده انرژی پاک، ایمن و مقرون به‌صرفه مناسب است.»

افزون بر این، هیئت بین‌الدولی تغییر اقلیم سازمان ملل (IPCC) هیدروژن و فناوری CCS را در میان گزینه‌های تکنولوژیکی سازگار با هدف ۱.۵ درجه سانتیگراد شناسایی کرده است که می‌تواند کاهش انتشار کربن مورد نیاز در صنایع پرانرژی را برای محدودکردن گرمایش زمین محقق سازد. دولت انگلیس (میزبان اجلاس اقلیمی کاپ ۲۶) اکنون و بلندپروازانه در حال برنامه‌ریزی برای ساخت پنج گیگاوات ظرفیت برق هیدروژنی تا سال ۲۰۳۰ است.

انتظار می‌رود این گاز جایگزین سوخت کنونی در گرمایش خانه‌ها، صنایع برق و خودروها شود و گامی بزرگ برای کمک به این کشور برای تبدیل شدن به اقتصاد بدون کربن تا سال ۲۰۵۰ تلقی می‌شود.

نکته آخر اینکه سازمان‌های معتبری مانند آژانس بین‌المللی انرژی، هیئت بین‌الدولی تغییر اقلیم و برنامه IEAGHG و بسیاری دیگر در بررسی‌های الگوسازی خود درباره این موضوع اتفاق نظر دارند که هیدروژن آبی نقش مهمی در ایجاد اطمینان از مسیرهای کم‌کربن برای دستیابی به اقتصاد جهانی با خالص انتشار کربن صفر دارد.

منبع: مدیریت امور اوپک و روابط با مجامع انرژی وزارت نفت