أنواع الهيدروجين وألوانه.. أسرار نفط المستقبل وصديق البيئة

في سعيها لتقليل انبعاثات الكربون تدرس الصناعات الكبرى، كالطاقة والصلب والكيماويات، سبل التحول إلى استخدم الهيدروجين كوقود.

يعد الهيدروجين أحد أكثر العناصر وفرة في الكون، إلا أن الطرق التقليدية المستخدمة في إنتاجه بكميات كافية تُطلِق أيضا كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، فما هو الحل لتقليل الانبعاثات؟

للإجابة على ذلك، ينبغي أن نعلم أنه توجد طرق لإنتاج الهيدروجين تراعي المناخ بدرجة أكبر، كما يتم ترميز الهيدروجين بألوان تعكس بصمته الكربونية.

ومثال على ذلك، الهيدروجين المستخرج باستخدام الطاقة المولدة من مصادر متجددة، مثل الرياح أو الطاقة الشمسية، يتم ترميزه باللون "الأخضر".

ويوجد خمسة أنواع من الهيدروجين، هي الأخضر والرمادي والأزرق والفيروزي والوردي، وفيما يلي بعض التفاصيل عنها:

• عرش الطاقة في أوروبا ينتظر الهيدروجين الأخضر.. هل تتغير قواعد اللعبة؟
  

الهيدروجين الأخضر

يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، التي يمكن أن تشمل مزارع الرياح البحرية والطاقة الشمسية، لتشغيل محطات التحليل الكهربائي التي تستخرج الهيدروجين من الماء.

ويمكن تخزين الهيدروجين الأخضر أو نقله عبر خطوط الأنابيب أو الناقلات إلى المستهلكين لخدمة محطات تعبئة الهيدروجين على سبيل المثال.

الهيدروجين الرمادي

يُستخرج الهيدروجين الرمادي من الفحم أو الغاز الطبيعي باستخدام عملية إصلاح الميثان بالبخار، وهو الإجراء القياسي في الصناعة حاليا.

الهيدروجين الأزرق

يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق بنفس الطريقة المتبعة في إنتاج الهيدروجين الرمادي.

لكن يتم استخلاص انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ثم حقنها في مرافق تخزين تحت الأرض أو تحت سطح البحر، مثل حقول النفط والغاز المستنفدة.

وغالبا ما ينظر إلى الهيدروجين الأزرق باعتباره حلا انتقاليا لحين توفر إمكانية زيادة إنتاج الهيدروجين الأخضر.

• الهيدروجين الأخضر ينتصر.. اتفاق جديد بين مصر والاتحاد الأوروبي
  

الهيدروجين الفيروزي

يطلق على الهيدروجين الفيروزي أيضا اسم الهيدروجين منخفض الكربون، وهو متوفر بكميات ضئيلة جدا حتى الآن.

ويتولد الهيدروجين الفيروزي من الغاز الطبيعي ولكن باستخدام الانحلال الحراري، وفيه يتم تمرير الغاز عبر معدن منصهر مما ينتج عنه تكون الكربون الصلب كمنتج ثانوي له استخدامات مفيدة.

الهيدروجين الوردي

وأخيرا الهيدروجين الوردي، والذي يتم توليده من خلال التحليل الكهربائي الذي يعمل بالطاقة النووية.

اكتشاف الهيدروجين

كشف خبير الهيدروجين والصناعات الغازية لدى منظمة الأقطار العربية المصدرة للبترول "أوابك"، وائل حامد عبدالمعطي، أن بداية معرفة الإنسان بغاز الهيدروجين كانت حديثة.

وأوضح انه تم اكتشاف الهيدروجين بواسطة العالم البريطاني الشهير "بويل" قبل 350 عامًا، عندما وضع قطعة من المعدن في حمض، وحدث تفاعل، نتجت عنه فقاعات غازيّة، قد تشتعل إذا وجد مصدر اشتعال، ولكنه لم يتوصل لطبيعة هذا الغاز، ولا استخداماته وأهميته.

وبعد 100 عام، جاء عالم بريطاني آخر، أجرى التفاعل نفسه، وجمع الفقاعات الغازية لاستخدامها في الاشتعال، فوجد أن هذا الاشتعال ينتج عنه تكثيف بخار الماء، فأطلق عليه وقتها "هيدروجين"، وهو لفظ من شقّين، "هيدرو" وهي تشير للاشتعال، و"جين" وهي بخار الماء.

وكانت بداية التعامل التجاري مع الهيدروجين في مطلع القرن العشرين، حيث كان يُستخدم بصفته غاز رفع، لأنه مادة خفيفة جدًا، فكان استخدامه بالمناطيد وسفن الهواء في الولايات المتحدة، خاصة أن تكلفة الهيليوم في ذلك الوقت كانت مرتفعة، عكس الهيدروجين الذي كان مادة متوافرة ورخيصة، ويمكن استخدامه لهذا الغرض، وكان ذلك قبل اختراع الطائرات النفاثة.

وبدأ استخدام الهيدروجين في شكل الوقود، مع انطلاق وكالة ناسا الأمريكية في خمسينيات القرن الماضي.

وقامت وكالة الفضاء الأمريكية باستخدامه وقودًا من خلال استغلاله في رحلات مركباتها إلى الفضاء، بسبب طبيعته منخفضة الوزن وعالية الطاقة، والوكالة كانت مهتمة بالوزن، فهي لا تريد استخدام أوزان كبيرة من الوقود في بعثاتها الخارجية.

إنتاج الهيدروجين 

يتم إنتاج نحو 120 مليون طن من الهيدروجين سنويا على مستوى العالم، وتعتمد الجهات المصنعة على الغاز والفحم الأحفوري لإنتاج 95% من الكميات المتاحة عالميا من الهيدروجين.

ودعت الوكالة الدولية للطاقة في تقرير أصدرته عام 2019، إلى الاستثمار في الهيدروجين باعتباره وسيلة مرنة متعددة الاستخدامات، بحيث يمكن استخدامه وقودا نظيفا يوازن بين مصادر الطاقة المتجددة الأخرى في توليد الكهرباء وتوفير الطاقة منخفضة الكربون لمسافات طويلة، وتخزين الكهرباء.

وتتجه دول كثيرة نحو الاستثمار في إنتاج الوقود الأخضر، خاصة بعد اندلاع الحرب الروسية الأوكرانية في فبراير/شباط الماضي، والمعاناة العالمية من أزمة الطاقة، وتنشط في ذلك بشكل خاص كل من فرنسا وألمانيا والدانمارك وإسبانيا وبلجيكا والهند.

ويُتوقع وصول الاستثمارات في هذا السوق إلى 600 مليار دولار بحلول عام 2050، حيث سيُستخدم الهيدروجين الأخضر بشكل رئيسي في قطاعات الصناعة والنقل والإنشاءات والطاقة.

وبحسب إحصائيات مؤشر بلومبرج لإقتصاد الهيدروجين في عام 2019، وقبل بداية جائحة كوفيد 19، كانت أبرز خمس دول في إنتاج الهيدروجين بالعالم ، هي أستراليا، اليابان، النرويج، كوريا الجنوبية، والسعودية.