الهيدروجين الأبيض – قد تكون الطاقة النظيفة والمستدامة هي مستقبلنا، والبحث عن مصادر طاقة بديلة يلعب دورا حاسما في تحقيق هذا الهدف. واحدة من هذه المصادر المبتكرة هي الهيدروجين الأبيض، الذي يعد واحدا من أكثر العناصر الكيميائية وفرة على وجه الأرض. يتميز الهيدروجين بأنه وقود نظيف، حيث تنبعث منه الحرارة والماء فقط عندما يحترق، مما يجعله بديلا جذابا للوقود الأحفوري.
وبالرغم من مزايا الهيدروجين كوقود نظيف وقليل الانبعاثات، إلا أن غالبية إنتاجه يعتمد حاليا على الغاز أو الفحم، في العمليات التي ينبعث منها الكثير من ثاني أكسيد الكربون.
وهنا يأتي دور الهيدروجين الأخضر، الذي يتم تصنيعه باستخدام الطاقة المتجددة مثل الشمس والرياح. هذا الهيدروجين يعتبر بديلا واعدا وصديقا للبيئة للوقود التقليدي. ومع ذلك، يعاني الهيدروجين الأخضر من تحديات كبيرة، بما في ذلك التكلفة العالية لإنتاجه.
وهنا يأتي دور الهيدروجين الطبيعي المعروف أيضا بالهيدروجين الأبيض. ففي وقت سابق من هذا العام، تم اكتشاف مصدر ضخم للهيدروجين الطبيعي في فرنسا، مما أثار النقاش حول إمكانية استخدامه كمصدر نظيف ورخيص ومتجدد للطاقة.
سويسرا أيضا شاركت في هذا الاكتشاف، حيث عثرت على موارد من الهيدروجين الطبيعي في كانتون غراوبوندن. وقد بدأت في إجراء فحوصات في مناطق أخرى للبحث عن مزيد من الرواسب. لكن ما هو الهيدروجين الأبيض؟
ما هو الهيدروجين الأبيض؟
الهيدروجين الأبيض هو الهيدروجين الطبيعي النقي الذي يمكن استخراجه من باطن الأرض. على عكس الهيدروجين المصنوع باستخدام الطاقة المتجددة، يكون الهيدروجين الأبيض متاحا بشكل طبيعي داخل الأرض ويتجدد باستمرار. تم اكتشافه بشكل عرضي في مالي في عام 2012، عندما تم حفر بئر واكتشف أن الهيدروجين الطبيعي نقي تقريبا يتدفق منه.
منذ ذلك الحين، بدأت الأبحاث لاستخراج هذا الغاز الطبيعي من تحت سطح الأرض. يعتقد أن الهيدروجين الأبيض يتشكل عبر تفاعلات الماء مع المعادن داخل الأرض. وعلى عكس مخازن الوقود الأحفوري التي تستغرق ملايين السنين للتكوين، يتجدد الهيدروجين الأبيض باستمرار.
إذا تمكن الباحثون من استخدام الهيدروجين الأبيض كمصدر نظيف ومتجدد للطاقة بكفاءة، فقد يكون لدينا بديلا مستداما للوقود الأحفوري، مما يمكن أن يساهم في تقليل الانبعاثات الضارة بالبيئة وتحسين جودة الهواء. وعلى الرغم من أن هذا المجال ما زال قيد الاستكشاف، إلا أن الهيدروجين الأبيض قد يكون مفتاحا لتحقيق الطاقة النظيفة والمستدامة في المستقبل.
هل هو مستقبل الطاقة النظيفة والآمنة؟
هذا هو السؤال الذي يثار حول هذا الغاز الواعد الذي يمكن أن يكون الهيدروجين الأبيض بديلا مستداما للوقود الأحفوري.
يبدو أن هناك بعض الآمال فيما يتعلق بإمكانية استخدام الهيدروجين الأبيض كمصدر نظيف ورخيص ومتجدد للطاقة. وبالرغم من أن العمليات الدقيقة لتكوين الرواسب الطبيعية للهيدروجين الأبيض لا تزال تحت البحث، إلا أن هناك نتائج واعدة تظهر.
وفي هذا السياق، يقول الدكتور مايكل ويبر، أستاذ موارد الطاقة في جامعة تكساس في أوستن، الولايات المتحدة: “الأرض توفر الظروف المناسبة في العديد من المواقع لإنتاج وتجميع الهيدروجين بشكل طبيعي، ومن ثم يمكن استخراجه للاستخدام المجتمعي.” وهذا يشجع على أمل في أن يكون إنتاج الهيدروجين بهذه الطريقة أكثر نظافة من العمليات التقليدية مثل تكسير الفحم أو إصلاح الميثان.
ورغم أن أغلب مصادر الهيدروجين الأبيض تكون في أماكن بحرية صعبة الوصول، إلا أنه تم العثور على رواسب في عدة مناطق حول العالم، مما يجعل هذا الاكتشاف أملا لتحقيق الطاقة النظيفة والمستدامة في المستقبل.
اكتشاف مخزونات كبيرة في أوروبا
في شهر مايو، تم اكتشاف مخزون كبير من الهيدروجين الطبيعي بالصدفة في منطقة اللورين بفرنسا. اكتشفه فريق بحث من مختبر بجامعة لورين والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS) ومنتج الطاقة La Française de l’Energie أثناء اختبار مستويات الميثان في التربة.
ويقومون حاليا بالحفر بشكل أعمق لمعرفة كمية الهيدروجين الموجودة بالضبط، لكنهم يقدرون أنه قد يكون هناك حوالي 46 مليون طن، أي ما يعادل أكثر من نصف الإنتاج السنوي الحالي في العالم من الهيدروجين الرمادي، وفقا للمركز الوطني للأبحاث العلمية.
وفي الوقت نفسه، في شمال شرق إسبانيا، تقول شركة التنقيب هيليوس أراغون إنها عثرت على خزان يضم أكثر من مليون طن من الهيدروجين، وتهدف إلى بدء الحفر في عام 2024.
يبدو مصدر الطاقة الجديد هذا واعدا كبديل رخيص للهيدروجين الأخضر، والذي يكلف حاليا حوالي 5 يورو للكيلوغرام الواحد. تبلغ تكلفة الهيدروجين الأبيض 0.50 يورو فقط للكيلوغرام الواحد، وفقا لتقارير الأخبار والأبحاث Science.
ما هي تحديات الهيدروجين الأبيض؟
على الرغم من الآمال المعقودة على الهيدروجين الأبيض كمصدر واعد للطاقة، إلا أنه قد يواجه تحديات تجعلها مسألة معقدة.
تشير بعض الأصوات العلمية إلى نقص البيانات المتاحة حول تسرب الهيدروجين والآثار البيئية المحتملة لهذا التسرب،.. مما يثير مخاوف بشأن سلامة صناعة الهيدروجين الأبيض.
ففي حالة تسرب الهيدروجين إلى الغلاف الجوي، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تخفيض تركيز الجزيئات التي تقوم بتدمير الغازات الدفيئة في الجو،.. مما يتعارض مع المزايا البيئية المتوقعة من هذا الوقود النظيف.
ونظرا لنقص التكنولوجيا اللازمة لمراقبة ومعالجة تسرب الهيدروجين بشكل فعال،.. قد تشكل هذه المشكلة نقطة عمياء كبيرة في صناعة الهيدروجين الأبيض.
الدكتور مايكل ويبر يوضح أهمية التعامل الحذر مع الهيدروجين الطبيعي، قائلا: “يجب التعامل مع الهيدروجين الطبيعي بحذر،.. مثلما نفعل مع مصادر الهيدروجين الأخرى، بهدف تقليل مخاطر السلامة وتجنب التسربات الغير مراقبة.”
وعلى الرغم من هذه التحديات المحتملة، إلا أنه يجدر بالإشارة إلى أن الهيدروجين الأبيض قد لا يشكل تهديدا بيئيا كبيرا،.. وهذا هو الرأي الذي يتبناه بعض الخبراء.
ماذا تقول الأبحاث؟
بحسب دراسة أجريت في جامعة تكساس في أوستن وتم عرضها في مؤتمر ASME IMECE في نيو أورليانز،.. تشير النتائج إلى أن تأثير الاحتباس الحراري الناتج عن انبعاثات الهيدروجين الهاربة هو في الحقيقة ضئيل بشكل ملموس مقارنة بتأثيرات الغازات الدفيئة الأخرى في دورة الحياة. وبالتالي، يمكن القول إن الآثار البيئية الضارة الناتجة عن تسرب الهيدروجين هي طفيفة.
ولكن يتبقى القلق بشأن الهيدروجين على صعيدين؛ أولا،.. توجد صعوبة في تخزينه بسبب احتياجه لتبريد بدرجات حرارة شديدة تصل إلى -253 درجة مئوية لتسييله، وهذا يزيد من تكلفته.
أما الصعوبة الثانية تتعلق بالبنية التحتية وخطوط الأنابيب المتواجدة حاليا. يعتمد قطاع الوقود الأحفوري على استفادة من هذه البنية التحتية الموجودة،.. مثل خطوط الأنابيب لنقل الغاز،.. ويعتقد أن الهيدروجين يمكن أن يتسبب في تآكل الأنابيب المعدنية وتشققها.
أيضا، ينبغي الأخذ في الاعتبار أن جزيئات الهيدروجين أصغر بكثير وأخف وزنا من تلك الموجودة في الغاز الطبيعي (الميثان)،.. مما يجعلها أكثر تسربا وانفجارا، وهذا يثير قلقا كبيرا بشأن السلامة.
لذلك، يعتبر البعض أن المضخات الحرارية والمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات تعد بديلا أفضل في بعض الحالات عن الهيدروجين،.. وخاصة بالنسبة للمركبات الثقيلة والصناعات مثل الشحنات الكبيرة والسفن والطائرات، بالإضافة إلى الصناعات الكيميائية والإنتاجية مثل صناعة الصلب وإنتاج الأسمدة.