هل يمهد الغاز الطبيعي للاقتصاد الهيدروجيني؟

الاقتصاد الهيدروجيني يقودنا نحو مستقبل أقل سُمْية، فما هو دور الغاز الطبيعي في أخذ الخطوات الأولى نحوه ذلك المستقبل؟ سنعرف ذلك في هذا المقال، ولكن لنبدأ بمعرفة معضلة الوقود الأحفوري والتي قادتنا للهيدروجين الأخضر بالأساس.

معضلة الوقود الأحفوري

لطالما كان البحث عن بديل للوقود الأحفوري الشغل الشاغل لدى السواد الأعظم من الباحثين منذ آواخر القرن العشرين؛ وذلك للدور المحوري للوقود في الاقتصاد تزامناً مع احتياجنا إلى بديلٍ يمكن أن يَحلَّ محلَ الوقود الأحفوري بنفس الكفاءة والوفرة؛ وما قد يؤديه اعتمادنا الهائل عليه من قلق حيال قدرتنا على استمرارية استخدامه لاسيما في ظل التداعيات البيئية التي نتجت عن استهلاكه المُفرط على نطاق واسع.

مما لا شك فيه أن سهولة استخراج ومعالجة الوقود الأحفوري، إضافةً إلى الطاقة العالية التي تمتلكها جزيئاته جعلت منه مصدراً يصعب الاستغناء عنه والحصول على بديل أفضل أو على أقل تقدير مساوٍ له.

وهنا اتجهت الكثير من الدراسات صوب استبدال الوقود الأحفوري بمصادر الطاقة المتجددة، إلا أن جميعها قد فشل في تعويض الأول بالشكل الكامل، باستثناء بديل واحد أثبتَ فعاليته، ويُمكن اعتباره قفزة نوعية متقدمة في مجال الوقود البديل، ألا وهو الوقود الهيدروجيني.

تعقيدات استخدام الهيدروجين كوقود:

في البداية يجب أن نعرف أن استخدام الوقود الهيدروجيني بصورة سلسة ونقية ليس بالأمر الهين بتاتاً. حيثُ من جهة؛ عملية استخراجه تعوزها السهولة التي نجدها عند استخراج الوقود الأحفوري، مالم يتم إيجاد طرائق بديلة ناجعة تمكننا من استخراجه بكميات كبيرة لتغطية احتياج السوق العالمية بالصورة الكافية، قد لا يمكن الركون اليه بديلاً عن الوقود الأحفوري عملياً.

مما لا ريب فيه أن استخدام الهيدروجين كوقود احتراق داخلي يمنحُنا كفاءة عالية – بالنَّظر إلى سرعة احتراقه، وانتشاره؛ وتفاعله العالي؛ وحاجته إلى طاقة بسيطة للاشتعال [1] – ويخفض من نسب الغازات المسببة للاحتباس الحراري؛ على رأسها ثاني أكسيد الكربون. إلا أن احتراق الهيدروجين بوجود الهواء والذي يحتوي على نسبة عالية من غاز النيتروجين يؤدي إلى زيادة عالية في نسبة أكاسيد النيتروجين، والتي تعتبر إلى حد ما أكثر كارثية من أكاسيد الكربون، علاوةً على وجود نواتج أخرى منها؛ بيروكسيدات الهيدروجين، والتي لا تَعرف إلى يومنا هذا أخطارها الجسيمة على المناخ بسبب وجودها بكميات كبيرة. 

الغاز الطبيعي كوسيط:

من هنا أتت الحاجة لحل وسط يؤدي إلى تقليل الاعتماد الكلي على الوقود الأحفوري، وبنفس الوقت الاستفادة من الخصائص التي يتوقع أن يقدمها لنا الهيدروجين كوقود. وهو اللجوء لاستخدام الغاز الطبيعي المضغوط ملقحاً بكميات معيارية من الهيدروجين، مقللاً من سلبيات استخدام كلا منهما على حدة، وفاتحاً بوابة مستقبلية نحو اقتصاد جديد من المحتمل أن يصعد باقتصاد الهيدروجين لمرحلة أكثر وضوحاً [3-2].

 حريٌّ بالذكر، أنه، وتحت الظروف المتكافئة لأي محرك احتراق داخلي، يمكن للمزيج أن يعطي كفاءة أعلى وغازات سمّية أقل مع الوضع بعين الاعتبار أن التحكم بالنسبة المضافة من الهيدروجين ونسبة الهواء إلى الوقود أو ما يسمى بـ[اللمدا]هما العاملان الأساسيان لإعطاء خليط مناسب. حيثُ ينبغي أن تكون النسبة تحديداً 15% هيدروجين بنسبة هواء إلى وقود مساوية لـ 1.4 لأداء أفضل وعوادم أقل، إذ أنهُ لا حاجة عندئذٍ لأي تعديل أو تطوير في أجزاء المحرك، وذلك ما يجعله مصدراً يمكن استخدامه بصورة أسرع في أي محرك تقليدي بإضافاتٍ بسيطة تُعنى بمخزون هيدروجيني وتقنية خلط مبسّطة [4]. 

مما سبق عرضه يسوقنا التطلع إزاء تلك التقنية أنها من المرجح أن تغدو خطوة أولى لمرحلة جديدة يُتَقَبَّلُ فيه الهيدروجين بوصفه بديلاً للوقود في حين استمرار الدراسات على التقنيات المختلفة التي يرجو منها الباحثين والعلماء تسهيل استخدامه دون الحاجة لأي وسيطٍ آخر. مع التنبيه لوجود الومضات الأولية لبداية المجتمع الهيدروجيني في اليابان وبعض الشركات الرائدة في مجال السيارات التي بدأت تتخذ خطوات أكثر عملية وجرأة للتوجه تجاه تقنية الهيدروجين [8-5].

المصادر:

[1] An Introduction to Combustion: Concepts and Applications

[2] Extension of a Lean Operating Limit for Natural Gas Fuelling of a Spark Ignition Engine Using Hydrogen Blending

 [3] Hydrogen Blended Natural Gas of a Operation of a Heavy Duty Turbocharged Lean Burn Spark Ignition Engine

[4] Use of Blends of Hydrogen and Natural Gas in Urban Vehicles in the Transition Towards an Hydrogen Economy

 [5] TOSHIBA 2020, The world´s largest-class hydrogen production

[6] Toyota UK 2020, Toyota to build a hydrogen-powered city of the future 

[7] </Toyota 2020, Hydrogen for All/A Fuel for the Future

[8] <Hyundai 2020, Hyundai’s leading Fuel Cell technology,