Η ενεργειακή κρίση αναζωπυρώνει το ενδιαφέρον για το υδρογόνο, καθώς νέες επιστημονικές ανακαλύψεις υπόσχονται φθηνότερες μεθόδους παραγωγής πράσινου υδρογόνου και αξιοποίησης του λευκού υδρογόνου που βρίσκεται φυσικά στο υπέδαφος
Η παγκόσμια ενεργειακή κρίση του τρέχοντος έτους αναζωπύρωσε το διεθνές ενδιαφέρον για τις δυνατότητες του υδρογόνου να αντικαταστήσει τα ορυκτά καύσιμα σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανικών εφαρμογών, από την παραγωγή χάλυβα έως τη ναυτιλία.
Το πράσινο υδρογόνο εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά δαπανηρό στην παραγωγή, περιορίζοντας τις δυνατότητες εμπορικής αξιοποίησής του σε μεγάλη κλίμακα, ενώ το γκρίζο και το μπλε υδρογόνο βασίζονται στα ίδια ορυκτά καύσιμα από τα οποία πολλές αγορές παγκοσμίως προσπαθούν να απεξαρτηθούν.
Ωστόσο, οι επιστημονικές ανακαλύψεις συσσωρεύονται, διευρύνοντας το φάσμα των διαθέσιμων μορφών υδρογόνου με τρόπους που θα μπορούσαν να παρακάμψουν αυτές τις αδυναμίες και ενδεχομένως να απανθρακοποιήσουν και να αναδιαμορφώσουν ορισμένους από τους τομείς της παγκόσμιας οικονομίας στους οποίους η μείωση των εκπομπών είναι δυσκολότερη.
Το υδρογόνο διαθέτει τεράστιες δυνατότητες αντικατάστασης των ορυκτών καυσίμων στη μεταποίηση και τις μεταφορές, καθώς μπορεί να καεί σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως ο θερμικός άνθρακας ή το βαρύ μαζούτ.
Ωστόσο, σε αντίθεση με αυτά τα ορυκτά καύσιμα που προκαλούν ιδιαίτερα υψηλές εκπομπές, η καύση του υδρογόνου αφήνει πίσω της μόνο υδρατμούς. Ως εκ τούτου, το πράσινο υδρογόνο - δηλαδή εκείνο που παράγεται αποκλειστικά με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας - προβάλλεται εδώ και καιρό ως πολύτιμο εργαλείο για την παγκόσμια ενεργειακή μετάβαση και τις προσπάθειες απανθρακοποίησης.
Οι φιλοδοξίες για το πράσινο υδρογόνο δεν έχουν ακόμη υλοποιηθεί
Η διαδικασία διαχωρισμού του υδρογόνου από το νερό είναι δαπανηρή και ενεργοβόρα, ενώ σε πολλές περιπτώσεις η παραγωγή πράσινου υδρογόνου αποτελεί αναποτελεσματική χρήση καθαρής ενέργειας, η οποία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί αποδοτικότερα μέσω της άμεσης κατανάλωσής της.
Πράγματι, έκθεση του 2022 από τον Διεθνή Οργανισμό Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (IRENA) προειδοποιούσε κατά της «αδιάκριτης χρήσης του υδρογόνου» και πρότεινε στους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής να αξιολογούν προσεκτικά τις ανταγωνιστικές προτεραιότητες, λαμβάνοντας υπόψη ότι η εκτεταμένη χρήση πράσινου υδρογόνου «ενδέχεται να μην ευθυγραμμίζεται με τις απαιτήσεις ενός κόσμου με μηδενικές εκπομπές άνθρακα».
Μετά τον πόλεμο των Ηνωμένων Πολιτειών και του Ισραήλ στο Ιράν, ένα κύμα χρηματοδότησης της έρευνας για το υδρογόνο έρχεται την κατάλληλη στιγμή για μια σειρά επιστημονικών έργων που επιδιώκουν να βρουν εναλλακτικούς τρόπους παραγωγής υδρογόνου, διατηρώντας παράλληλα χαμηλό το ανθρακικό τους αποτύπωμα.
Μόλις αυτή την εβδομάδα, μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Όρεγκον δημοσίευσε μελέτη που παρουσιάζει μια νέα μέθοδο παραγωγής πράσινου υδρογόνου από νερό, χρησιμοποιώντας αποκλειστικά το ηλιακό φως μέσω της εφαρμογής χημείας βασισμένης στο θείο.
Σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους διαχωρισμού του υδρογόνου από το νερό μέσω ηλεκτρικής ενέργειας, «η φωτοκατάλυση αποτελεί μια πολύ πιο άμεση προσέγγιση, καθώς χρησιμοποιεί ένα υλικό στην ενεργειακά διεγερμένη κατάστασή του, η οποία ενεργοποιείται από το ηλιακό φως, για να επιτύχει την ίδια αντίδραση με ταχύτερο ρυθμό», σύμφωνα με σύνοψη του Interesting Engineering.
«Η εργασία μας παρέχει ένα σχέδιο για τον σχεδιασμό καλύτερων υλικών που μπορούν να μειώσουν το κόστος του πράσινου υδρογόνου», δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο Kyriakos Stylianou του Πανεπιστημίου του Όρεγκον.
«Μεταβάλλοντας το μέταλλο, διατηρώντας ουσιαστικά αμετάβλητο το υπόλοιπο υλικό, ανακαλύψαμε γιατί ορισμένες εκδοχές του MOF λειτουργούν πολύ καλύτερα από άλλες. Τα ευρήματα αυτά προσφέρουν νέους κανόνες σχεδιασμού για τη δημιουργία αποτελεσματικότερων υλικών παραγωγής ηλιακών καυσίμων».
Η ανακάλυψη αυτή έρχεται μετά από μια ξεχωριστή επιστημονική πρόοδο στο MIT
Η μελέτη αυτή αφορούσε την ανάπτυξη μιας ηλεκτροχημικής διαδικασίας που μπορεί να εξάγει υδρογόνο υψηλής καθαρότητας από αμμωνία, με κλάσμα μόνο του ενεργειακού κόστους της παραδοσιακής διαδικασίας «διάσπασης», η οποία απαιτεί θερμοκρασίες άνω των 500 βαθμών Κελσίου.
Παράλληλα, μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Ιανουάριο στην Κίνα παρουσίασε έναν ακόμη τρόπο παραγωγής πράσινου υδρογόνου με χαμηλότερο κόστος και μεγαλύτερη αποδοτικότητα.
Η μέθοδος χρησιμοποιεί σάκχαρα από γεωργικά απόβλητα αντί για οξυγόνο στη διαδικασία διάσπασης του υδρογόνου, μειώνοντας το κόστος του πράσινου υδρογόνου στα 1,54 δολάρια ανά κιλό. Πρόκειται για τιμή που θα καθιστούσε επιτέλους το συγκεκριμένο καύσιμο ανταγωνιστικό ως προς το κόστος με το φυσικό αέριο.
Ίσως, όμως, η σημαντικότερη και πιο πολυσυζητημένη εξέλιξη στον τομέα του υδρογόνου φέτος να είναι η προοπτική του «λευκού υδρογόνου», γνωστού και ως γεωλογικού υδρογόνου.
Η συγκεκριμένη προσέγγιση δεν επιδιώκει να παράγει υδρογόνο, αλλά να το εξορύξει από τα σημεία όπου υπάρχει φυσικά στον φλοιό της Γης. Η τεχνολογία για την απελευθέρωση αυτού του υδρογόνου από τα πετρώματα στα οποία έχει εγκλωβιστεί εδώ και εκατομμύρια χρόνια βρίσκεται ακόμη υπό ανάπτυξη.
Οι δυνατότητές είναι τεράστιες
Οι τεχνολογίες αυτές έχουν ήδη προσελκύσει το ενδιαφέρον οργανισμών όπως η Γεωλογική Υπηρεσία των Ηνωμένων Πολιτειών (USGS), η οποία εκτιμά ότι το υπέδαφος κάτω από τα πόδια μας περιέχει ενεργειακά αποθέματα ισοδύναμα με περίπου 170.000 χρόνια της σημερινής παγκόσμιας κατανάλωσης πετρελαίου.
Το ερώτημα είναι ποια ποσότητα από αυτά τα αποθέματα μπορεί πράγματι να ανακτηθεί και με ποιο κόστος.
Αυτό που είναι σαφές είναι ότι, έπειτα από χρόνια στασιμότητας, το ενδιαφέρον για το καθαρό υδρογόνο επιστρέφει δυναμικά, και μάλιστα για βάσιμους λόγους.
Τα επιστημονικά στοιχεία που συσσωρεύονται δείχνουν ότι η επικράτηση του καθαρού υδρογόνου θα μπορούσε να λάβει πολλές διαφορετικές μορφές, αλλά ότι κάποια από αυτές είναι πιθανό τελικά να επικρατήσει, μεταβάλλοντας στην πορεία ολόκληρο το παγκόσμιο ενεργειακό τοπίο.
www.worldenergynews.gr
