خلال الوقت الذي يتزايد فيه الاهتمام بإنتاج الهيدروجين النظيف بوصفه وقودًا انتقاليًا، ظهرت تقنية جديدة تبتعد عن التصنيفات التقليدية المُحددة بالألوان.
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، فقد نجحت شركة يوتيليتي غلوبال الأميركية (Utility Global)، في ابتكار تقنية تتجاوز متطلبات الطاقة الهائلة التي تعوق إنتاج الهيدروجين التقليدي.
وخلال الوقت الذي تتطلّب فيه معظم أنواع الهيدروجين النظيف كميات هائلة من الكهرباء لتقسيم جزيئات الماء؛ ما يجعلها مُكلفة وكثيفة الاستهلاك للطاقة؛ فإن نظام إنتاج الهيدروجين "إتش 2 جين" (H2Gen) من يوتيليتي غلوبال يُغير الوضع تمامًا.
ويستعمل نهج الشركة الحاصل على براءة اختراع، الطاقة الموجودة بالفعل في غازات النفايات لدفع عملية إنتاج الهيدروجين.
فبدلًا من الحاجة إلى كهرباء خارجية، يتغذى النظام على الغازات الصناعية المنبعثة من مصانع الصلب أو الغاز الحيوي الغني بالميثان من مكبات النفايات والمزارع؛ وتصبح النفايات مصدر الكهرباء.
تقنية إنتاج الهيدروجين النظيف
أوضحت شركة "يوتيليتي غلوبال"، في تعريفها لتقنية إنتاج الهيدروجين النظيف، "أنها في الأساس عملية الحصول على الهيدروجين مجانًا من تيارات كانت ستُشكل عبئًا بيئيًا لولا ذلك".
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، يأخذ المفاعل الكهروكيميائي للأكسيد الصلب هذه التيارات الغازية منخفضة القيمة، ويستعمل طاقتها الكامنة لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين، كل ذلك مع التقاط تيار مُركز من ثاني أكسيد الكربون، وهو أسهل وأرخص في عزله من الانبعاثات المنتشرة.
وسيُحوّل هذا النظام النواتج الثانوية الصناعية إلى وقود هيدروجين نظيف؛ إذ تُطلق مصانع الصلب سُحبًا من الغاز تُحرق عادةً بوصفها نفايات؛ وتُطلق مكبات النفايات غاز الميثان الذي يُسهم في تغير المناخ.
ولكن هناك عيبًا يجعل هذه التقنية تتعلق بالدقة الهندسية بقدر ما تتعلق بالابتكار الكيميائي. التفاعلات الكهروكيميائية داخل مفاعلات شركة يوتيليتي غلوبال دقيقة للغاية.
فتقلبات درجات الحرارة التي لا تتجاوز بضع درجات، أو تغيرات الضغط، أو تغيرات في تركيب غازات العادم، قد تعوق العملية برمتها؛ ما يُؤثر سلبًا في كفاءة الهيدروجين ونقائه.
ولذلك، تُقدم شركة روكويل أوتوميشن (Rockwell Automation)، المتخصصة في الأتمتة الصناعية، نظام التحكم الموزع (PlantPAx) لإدارة منشآت إنتاج الهيدروجين (H2Gen)، والذي يعمل بمثابة الجهاز العصبي للنظام.
وتعكس هذه الشراكة إدراكًا بأن إنتاج هيدروجين "نظيف" بحق لا يقتصر على الكيمياء فحسب؛ بل يتعلق بالحفاظ على هذه الكيمياء بدقة متناهية، بحسب ما أكده تقرير نشرته منصة "كلين تكنيكا" (Clean Technica).
وتراقب منصة روكويل للأتمتة باستمرار عشرات متغيرات العملية، وتُجري تعديلات آنية للحفاظ على عمل المفاعلات في أفضل حالاتها؛ ففي حالة انخفاض طفيف في جودة المواد الخام، يُعوّض النظام ذلك؛ وفي حالة ارتفاع درجة الحرارة تدريجيًا، تُفعّل التعديلات التلقائية.
وهذا المستوى من التحكم ليس مجرد ضمان تشغيلي، بل هو ما يحافظ على "نقاء" الهيدروجين من خلال ضمان بقاء العملية فاعلة ومنخفضة الكربون.
استعمالات تقنية إنتاج الهيدروجين النظيف
توسعت تقنية شركة "يوتيليتي غلوبال" لإنتاج الهيدروجين النظيف؛ إذ اختبرت شركة أرسيلور ميتال (ArcelorMittal)، إحدى أكبر شركات إنتاج الصلب في العالم، تقنية يوتيليتي غلوبال لمعرفة إمكان تحويل نفايات أفران الصهر إلى هيدروجين نظيف بمنشأتها في جويز دي فورا بالبرازيل.
ويستعمل نظام "إتش 2 جين" الطاقة الموجودة في الغازات المنبعثة من مصانع الصلب لفصل الماء إلى هيدروجين، دون الحاجة إلى كهرباء خارجية.
ودخل المشروع مرحلة التصميم الهندسي الأولي؛ بهدف إنتاج ما يصل إلى 3 أطنان من الهيدروجين يوميًا من النفايات التي كانت ستُحرق لولا ذلك.
بالنسبة لشركة صناعة الصلب البرازيلية، تكمن جاذبية هذا النظام في كونه حلًا دائريًا: إذ يمكن للهيدروجين المُنتَج أن يحل محل الغاز الطبيعي في عمليات صناعة الصلب، في حين يُسهّل إنتاج ثاني أكسيد الكربون المُركّز للنظام عملية احتجاز الكربون بتكلفة أقل وبساطة أكبر.
ويُتيح هذا النهج مسارًا مُحتملًا لخفض الانبعاثات دون الحاجة إلى إصلاح البنية التحتية الحالية لإنتاج الصلب.
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، استثمرت شركة أرسيلور ميتال 5 ملايين دولار في شركة يوتيليتي غلوبال من خلال صندوق إكس كارب للابتكار، الذي يدعم التقنيات التي يُمكن أن تُخفّض انبعاثات صناعة الصلب بشكل كبير.
في كوريا الجنوبية، دخلت شركة يوتيليتي غلوبال في شراكة مع شركة هانوا (Hanhwa) لتقييم الجدوى الفنية والاقتصادية لبناء مصنع لإنتاج الهيدروجين لاستعمال الغاز الحيوي المُولّد من مرافق معالجة مياه الصرف الصحي.
وستُستعمل إمدادات المياه غير المُعالجة بوصفها مادة خامًا لنظام "إتش 2 جين"؛ وسيُستعمل الهيدروجين المُنتَج من الغاز الحيوي في قطاع النقل الذي يعمل بالهيدروجين في كوريا الجنوبية، وفي تطبيقات أخرى للطاقة النظيفة.
ألوان الهيدروجين المختلفة
أصبحت صناعة الهيدروجين مهووسة بالترميز اللوني: الهيدروجين الأخضر من الكهرباء المتجددة، والأزرق من الغاز الطبيعي مع احتجاز الكربون، والرمادي من الوقود الأحفوري.
ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- ألوان الهيدروجين المختلفة:
ولا يتناسب نهج شركة "يوتيليتي غلوبال" تمامًا مع أي من هذه الفئات، وربما يكون هذا هو الهدف تحديدًا، بحسب التقرير الذي اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
وعندما يُعالج نظام يوتيليتي غلوبال الغاز الحيوي من مكب النفايات؛ فإنه لا يُنتج الهيدروجين فحسب، بل يمنع أيضًا غاز الميثان، وهو غاز دفيء أقوى بنحو 25 مرة من ثاني أكسيد الكربون، من دخول الغلاف الجوي.
وقد تكون للهيدروجين الناتج في الواقع كثافة سلبية الكربون؛ ما يجعله أنظف حتى من الهيدروجين الأخضر التقليدي.
ويُنتج النظام ما يُوصف بأنه هيدروجين منخفض الكربون، من خلال تغذيته بغاز النفايات من مصنع للصلب، مع مساعدة المنشأة على تقليل بصمتها الكربونية.
ويعتمد التأثير البيئي كليًا على ما يدخل، ما يُنشئ نهجًا أكثر دقة -وربما أكثر عملية- لإزالة الكربون من التفكير الذي يرُمز إليه بالألوان في هذه الصناعة حاليًا.
وقد تكون هذه المرونة حاسمة في ظل سعي الصناعات جاهدةً لإزالة الكربون؛ فبدلًا من الحاجة إلى بنية تحتية ضخمة للطاقة المتجددة أو التنافس مع قطاعات أخرى على الكهرباء النظيفة، تعمل تقنية "يوتيليتي غلوبال" مع تيارات النفايات التي تنتجها الصناعات الثقيلة بالفعل.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصدر:
