ألوان الهيدروجين، الأسود، البني، الرمادي، الأزرق، الأخضر، والوردي

مقالات مشابهة

أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية للتحكم بحركة الرمال

يناير 31, 2024

كهربة القطاعات، ماذا تمثل؟ ما أهميتها؟ وأثرها على الشبكات الكهربائية

يوليو 1, 2023

منحنى البطة وتأثير مشاريع الطاقة المتجددة على الشبكة الكهربائية

يونيو 13, 2023

مقدمة

الهيدروجين هو عنصر كيميائي له الرمز H وله العدد الذرّي 1. يقع الهيدروجين في الجدول الدوري ضمن عناصر الدورة الأولى وفوق عناصر المجموعة الأولى. في الظروف القياسيّة من الضغط والحرارة يكون الهيدروجين غازًا عديم اللون والرائحة، سريع الاشتعال، غير سام، ثنائي الذرّة أحادي التكافؤ له الصيغة الجزيئيّة H2.

يعدّ الهيدروجين أخفّ العناصر الكيميائيّة وأكثرها وفرةً في الكون، حيث يشكّل 75% من حجم الكون. إنّ أغلب الهيدروجين الموجود على الأرض يكون على شكل جزيئي وذلك بدخوله على شكل رابطة تساهمية في بنية الماء ومعظم المركبات العضويّة. (1)

كثر الحديث مؤخراً عن دور الهيدروجين في خطط محاربة التغير المناخي والوصول إلى صافي الانبعاثات الصفري، كما أعلنت العديد من الدول عن إعدادها لخريطة طريق لاستخدام الهيدروجين وإنتاجه ودوره في الوصول إلى صافي الانبعاثات الصفري. ويشار عادةً إلى الهيدروجين بأسماء ألوان مختلفة، مثل الهيدروجين الأزرق والأسود، والرمادي، والبني، والوردي. في هذا المقال سوف نوضح لكم هذه الألوان وسبب تسميتها.

 

ألوان الهيدروجين

يوجد العديد من الطرق التي يمكن من خلالها إنتاج الهيدروجين مثل إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار (Steam Methane Reforming)، التغويز (Gasification)، والتحليل الكهربائي (Electrolysis).

بالاعتماد على مصدر الطاقة المستخدم في عملية إنتاج الهيدروجين يتم تسمية الهيدروجين المنتج بلون معين، مثل الهيدروجين الأخضر على سبيل المثال، والذي يتم إنتاجه باستخدام طاقة كهربائية متجددة.

• الهيدروجين الأسود والبني (Black and brown Hydrogen)

يتم إنتاج الهيدروجين الأسود والبني من خلال عملية التغويز (Gasification). وفي حال استخدام الفحم القاري أو الفحم الأسفلتي (Bituminous coal)‏ فيتم تسمية الهيدروجين بالهيدروجين الأسود، أما في حال استخدام الفحم البني (Lignite coal) فيتم تسمية الهيدروجين بالهيدروجين البني.

ويعتبر الهيدروجين الأسود والبني من ألوان الهيدروجين الأكثر تسبباً في انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وتتركز معظم عمليات إنتاج الهيدروجين الأسود والبني في الصين. كما كانت حصة الهيدروجين المنتج باستخدام الفحم على المستوى العالمي 19% في عام 2020 (2).

 

• الهيدروجين الرمادي (Gray Hydrogen)

يتم إنتاج الهيدروجين الرمادي من خلال عملية إعادة تشكيل غاز الميثان بالبخار (Steam Methane Reforming)، وهي عملية يتم فيها تسخين الميثان من الغاز الطبيعي بالبخار (عادةً باستخدام محفز) لإنتاج خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين.

ويطلق على هذا الهيدروجين الذي ينتج باستخدام الغاز الطبيعي الهيدروجين الرمادي، ويعتبر الهيدروجين الرمادي أقل ضرراً من ناحية الانبعاثات مقارنةً مع الهيدروجين الأسود والبني. وكانت حصة الهيدروجين المنتج باستخدام الغاز الطبيعي على المستوى العالمي 59% في عام 2020 (2).

 

• الهيدروجين الأزرق (Blue Hydrogen)

يتم إنتاج الهيدروجين الأزرق بنفس طريقة إنتاج الهيدروجين الأسود، البني، أو الرمادي. ولكن مع إضافة تقنيات التقاط الكربون (Carbon Capture)، بحيث تعمل هذه التقنية على التقاط الكربون الناتج عن عملية إنتاج الهيدروجين، وتخزينه في باطن الأرض أو استخدامه في أمور أخرى.

يتسبب الهيدروجين الأزرق في انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون، ولكن أقل بنسبة 80-90% مقارنةً مع الانبعاثات التي تنتج عن إنتاج الهيدروجين الرمادي والأسود والبني. وتمثل النسبة 80-90% كفاءة تقنيات التقاط الكربون في الوقت الحالي.

تقنية التقاط الكربون وتخزينه (Carbon Capture and Storage: CCS)، ما هي؟ ما أهميتها؟ ومشاريع التقاط الكربون في الوطن العربي

وأما حصة الهيدروجين الأزرق في الإنتاج العالمي للهيدروجين فكانت تساوي 0.7% فقط في عام 2020. ومن المتوقع أن ترتفع هذه النسبة خلال السنوات الثماني المقبلة (2022-2030)، بهدف خفض انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون بحيث تتمكن الدول من تحقيق أهدافها في خطط الوصول إلى صافي الانبعاثات الصفري.

 

ملاحظة: من الجدير بالذكر أن هناك العديد من الخبراء ينظرون إلى الهيدروجين الأزرق كحل لشركات الوقود الأحفوري بالاستمرار في نشاطاتهم بيع الغاز والنفط، وأن أثر استخدام الهيدروجين الأزرق على ظاهرة الاحتباس الحراري لا يختلف كثيراً عن الهيدروجين الرمادي خصوصاً عند أخذ انبعاثات غاز الميثان بعين الاعتبار (3).

 

• الهيدروجين الأخضر (Green Hydrogen)

الشكل (2): شكل توضيحي لعملية التحليل الكهربائي (المصدر: The Royal Society ).

يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر من خلال عملية كيميائية تُعرف باسم التحليل الكهربائي (Electrolysis). تستخدم هذه الطريقة الطاقة الكهربائية لفصل الهيدروجين عن الأكسجين في الماء، وإذا تم الحصول على هذه الكهرباء من مصادر متجددة، فسننتج طاقة دون انبعاث ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، ولذلك تم تسميته بالهيدروجين الأخضر.

 

• الهيدروجين الوردي. (Pink Hydrogen)

يتم إنتاج الهيدروجين الوردي من خلال عملية التحليل الكهربائي (Electrolysis) كما في الهيدروجين الأخضر. ولكن يتم الحصول على الكهرباء اللازم لفصل الماء إلى هيدروجين وأكسجين من محطات الطاقة النووية.

الشكل (2): مصادر الطاقة المستخدمة في إنتاج الهيدروجين في عام 2020 (المصدر: الوكالة الدولية للطاقة IEA).

 

الهيدروجين منخفض الكربون

هناك تسمية إضافية للهيدروجين يطلق عليها الهيدروجين منخفض الكربون (Low Carbon Hydrogen)، وباستخدام هذه التسمية يشار إلى الهيدروجين الأخضر والهيدروجين الأزرق والهيدروجين الوردي. لأن إنتاج الهيدروجين بهذه الألوان يؤدي إلى انخفاض في انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون.

 

المراجع:

• ويكيبيديا.
• الوكالة الدولية للطاقة (IEA).
• “How green is blue hydrogen?”