هیدروژن ۱۱ برابر بدتر از کربن دی‌اکسید است!

یک گزارش جدید می‌گوید، هیدروژن برای گرمایش زمین ۱۱ برابر بدتر از کربن دی‌اکسید(CO۲) است.

کد خبر: ۴۱۵۹۳۲

تاریخ: ۲۳ فروردين ۱۴۰۱ - ۱۳:۵۵

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از نیو اطلس، هیدروژن یکی از سلاح‌های کلیدی بشریت در جنگ علیه انتشار کربن دی اکسید خواهد بود، اما در مورد آن باید با احتیاط رفتار کرد، چرا که گزارش‌های جدید نشان می‌دهند انتشار هیدروژن فرار چگونه می‌تواند به طور غیرمستقیم اثرات گرمایشی ۱۱ برابر بدتری از انتشار CO۲ ایجاد کند.

هیدروژن می‌تواند به عنوان یک حامل انرژی پاک استفاده شود و عبور آن از پیل سوختی برای تولید الکتریسیته چیزی جز آب به عنوان محصول جانبی تولید نمی‌کند. هیدروژن در وزنی معین، انرژی بسیار بیشتری نسبت به باتری‌های لیتیومی حمل می‌کند و شارژ مجدد مخزن هیدروژن نیز سریع‌تر از شارژ باتری انجام می‌شود. بنابراین هیدروژن به عنوان یک گزینه سبز بسیار امیدوارکننده در چندین کاربرد کربن‌زدایی در نظر گرفته می‌شود و به عنوان مثال می‌تواند در حمل و نقل هوایی، کشتیرانی و حمل و نقل‌های زمینی طولانی مدت مورد استفاده قرار گیرد.

اما زمانی که هیدروژن مستقیماً در اتمسفر آزاد می‌شود، می‌تواند با گازها و بخارات دیگر موجود در هوا تعامل کند و واکنش دهد و اثرات گرمایش قدرتمندی ایجاد کند. در واقع، یک مطالعه جدید با حمایت دولت بریتانیا، این فعل و انفعالات را زیر ذره بین برده و مشخص کرده است که پتانسیل گرمایش جهانی هیدروژن(GWP) حدود دو برابر بدتر از آن است که تاکنون تصور می‌شود.

بنابر این مطالعه، یک تن هیدروژن در جو زمین در یک دوره زمانی ۱۰۰ ساله، جو زمین را ۱۱ برابر بیشتر از یک تن کربن دی‌اکسید گرم می‌کند.

هیدروژن چگونه مانند گاز گلخانه‌ای عمل می‌کند؟

یکی از راه‌ها، افزایش طول عمر متان موجود در اتمسفر است. هیدروژن با همان اکسیدان‌های تروپوسفر که انتشار متان را پاکسازی می‌کنند، واکنش می‌دهد. متان یک گاز گلخانه‌ای فوق‌العاده قوی است که در ۲۰ سال اول حدود ۸۰ برابر بیشتر از کربن دی‌اکسید گرم می‌شود. اما رادیکال‌های هیدروکسیل موجود در جو، آن را نسبتاً سریع پاکسازی می‌کنند، در حالی که کربن دی‌اکسید هزاران سال در هوا باقی می‌ماند، بنابراین اثر کربن دی‌اکسید در دراز مدت بسیار بدتر است.

با این حال، هنگامی که هیدروژن وجود داشته باشد، آن رادیکال‌های هیدروکسیل به جای متان با هیدروژن واکنش می‌دهند. بنابراین افزایش مستقیم غلظت متان به وجود می‌آید و متان مدت بیشتری در جو باقی می‌ماند.

علاوه بر این، وجود هیدروژن، غلظت ازن تروپوسفر و بخار آب استراتوسفر را افزایش می‌دهد و اثر «اجبار تابشی» را تقویت می‌کند که دما را نیز بالاتر می‌برد.

در اقلیم‌شناسی، اجبار تابشی یا واداشت تابشی(Radiative forcing) تفاوت بین تابش خورشیدی جذبِ زمین شده و آن مقدار انرژی است که از زمین به فضا تابیده می‌شود. توانایی‌های نفوذی که سبب ایجاد تغییر در سیستم آب و هوایی زمین شوند و تعادل تابشی زمین را دگرگون کنند و باعث افزایش یا افت دما شوند، اجبارهای تابشی یا اقلیمی نامیده می‌شوند.

واداشت تابشی مثبت به این معنی است که زمین انرژی بیشتری از تابش خورشید، بیش از تابشی که خود به فضای بیرون می‌فرستد، دریافت می‌کند. در این داد و ستد تابشی، سود خالص انرژی بر گرما خواهد افزود.

مفهوم واداشت تابشی منفی نیز این است که زمین انرژی تابشی بیشتری را بیش از آنچه که از خورشید دریافت کند، به فضا بفرستد که این باعث ایجاد سرما می‌شود.

به ‌طور معمول، اجبار تابشی در تروپوپاز یا در بالای جو که معمولاً تنظیم‌کننده سریع دما شناخته می‌شود، در یکای وات در هر متر مربع از سطح زمین اندازه‌گیری می‌شود. اجبار تابشی مثبت به معنی انرژی ورودی بیش از انرژی خروجی، سیستم را گرم می‌کند، در حالی که اجبار تابشی منفی به معنی انرژی خروجی بیش از انرژی دریافتی، آن را خنک می‌کند. علل ایجاد این اجبار شامل تغییر در تابش خورشید، تغییر در غلظت گازهای فعال در مسیر تابش است که معمولاً به عنوان گازهای گلخانه‌ای و ذرات معلق در هوا شناخته می‌شوند.

هیدروژن چگونه به جو فرار می‌کند؟

به نظر می‌رسد بخش زیادی از آن حاصل از نشتی است. اگر هیدروژن در یک سیلندر گاز فشرده ذخیره شود، می‌توان دید که هر روز بین ۰.۱۲ تا ۰.۲۴ درصد از آن از دست می‌رود. بنابراین هیدروژن از لوله‌ها و دریچه‌ها نشت می‌کند و ۲۰ درصد بیشتر از گاز متان که اکنون از خطوط لوله شهری عبور می‌کند، نشتی دارد و از دست می‌رود، اگرچه از آنجایی که هیدروژن بسیار سبک‌تر از متان است، این حجم فرار تنها معادل ۱۵ درصد از وزن آن را شامل می‌شود.

جایی که هیدروژن به عنوان مایع برودتی حمل می‌شود، جوشش آن اجتناب ناپذیر است و می‌توان انتظار داشت که به طور متوسط ​​حدود یک درصد از آن در طول روز از دست برود که در حال حاضر، این نشتی به جو روانه می‌شود.

در واقع، عملیات تهویه و تصفیه در حال حاضر در سراسر چرخه حیات هیدروژن رایج است. آنها در طول الکترولیز، در طول فشرده سازی، در هنگام سوخت‌گیری و طی فرآیند تبدیل مجدد به برق از طریق پیل سوختی رخ می‌دهند.

آلاینده‌های تصفیه و تخلیه را می‌توان با افزودن سیستم‌هایی برای ترکیب مجدد هیدروژن تهویه‌ شده یا تصفیه‌ شده در آب و بازگرداندن آن به فرآیند، پاکسازی کرد، اما مدتی طول می‌کشد تا این نوع عملیات از نظر اقتصادی مقرون به صرفه شود.

در مجموع، این گزارش انتظار دارد که بین یک تا ۱۰ درصد از کل هیدروژن در سناریوی جهانی به اتمسفر روانه شود که انتشار از حمل و نقل مسئول حدود نیمی از آن است.

اما آیا این به این معنی است که باید از "هیدروژن سبز" در رقابت برای جلوگیری از تولید گازهای گلخانه‌ای اجتناب شود؟ خیر. گزارش دولت بریتانیا توضیح می‌دهد که « انتشار یک درصدی و ۱۰ درصدی هیدروژن در مقایسه با کربن دی اکسید، تقریباً ۰.۴ تا ۴ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش می‌دهد. بنابراین حتی با فرض بدترین سناریوی نشت هیدروژن، استفاده از آن هنوز هم یک پیشرفت بزرگ است.

محققان می‌گویند: در حالی که مزایای کاهش انتشار CO۲ به طور قابل توجهی بیشتر از مزایای ناشی از نشت هیدروژن است، نتایج ما به وضوح اهمیت کنترل نشت هیدروژن را در اقتصاد هیدروژنی نشان می‌دهند.