کامیونها و اتوبوسهای سلولسوختی در راه؛ کمبود هیدروژن سبز مانع توسعه
کامیونها و اتوبوسهای مجهز به سلولسوختی هیدروژنی بهخاطر مصرف پایین و انتشار ناچیز آلایندهها مورد توجه سازندگان و اپراتورها قرار گرفتهاند، اما عرضهٔ هیدروژنِ تجدیدپذیر هنوز پاسخگوی نیاز این بخش از حملونقل نیست. تحقق مزایای زیستمحیطی مستلزم توسعه سریع و متنوع منابع هیدروژنِ سبز است.
هیدروژن در حملونقل سنگین؛ مزایا و محدودیتها
برای ناوگان سنگین و مسافتهای طولانی، باتریهای الکتریکی با محدودیتهایی از جمله وزن بالاتر، زمان شارژ طولانی و نیاز به زیرساخت گسترده مواجهاند. سلولهای سوختی هیدروژنی زمان سوختگیری کوتاه و برد عملیاتی بالاتری ارائه میدهند؛ اما این مزایا زمانی واقعاً پاک خواهند بود که هیدروژن مصرفی از منابع تجدیدپذیر یا دورریزهای زیستی تولید شود. برای مرور فنی مکانیزم سلولهای سوختی: Wikipedia: Fuel cell.
الکترولیز آب؛ محور اصلی سرمایهگذاری در هیدروژن سبز
بخش عمدهٔ سرمایهگذاری روی هیدروژن سبز معطوف به الکترولیز آب است؛ فرایندی که با برق تجدیدپذیر مولکولهای آب را به هیدروژن و اکسیژن تفکیک میکند. کاهش هزینهٔ الکترولایزرها و رشد ظرفیت انرژیهای بادی و خورشیدی، الکترولیز را اقتصادیتر کرده است. مروری فنی بر الکترولیز آب: Wikipedia: Electrolysis of water.
مسیرهای مکمل: زیستتوده و پسماندها
علاوه بر الکترولیز، مسیرهای دیگری برای تولید هیدروژن سبز وجود دارند که میتوانند نقش عملی و اقتصادی بزرگی ایفا کنند:
- زیستتوده به هیدروژن: تبدیل پسماندهای کشاورزی، جنگلی یا شهری به هیدروژن قابل استفاده در صنایع سنگین و حملونقل؛
- پسماند پلاستیک به هیدروژن: فرایندهایی که پسماندهای پلاستیکی را به هیدروژن با خلوص بالا تبدیل میکنند و همزمان بار پسماند را کاهش میدهند.
جلبک دریایی؛ ورودی بالقوه و چالشها
جلبکهای دریایی، بهویژه جلبک قهوهای، پتانسیل بالایی برای تولید زیستتوده هیدروژنی دارند: نرخ جذب کربن جلبک تا حدود 7 برابر زیستتودههای زمینی گزارش شده و برداشت تا 6 بار در سال بدون نیاز به کود شیمیایی امکانپذیر است. تیمی از دانشگاه کلمبیا و دانشگاه Ewha Womans مسیر تبدیل جلبک به هیدروژن را با فرایند درمان حرارتی قلیایی (ATT) بررسی کرده و نتایج را در Nature منتشر کردهاند.
پژوهشها نشان میدهد ATT روی جلبک میتواند نسبت به ترکیب متداول گازیشدن و واکنشهای تبدیل آب-گاز، هیدروژن بیشتری تولید کند و احتمالاً قابلیت «منفی کربن» (carbon-negative) نیز داشته باشد، زیرا برخی محصولات جانبی قابل جذب و ذخیره بهصورت کربنات هستند.
پسماند پلاستیک؛ مدیریت پسماند و تولید هیدروژن همزمان
مطالعات چنددانشگاهی از کره جنوبی و دانشگاه کالیفرنیا، منتشرشده در PNAS، نشان میدهد ATT قابلیت تبدیل پلاستیکهای دورریز به هیدروژن با خلوص بالا را دارد. آماری که پژوهشگران نقل میکنند نگرانکننده است: تنها حدود 9% پسماند پلاستیک بازیافت میشود، 79% به دفنگاه میرود و 12% سوزانده میشود. تبدیل پلاستیک به هیدروژن میتواند هم بار پسماند را کاهش دهد و هم منبع سوختی برای ناوگان سلولسوختی فراهم کند؛ با این حال باید پیامدهای زیستمحیطی و انتشارهای جانبی این فرایندها بهدقت سنجیده شوند.
کجا باید سرمایهگذاری کنیم؟
برای تسریع گذار ناوگانهای سنگین به هیدروژن پاک، باید چند محور بهصورت همزمان تقویت شوند:
- افزایش ظرفیت الکترولیزرها و کاهش هزینهٔ تولید برق تجدیدپذیر؛
- سرمایهگذاری در فناوریهای تبدیل زیستتوده و پسماند به هیدروژن مانند ATT؛
- ساخت زنجیره تأمین هیدروژن محلی برای کاهش نیاز به انتقال طولانی و کاهش انتشار مرتبط؛
- هماهنگی سیاستها برای حمایت از پروژههای تلفیقی مدیریت پسماند و تولید هیدروژن.
پیامدها برای صنعت حملونقل و انرژی
تأمین هیدروژن سبز در مقیاس و انواع مختلف، زمینهٔ نزدیکشدن ناوگانهای سنگین به انتشار صفر را فراهم میکند. اما تا زمانی که تولید هیدروژن مبتنی بر سوختهای فسیلی باقی بماند، مزیت زیستمحیطی سلولهای سوختی محدود خواهد ماند. توسعهٔ همزمان الکترولیز، بهرهبرداری از زیستتوده دریایی و تبدیل هوشمند پسماند پلاستیک میتواند ریسکهای عرضه را کاهش دهد و مسیر واقعبینانهتری برای برقزدایی حملونقل سنگین ایجاد کند.
نگاهی به آینده
کامیونها و اتوبوسهای سلولسوختی میتوانند آلودگی را کاهش دهند و بهرهوری را افزایش دهند، اما تحقق این چشمانداز نیازمند اکوسیستمی متنوع از منابع هیدروژنی، همراه با سیاستگذاری هدفمند، سرمایهگذاری و پژوهش عملیاتی است. ترکیب برق تجدیدپذیر، زیستتودههای دریایی و بازیافت هوشمند پسماند میتواند تامین پایدار هیدروژن را ممکن سازد.
منابع و مطالعهٔ بیشتر: مقالات مرتبط در Nature و PNAS و صفحات مرجع در Wikipedia و Wikipedia.
