”Nagy léptékű terv szükséges a tiszta hidrogénalapú gazdaságra való átálláshoz
A klímaváltozás mérsékléséhez nem elég, ha a villamosenergia-ellátó rendszereinket kizöldítjük, hanem egy tiszta üzemanyagra is szükségünk van, amely segít csökkenteni az ipar, az áruszállítás és a hosszú távú energiatárolás szén-dioxid-kibocsátását.
A hidrogén és származékai kínálkoznak e szerep betöltésére
– érvelnek a Joule folyóirat legutóbbi számában megjelent kommentár szerzői, azonban figyelmeztetnek: ahhoz, hogy az Egyesült Államok átálljon a tiszta hidrogénalapú gazdaságra, először átfogó stratégiát és egy nagy léptékű, tízéves tervet kell alkotni.
A szerzők úgy vélekednek, hogy a jövőbeni hidrogén-infrastruktúra alapos átgondolása – beleértve a termeléssel, szállítással, tárolással, felhasználással és gazdasági versenyképességgel kapcsolatos kérdéseket – kulcsfontosságú ahhoz, hogy a tiszta hidrogén meghonosítására tett erőfeszítések társadalmi szinten sikeresek és fenntarthatók legyenek. „Üdvözöljük az USA energiaügyi titkára, Jennifer Granholm bejelentését az ambiciózus Hydrogen Earthshot program elindításáról.
A technológiafüggetlen program átfogó célja az üvegházhatásúgáz-mentes hidrogéntermelés kilogrammonkénti árának egy dollár alá szorítása az évtized végéig” – írja a kommentár vezető szerzője, Arun Majumdar, a kaliforniai Stanford Egyetem Precourt Energiakutató Intézetének társigazgató professzora.
„Hasonló átfogó célú technológiai és gazdasági kutatási-fejlesztési programokat kell indítani a hidrogén tárolásának, felhasználásának és szállításának ügyében is. A Hydrogen Earthshot szükséges, de nem elégséges a hidrogénalapú gazdaság megteremtéséhez.”
Jelenleg a petrolkémiai ipar használja fel a legtöbb hidrogént
Ma a világon évente hetvenmillió tonna hidrogéngázt termelnek, s az Egyesült Államok adja a globális termelés mintegy hetedét. Jelenleg a hidrogén nagy részét a műtrágyagyártás és a petrolkémia használja fel, és szinte teljes egészében „szürkének” tekinthető, amennyiben az előállítása olcsó ugyan – nagyjából kilogrammonkénti 1 dollár –, de a hidrogéngáz minden megtermelt kilogrammja durván tíz kilogramm szén-dioxid kibocsátásával jár.
„A hidrogéngazdaság már létezik, csakhogy rengeteg üvegházhatású gázt bocsát ki"
– emeli ki Majumdar.
„A hidrogént ma csaknem kizárólagosan metánból állítják elő. Olyan, mint tiszta hidrogéngazdaság, a jelen pillanatban nincs.” A kutatók számtalan színes látomást vázoltak már fel egy lehetséges tiszta hidrogénalapú gazdaságról.
A kék hidrogén előállítása során például befogják a keletkező szén-dioxidot,
így mérséklik a hidrogéntermeléssel járó üvegházhatásúgáz-kibocsátást. Ez azonban pillanatnyilag körülbelül 50 százalékkal drágább a szürke hidrogénnél, nem is beszélve a nemkívánatos szén-dioxid elvezetéséhez és tárolásához szükséges csővezetékek és befogó rendszerek kiépítésének költségéről.
„Ahhoz, hogy a kék hidrogén reális alternatíva legyen, a szén-dioxid-befogás költségét csökkentő és hatékonyságát növelő kutatásra-fejlesztésre van szükség” – hangsúlyozzák Majumdar és szerzőtársai. A tiszta hidrogén egy másik, zöldnek nevezett formája is felkeltette a tudósok érdeklődését. A zöld hidrogént a víz bontásával, áram és elektrolizáló berendezés segítségével,
mindenfajta üvegházhatású gáz kibocsátása nélkül állítják elő.
Ennek ára azonban kilogrammonként négy-hat dollár, ami Majumdar és munkatársai szerint két dollár alá lenne szorítható, ha csökkennének a szénmentes áram és az elektrolizáló berendezés költségei.
Az értékes gáz származékai is felhasználhatók
A türkiz hidrogént a metán pirolízisével nyerik, melynek során a metánt üvegházhatású gáz felszabadulása nélkül alkotóelemeire bontják. Kutatói oldalról ezt az eljárást is komoly érdeklődés övezi. A melléktermékként előálló szilárd elemi szén eladásával a folyamat nettó költsége mérsékelhető lenne, bár – amint arra Majumdar rámutat – a tiszta, szilárd elemi szénre pillanatnyilag nincs olyan léptékű kereslet, hogy a piac ekkora mennyiséget fel tudna venni. Ezért az elemi szén lehetséges felhasználási körének bővítése is egyike lenne az átálláshoz kapcsolódó kutatási-fejlesztési feladatoknak.
Akár kéknek, akár zöldnek vagy türkiznek nevezzük a károsanyag-kibocsátástól mentes hidrogént – ami igazából persze minden esetben színtelen –,
az értékes gáz és származékai egyaránt felhasználhatók lehetnének a közlekedésben, a becsapdázott szén-dioxid kémiai redukciójában,
a megújuló energia hosszú távú tárolásában, reduktánsként az acél- és egyéb fémkohászatban, valamint magas hőmérsékletű hőforrásként az üveg- és cementgyártásban.
Ám ahhoz, hogy ezek az alkalmazások ténylegesen valóra válhassanak, a hidrogén előállításának költségét a bűvös kilogrammonkénti egydolláros küszöb alá kell szorítani, mert az ammóniagyártásban, a petrolkémiában és jármű-üzemanyagként csak így válik gazdaságossá a felhasználása.
A teljes cikket ITT érheti el.
Kiemelt kép: MTI/EPA/Bernd Settnik
