نجح فريق من الباحثين في إنتاج الهيدروجين الأخضر بتكلفة أقل من الوقود الأحفوري للمرة الأولى، في خطوة قد تُنهي سنوات طويلة من التحديات الاقتصادية التي واجهت الطاقة النظيفة مقارنة بالغاز الطبيعي.

وتمكّن النظام الجديد من تحقيق تكلفة صافية تبلغ 1.54 دولار فقط لكل كيلوغرام من الهيدروجين (نحو 0.70 دولار للرطل)، وهو سعر يقل عن تكلفة الهيدروجين الرمادي المستخرج من الميثان.

الهيدروجين: وقود نظيف عالي الكفاءة

يُعد الهيدروجين من أكثر أنواع الوقود كفاءة، إذ يتميز بأنه:

عالي الكثافة الطاقية مقارنة بوزنه

قابل للتخزين والنقل

لا ينتج عند احتراقه سوى الماء

غير أن تكلفة إنتاجه بطرق صديقة للبيئة ظلت العائق الأكبر أمام اعتماده على نطاق واسع.

مشكلة الطاقة المتجددة وعدم الاستقرار

أوضح الباحثون في دراستهم أن أحد أبرز التحديات التي تعيق التوسع في استخدام مصادر الطاقة المتجددة هو عدم استقرار الإنتاج، حيث تعتمد الطاقة الشمسية والرياح على ظروف الطقس، ما قد يؤثر على استقرار شبكات الكهرباء.

وأشاروا إلى أن الهيدروجين الأخضر يمثل حلا واعدا لهذه المشكلة، لأنه يسمح بتخزين الطاقة الفائضة واستخدامها عند الحاجة.

لماذا كان الهيدروجين الأخضر مكلفا؟

تقليديا، يتم إنتاج الهيدروجين الأخضر عبر:

استخدام الألواح الشمسية (الخلايا الكهروضوئية)

تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء

تحليل الماء كهربائيا لفصل الهيدروجين عن الأكسجين

لكن هذه العملية جعلت الهيدروجين الأخضر أغلى بثلاث إلى خمس مرات من الهيدروجين الرمادي المنتج من الغاز الطبيعي.

إعادة هندسة التحليل الكهربائي باستخدام النفايات الزراعية

نجح فريق بحثي مشترك من جامعة الصين الزراعية وجامعة نانيانغ التكنولوجية في سد هذه الفجوة من خلال إعادة ترتيب الكيمياء الأساسية لعملية التحليل الكهربائي.

في الطريقة التقليدية، يتم شطر الماء إلى:

هيدروجين

أكسجين

غير أن إنتاج الأكسجين يستهلك طاقة كبيرة ولا يحمل قيمة تجارية حقيقية، ما يرفع التكلفة النهائية.

استبدال الأكسجين بأكسدة السكر

الاختراق الجديد يقوم على استبدال إنتاج الأكسجين بعملية أكسدة الغلوكوز، وهو نوع من السكر يمكن استخراجه بسهولة من النفايات الزراعية مثل:

سيقان القطن

بقايا القمح والمحاصيل الأخرى

وباستخدام هذا السكر بدلا من إنتاج الأكسجين، تنخفض كمية الطاقة المطلوبة للعملية بشكل كبير، ما يؤدي إلى تقليل التكلفة الإجمالية لإنتاج الهيدروجين.

فوائد اقتصادية وبيئية مزدوجة

يحقق هذا النظام الجديد عدة مكاسب في آن واحد:

خفض جذري في تكلفة الهيدروجين الأخضر

الاستفادة من النفايات الزراعية بدل التخلص منها

تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري

تعزيز استقرار شبكات الطاقة المتجددة

ويرى الباحثون أن هذا التطور قد يُسرّع التحول العالمي نحو اقتصاد طاقة نظيف ومستدام.