Sve boje vodonika: beli vodonik, održiva energija iz dubine zemlje

Beli vodonik, onaj koji se nalazi u podzemnim geološkim naslagama, predmet je sve većeg interesovanja u promišljanju dekarbonizacije, jer može da bude jedan od najčistijih izvora energije. Međutim, proces ekstrakcije još je nedovoljno razvijen, dok bi za širu upotrebu ovog energenta trebala posebna infrastruktura.

Prirodni ili beli vodonik nalazi se zemljinoj kori i ima potencijal da bude čisto i obnovljivo gorivo. Za proizvodnju nije potrebna direktna upotreba fosilnih goriva niti električne energije, dok se pri njegovom sagorevanju oslobađa samo vodena para.

Ekstrakcija belog vodonika se vrši frakingom. To je bušenje kroz geološke naslage i ubrizgavanje mešavine vode, peska i hemikalija pod visokim pritiskom kako bi se gas oslobodio iz stena.

Ipak, ovaj izvor čiste energije još uvek je izazov za industriju. Trenutne opcije za proizvodnju belog vodonika su ili veoma skupe ili nisu ekološki bezbedne niti održive.

Beli vodonik može da se koristi u dekarbonizaciji proizvodnje čelika, aluminijuma, veštačkih đubriva i druge industrije, ali i u transportu – u automobilima sa gorivim ćelijama, koje pretvaraju vodonik u električnu energiju.

Prirodno poreklo belog vodonika

Vodonik se na Zemlji ne nalazi u čistom obliku, već u jedinjenjima sa drugim elementima. Ako je dobijen iz uglja to je crni vodonik. Sivi i plavi vodonik se proizvode od prirodnog gasa, sa razlikom što se pri proizvodnji plavog vodonika ugljen-dioksid sakuplja primenom CCS tehnologija.

Sivi vodonik je trenutno najzastupljeniji u energetici, a on stvara visoke emisije. Taj sektor godišnje u atmosferu izbaci oko 900 miliona tona ugljen-dioksida, približno koliko i globalni avio-saobraćaj.

U procesima proizvodnje sivog vodonika napravi se godišnje više emisija gasova sa efektom staklene bašte, nego u celokupnom globalnom avio transportu

Zeleni vodonik se proizvodi elektrolizom vode, uz korišćenje električne energije iz obnovljivih izvora. Ukoliko se električna energija dobija iz nuklearnih izvora, onda se govori o ružičastom vodoniku, a njega je Evropska unija delimično uvrstila u održive izvore, zajedno sa zelenim vodonikom.

Prednost belog vodonika je što je prirodno dostupan. Beli vodonik dolazi iz prirodnih depozita, u gasnom stanju, koji se formiraju tokom bioloških i geoloških procesa.

U Francuskoj otkriveno do sada najveće nalazište

Većinu nalazišta belog vodonika su geolozi otkrili slučajno, u potrazi za fosilnim gorivima.

Pažnju je privuklo nedavno otkriće značajne količine u severoistočnoj francuskoj regiji Loreni. To je potencijalno najveće nalazište otkriveno do danas.

Na dubini od 1.250 metara, koncentracija belog vodonika dostiže 20 procenata, dok su analize pokazale da se procenat vodonika povećava kako se ide u dubinu, naveo je francuski istraživački tim koji je do ovog otkrića došao tragajući za rezervama metana.

Geolozi zaključuju da bi nalazište u Loreni moglo da sadrži do 46 miliona tona belog vodonika, što je više od polovine trenutne svetske godišnje proizvodnje sivog vodonika. Oni pretpostavljaju da bi na dubini od 3.000 metara koncentracija vodonika mogla premašiti 90 procenata.

Globalni potencijal

Osim Francuske, istraživanja belog vodonika su u toku i u drugim delovima sveta, a geolozi kažu da potencijalne rezerve postoje i u Srbiji.

Potražnja za vodonikom će se pre kraja 2050. uvećati pet puta

Američko društvo geologa (GSA) predviđa da će se potražnja za vodonikom upetostručiti do 2050. godine. Sada se za industrijske procese godišnje koristi oko 100 megatona.

GSA računa da bi eksploatacija belog vodonika mogla da obezbedi najmanje polovinu ukupne globalne potražnje za održivim i čistim vodonikom do 2100. godine.

Proces ekstrakcije i troškovi transporta su još uvek nepoznanica

Novije vrste primene vodonika, kao goriva za avione i u proizvodnji električne energije, podstiču globalnu potražnju. Međutim, mnoga ležišta su preduboko u tlu ili u drugim nedostupnim područjima, što je izazov za ekonomsku isplativost eksploatacije.

Za ekstrakciju vodonika iz podzemnih nalazišta su, osim toga, potrebna održiva tehnološka rešenja. Zbog lake zapaljivosti, mora se izbeći bilo kakva mogućnost kontakta između vodonika i kiseonika u vazduhu. To, između ostalog, podrazumeva posebnu zaštitu bušotina.

Problemi skladištenja, zatim nedostatak cevovoda i distributivnih sistema su glavni razlozi zašto su u trci za elektrifikacijom automobila baterije pobedile nad gorivim ćelijama, napominju autori studije objavljene u časopisu Science.

Problemi skladištenja, zatim nedostatak cevovoda i distributivnih sistema su glavni razlozi zašto su u trci za elektrifikacijom automobila baterije pobedile nad gorivim ćelijama

Kilogram vodonika sadrži energije kao galon benzina, nešto manje od četiri litra, ali zauzima neuporedivo više prostora. Ipak, vodonik bi mogao da zameni fosilna goriva u vozilima koja nisu pogodna za baterije, poput kamiona, kao i u brodovima i avionima koji mogu da ponesu velike rezervoare, zaključuju autori.

Skladištenje pod pritiskom, koji ide i do 700 bara, može da reši problem sa prostorom, ali na račun povećanja troškova. Za prelazak vodonika u tečno stanje, potrebno je hlađenje na temperaturi do minus 253 stepena Celzijusa.