שימוש בגז מימן כחלופה נקייה למתאן

מהו גז מימן?

מימן הוא מקור חשוב לאנרגיה נקייה, אך יש להפיקו ולהשתמש בו בזהירות. זהו גז דליק ביותר ואינו בטוח לאחסון או להובלה. למימן יש את תכולת האנרגיה הגבוהה ביותר מכל דלק כימי, כלומר ניתן להמיר אותו לחשמל שימושי ביעילות גבוהה. גז מימן משמש בדרך כלל לייצור חשמל בתחנות כוח וכן ברכבי תאי דלק מימן. מימן יכול לשמש גם בתעשייה כחומר מוצא לייצור כימיקלים אחרים, כגון אמוניה לדשן ומתנול להחלפת בנזין בכלי רכב היברידיים.

מאיפה מגיע גז המימן?

מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר ביקום. עם זאת, על פני כדור הארץ, הוא נדיר מאוד מכיוון שהוא נמצא לעתים רחוקות בצורתו הטהורה והיסודית. גז מימן מתקבל בעיקר מדלקים מאובנים, כגון גז טבעי או נפט. ניתן להפיק גז מימן גם ממים באמצעות אלקטרוליזה. שתי אלקטרודות מונחות במים וזרם חשמלי מופעל לפיצול מולקולות המים למימן ולחמצן. לפי נתוני משרד האנרגיה האמריקני, 90-95% מהמימן בעולם מיוצר באמצעות רפורמה בקיטור של גז טבעי. גז מימן יכול להיווצר גם מחומרי הזנה שמקורם ביומסה, כגון עץ ופסולת חקלאית. תהליך מסוג זה משתמש בדרך כלל בקיטור לפירוק חומר צמחי ויצירת מימן כתוצר לוואי.

כיצד משתמשים בגז מימן?

גז מימן משמש במגוון תעשיות. השימושים הנפוצים ביותר בגז מימן כוללים ייצור חשמל, ייצור דשנים ודלקים לתחבורה. גז מימן משמש לייצור חשמל בתחנות כוח המצוידות בגנרטורים מונעי מימן. לפי משרד האנרגיה האמריקני, מפעלי מחזור משולב אלה יכולים לייצר שני שליש יותר חשמל ממפעלים המופעלים בגז טבעי. גז מימן משמש גם לייצור דשן חקלאי. בתהליך זה, גז מימן מגיב עם חנקן באוויר ליצירת דשן אמוניה, מקור עיקרי לייצור מזון עולמי. גז מימן משמש גם כחומר הזנה למתנול, דלק תחבורה בשימוש נרחב בברזיל ובסין.

מדוע גז מימן הוא חלופה ידידותית לסביבה למתאן?

גז מימן הוא מקור אנרגיה נקי כאשר הוא מתקבל ממקורות מתחדשים. כאשר מיוצר ממקורות לא מתחדשים, כגון דלקים מאובנים, לגז מימן יש טביעת רגל פחמנית דומה לגז טבעי. עם זאת, כאשר הוא מיוצר מחומרי הזנה מתחדשים, כגון ביומסה, למימן אין טביעת רגל פחמנית. בשימוש במקום מתאן כחומר הזנה, לגז מימן יש שני יתרונות ברורים על פני גז החממה האחר:

- בניגוד למתאן, גז מימן אינו מגיב עם CO2. המשמעות היא שאין לו השפעה נטו על שינויי האקלים, בעוד שהשפעת המתאן היא למעשה חיובית.

- ניתן למחזר גז מימן. המשמעות היא שזהו משאב מתחדש שניתן לעבור תהליך שוב ושוב.

ייצור עם גז מימן

גז מימן משמש בדרך כלל לייצור אמוניה, כימיקל תעשייתי שימושי המשמש לייצור דשן. אמוניה מופקת כיום בתהליך עתיר אנרגיה המשתמש בגז טבעי כחומר הזנה. כאשר מתאן משמש לייצור תעשייתי, תמיד קיים סיכון לדליפות מתאן בלתי צפויות לאטמוספירה. אם מתאן ישמש כחומר מוצא לייצור תעשייתי, לתהליך תהיה השפעה שלילית נטו על הסביבה, שכן מתאן הוא גז חממה בעל השפעה גדולה יותר מ-CO2 על שינויי האקלים. אם נעשה שימוש בחומר גז מימן, לעומת זאת, לתהליך לא תהיה השפעה נטו על הסביבה מכיוון שניתן למחזר את המימן. הייצור התעשייתי יישאר מקור עיקרי לגז מימן בעתיד הנראה לעין.

חקלאות וייצור מזון עם גז מימן

גז מימן יכול לשמש בחקלאות כחומר הזנה לייצור דשן סינטטי. אחת השיטות הנפוצות ביותר כוללת גידול חיידקים, כמו ציאנובקטריה, בבריכות חיצוניות גדולות, שם הם צורכים CO2 ומייצרים חומר אורגני. חומר אורגני זה הופך לאחר מכן לגז מימן, שיכול לשמש כחומר הזנה לדשן סינטטי. גז מימן משמש גם בתעשיית ייצור המזון, שם הוא מתקבל בדרך כלל מהמתאן. אחד השימושים החשובים ביותר של גז מימן בתעשיית המזון הוא בייצור מתנול, דלק נוזלי שיכול להחליף בנזין בכלי רכב היברידיים.

סיכום

גז מימן הוא מקור חשוב לאנרגיה נקייה, אך יש להפיקו ולהשתמש בו בזהירות. כאשר הוא מתקבל ממקורות מתחדשים, ניתן להמיר אותו לחשמל שימושי ביעילות גבוהה. גז מימן משמש גם לייצור אמוניה, דשן ומתנול, שיכולים לשמש כדלקים לתחבורה וכחומרי הזנה תעשייתיים. אחד היישומים החשובים ביותר של גז מימן הוא כחלופה ידידותית לסביבה למתאן, גז חממה חזק יותר מפחמן דו חמצני.