Dlaczego zielony wodór?

Wodór jest jednym z tych pierwiastków, które występują bardzo powszechnie na Ziemi i we wszechświecie. Najczęściej spotykamy go jako składnik wody (H₂O), metanu (CH₄), czy ropy naftowej, lecz w naturze wodór nie występuje w stanie wolnym. Możemy go pozyskać przy użyciu różnych metod i z różnych substancji, przy czym od sposobu jego pozyskania uzależnione będzie jego oddziaływanie na środowisko.

Wodór spala się czysto, a w połączeniu z tlenem w ogniwie paliwowym wytwarzana jest energia elektryczna, gdzie produktem ubocznym jest wyłącznie para wodna i ciepło. Ma on także bardzo szerokie zastosowanie w wielu sektorach gospodarki. Wodór od dawna stosowany jest w różnych gałęziach przemysłu, a większość wodoru jest obecnie wykorzystywana w takich obszarach, jak rafinacja ropy naftowej, produkcja amoniaku, czy metanolu. Jednak ze względu na nową potrzebę ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, wodór jest coraz częściej wykorzystywany w niekonwencjonalny sposób do nowych zastosowań.

Jeden wodór – wiele kolorów

Na  świecie znanych jest wiele technologii produkcji wodoru, które zasadniczo różnią się surowcem wyjściowym i metodą jego przetwarzania oraz rodzajem użytej energii. W zależności od zastosowanej metody produkcji dodawany jest często przymiotnik określający „kolor” wodoru. Kolor wodoru to oczywiście tylko kwestia pewnej umownej klasyfikacji, gdyż gaz ten nie zmienia swojej barwy, a dokładniej rzecz ujmując wcale jej nie posiada.

Jedną z najbardziej upowszechnionych na świecie metod wytwarzania wodoru jest zgazowywanie węgla kamiennego (choć pojawiają się także zakłady wykorzystujące węgiel brunatny). Pozyskiwanie wodoru w węgla jest obecnie najtańsze, ale nie jest to metoda obojętna dla środowiska naturalnego. Wykorzystujemy tu bowiem paliwo kopalne, uwalniając jednocześnie do atmosfery gazy cieplarniane, przede wszystkim CO₂ i przyczyniając się do zmian klimatu na Ziemi. łatwo się domyślić, że dla wodoru pozyskanego z węgla przypiszemy kolor czarny.

Wodór może mieć także szary kolor. Tym mianem określamy wodór pozyskany z węglowodorów lub wspomnianego na wstępnie metanu, w procesie zwanym reformingiem parowym. Reforming parowy jest obecnie najbardziej rozpowszechnionym procesem produkcji wodoru. Niestety przy produkcji jednej tony wodoru tą metodą, generowane jest około 10 ton CO₂ przyczyniając się tym samym do powiększania się efekty cieplarnianego.

Z metanu możemy także wyprodukować wodór poprzez termiczne krakowanie (pirolizę metanu). Ta metoda, choć nadal wykorzystująca paliwa kopalne jest mniej szkodliwa dla środowiska z uwagi na powstawanie węgla w postaci stałej. Wodór pozyskany z metanu lub gazu ziemnego najczęściej określamy kolorem niebieskim lub turkusowym, jeśli ciepło potrzebne do reakcji dostarczymy ze źródeł odnawialnych.

Czym jest zielony wodór?

Każda z wymienionych wcześniej metod wytwarzania wodoru niesie ze sobą konsekwencję w postaci emisji dwutlenku węgla oraz eksploatacji paliw kopalnych, co w znaczący sposób wpływa na zmiany klimatu i środowisko naturalne.

Wodór nazywamy zielonym wtedy, gdy pozyskujemy go przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii w procesie elektrolizy wody. Sam proces elektrolizy jest prosty i przebiega w urządzeniach zwanych elektrolizerami. Tam pod wpływem występowania napięcia elektrycznego na katodzie i anodzie oraz przy użyciu membran do wymiany jonów, doprowadzona do elektrolizera woda (H₂O) jest rozdzielana na wodór (H₂) oraz tlen (O₂). Jak łatwo zauważyć, w procesie elektrolizy w ogóle nie występują związki zawierające w swej strukturze atomy węgla, dzięki czemu nie są emitowane żadne szkodliwe dla środowiska związki chemiczne, a w szczególności dwutlenek węgla.

Podsumowanie

W dzisiejszych czasach, rosnące zapotrzebowanie na wodór zarówno w przemyśle, a także jako alternatywne paliwo w transporcie i energetyce, stawia nowe wyzwania dla technologii jego wytwarzania. Najpowszechniej stosowane metody produkcji wodoru na dużą skalę obarczone są znacznym wpływem na środowisko, ze względu na wykorzystywane w tych technologiach surowce kopalne i emisję gazów cieplarnianych.

Ogromny potencjał ma w tym momencie zielony wodór produkowany w elektrolizerach przy udziale energii odnawialnej. Wykorzystując np. nowoczesne modułowe elektrolizery z membraną anoniowymienną (AEM), możemy produkować czysty zielony wodór wszędzie tam, gdzie jest on potrzebny, z poszanowaniem dla środowiska naturalnego. Nowoczesne elektrolizery pozwalają ponadto na inteligentne zarządzanie ich pracą, przede wszystkim pod kątem efektywnego wykorzystania odnawialnych źródeł energii, takich jak fotowoltaika, czy wiatr.