الهيدروجين الأخضر .. هل يحول الصناعة الثقيلة إلى صديقة للبيئة؟ | مجلس نيوز

على ضفاف نهر الراين في شمال غرب ألمانيا، يوجد مصنع دويسبورج التابع لتيسينكروب، وهو أكبر مصنع فولاذ متكامل في أوروبا. تنتج المنشأة الضخمة نحو 11 مليون طن من الفولاذ سنويا – إلى جانب نحو 20 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون، أي 2.5 في المائة تقريبا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في البلاد.
مع التزام دول الاتحاد الأوروبي بخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري 55 في المائة بحلول عام 2030، تحتاج شركات مثل تيسينكروب إلى إزالة الكربون بسرعة. خطتها لتحويل أفران دويسبورج إلى هيدروجين في نهاية المطاف تعد من بين أكثر الخطط طموحا في الصناعات الثقيلة.
قطاعات مثل الصلب والأسمنت والبتروكيماويات التي تتطلب حرارة شديدة أثناء الإنتاج لها آثار كربونية ضخمة. الصلب مسؤول عن 7 – 9 في المائة من جميع الانبعاثات المباشرة من الوقود الأحفوري، حيث ينتج عن كل طن يتم إنتاجه في المتوسط 1.83 طنا من ثاني أكسيد الكربون، وفقا لاتحاد الصلب العالمي. يمثل الأسمنت نحو 8 في المائة من جميع الانبعاثات العالمية.
شركات الصناعات الثقيلة، خاصة في أوروبا نظرا لقواعدها البيئية، هي أكثر تقدما من معظم الشركات الأخرى في إزالة الكربون. لكنها في الأيام الأولى. بينما تفكر معظم مجموعات الصلب الأوروبية في الهيدروجين كطريق لصنع ما يسمى الفولاذ منخفض الكربون، ركز المنافسون الصينيون بشكل أكبر على الجمع بين صناعة الفولاذ التقليدية وتكنولوجيا التقاط الكربون وتخزينه.
يقول المنتقدون إن الغاز هو مجرد واحد من عدد من الحلول لإزالة الكربون من عمليات الإنتاج، وإن الاستخدام الواسع النطاق للهيدروجين النظيف أو “الصديق للبيئة” سيكون مقيدا بالبنية التحتية وكميات الطاقة المتجددة المطلوبة. لكن يقول الخبراء إن الحكومات والشركات قد لا يكون لديها خيار سوى التغلب على هذه العقبات إذا كانت الصناعات الثقيلة تريد خفض انبعاثاتها.
قال جوليو فريدمان، باحث أعلى في مركز سياسة الطاقة العالمية في جامعة كولومبيا SIPA “هناك كثير من المشكلات المتعلقة بالهيدروجين، بما في ذلك زيادة الكميات التي نحتاج إليها، لكن هذا لا يهم، إنه أمر لا بد منه”.
قال أرند كوفلر، كبير الإداريين التكنولوجيين في تيسينكروب، لتحقيق أهداف الانبعاثات الصارمة في أوروبا “عليك تحديد الفرص الكبيرة، وأين وكيف يمكن تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون”. وهو يعتقد أن حجم انبعاثات دويسبورج يوفر فرصة مثالية لنشر الهيدروجين.
تجري الشركة تجارب لاستخدام الهيدروجين كعامل اختزال في أفران الصهر التقليدية، التي يمكن نظريا أن تحقق وفورات في ثاني أكسيد الكربون تصل إلى 20 في المائة. لكن إحداث انخفاض كبير في الانبعاثات يتطلب تغييرات أكثر جذرية في التكنولوجيا واستخدام الغاز الطبيعي أو الهيدروجين بدلا من فحم الكوك لفصل الأكسجين عن خام الحديد – لصنع ما يسمى الحديد المختزل المباشر DRI.
تخطط تيسينكروب لإنشاء وتشغيل أول مصنع DRI بحلول عام 2025، حيث ينتج مبدئيا 400 ألف طن سنويا من الفولاذ “الصديق للمناخ” – المصنوع باستخدام الهيدروجين أو الغاز الطبيعي – وثلاثة ملايين طن بحلول عام 2030. وهي تهدف إلى استبدال جميع ما لديها من أفران السفع بحلول عام 2050.
لا تزال هناك عقبات رئيسة، بما في ذلك الحصول على كميات كافية من الهيدروجين والتكلفة – تقدر فاتورة تحويل دويسبورج للعمل على الهيدروجين بنحو عشرة مليارات يورو.
سيتطلب إنشاء البنية التحتية لمركز الهيدروجين أيضا دعما حكوميا. مع ذلك، فإن حجم دويسبورج يمكن أن يجعله نواة اقتصاد الهيدروجين، مع خطوط الأنابيب التي تغذي الغاز إلى الصناعات الأخرى، بما في ذلك شركات تصنيع المواد الكيميائية. ركزت استراتيجية الهيدروجين الوطنية للحكومة الألمانية، التي نشرت العام الماضي، بشكل واضح على الهيدروجين “الأخضر” المصنوع باستخدام الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة لتحليل الهيدروجين من الماء.
قال أديتيا ميتال، الرئيس التنفيذي لشركة أرسيلور ميتال، هذا الأسبوع “لا يزال من السابق لأوانه إعطاء تاريخ” يبدأ عنده تدفق الهيدروجين الأخضر. لدى الشركة عدد من تجارب إزالة الكربون قيد التنفيذ، بما في ذلك تجربة لاختبار قدرة الهيدروجين على تقليل خام الحديد في منشأتها في هامبورج. أضاف ميتال “إنها رحلة طويلة في المستقبل. لسنا قريبين من نهايتها”.
تحويل 100 مليون طن من الفولاذ سنويا في الاتحاد الأوروبي باستخدام الكربون يتطلب نحو 400 تيراواط / ساعة من الكهرباء سنويا – أي ما يعادل 15 في المائة من إجمالي الاستهلاك الحالي للقارة. كل ذلك يجب أن يأتي من مصادر متجددة.
قال بريان أرانا، نائب رئيس شركة أرسيلور ميتال، ورئيس الاستراتيجية، “يبدو أن من شبه المستبعد أنه في أي وقت قريب سيكون لدينا هذا النوع من الهيدروجين المتاح استنادا إلى توليد الطاقة المتجددة الجديدة”.
قضايا مماثلة تشغل بال المديرين التنفيذيين في صناعة الأسمنت، حيث يتولد ثاني أكسيد الكربون عن طريق عمليات الاحتراق الكيميائي والحراري المتضمنة في الإنتاج. تستكشف معظم المجموعات الكبيرة في القطاع استخدام احتجاز الهيدروجين والكربون وتخزينه.
قضايا مماثلة تشغل المديرين التنفيذيين في صناعة الأسمنت، حيث يتولد ثاني أكسيد الكربون عن طريق كل من عمليات الاحتراق الكيميائي والحراري المتضمنة في الإنتاج. تستكشف معظم المجموعات الكبيرة في القطاع استخدام احتجاز الهيدروجين والكربون وتخزينه.
تعاونت شركة هانسون يو كيه، الذراع البريطانية لمجموعة هيدلبيرج سيمنت، مع باحثين في جامعة سوانزي لتجربة استخدام الهيدروجين الأخضر لاستبدال الغاز الطبيعي في المواقد في مصنعها في بورت تالبوت، جنوب ويلز. يقوم مشروع ممول من الحكومة في معمل الأسمنت ريبلسادل التابع للشركة في لانكشاير بتجربة استخدام الهيدروجين ووقود الكتلة الحيوية في قمائن الأسمنت.
قال إيان والبول، مدير الاستدامة البيئية في هانسون يو كيه، إن العرض التوضيحي هو إثبات “هل يمكننا إنتاج منتج لا يزال أسمنتا” باستخدام الهيدروجين.
تدرس شركات الكيماويات أيضا استخدام الهيدروجين لتشغيل مصانعها. لديها بالأصل خبرة كبيرة مع الغاز، وهو منتج ثانوي لبعض عمليات التصنيع.
تعتقد شركة إنيوس Ineos، التي تنتج 300 ألف طن من الهيدروجين سنويا، أن الهيدروجين سيكون “عنصرا واحدا” في عمليات إزالة الكربون. تخطط مجموعة المواد الكيميائية المملوكة للقطاع الخاص لإنشاء مركز لتزويد الهيدروجين النظيف في مصنعها في رافنيس بالنرويج من خلال بناء محلل كهربائي بقدرة 20 ميجاوات.
يحذر جير تافت، الرئيس التنفيذي لشركة إينوفين التابعة لشركة إنيوس، من أنه بالنظر إلى كميات الغاز المطلوبة، فإن التقدم سيستغرق وقتا.
“هناك الكثير من الدعاية حول مزايا مشاريع الهيدروجين. نحن بحاجة إلى أن نكون واقعيين – نحن في المكان الذي كانت فيه صناعة الرياح قبل 20 – 30 عاما من حيث الانتشار”.
يقول الخبراء إنه تماما مثلما أن تطوير صناعة الرياح البحرية انطلق من خلال خطط الدعم، فإن إنتاج الهيدروجين في صناعات الصلب والأسمنت سيحتاج إلى دعم من الدولة.
قال آرون جوتر من اللجنة الاستشارية للحكومة البريطانية بشأن تغير المناخ: “على المدى القريب، نتوقع أن تكون آلية للدعم ضرورية للمساعدة في إزالة الكربون من الأسمنت والصلب”.
ارتفاع سعر الكربون هو الأساس. وجدت دراسة حديثة من “بلومبيرج إن إي إف” BloombergNEF أن الهيدروجين المنتج من الكهرباء المتجددة يمكن أن يكون سعره منافسا للفحم لصناعة الصلب بحلول عام 2050 إذا تم تطبيق سعر الكربون البالغ 50 دولارا لكل طن من ثاني أكسيد الكربون على فحم الكوك.
في النهاية، سيكون الأمر متروكا للحكومات للمساعدة في إنشاء البنية التحتية اللازمة لاقتصاد الهيدروجين. خطة المناخ لحكومة المملكة المتحدة تعد باستثمار أكثر من مليار جنيه لدعم مشاريع الهيدروجين وإنشاء التقاط الكربون واستخدامه وتخزينه في أربع مجموعات صناعية.
وفقا لفريدمان، هذا هو المكان الذي يجب أن يكون فيه التركيز على إزالة الكربون. وهو يعتقد أن أوروبا تتقدم على معظم البلدان الأخرى في التفكير في المحاور الصناعية لتوفير خطوط النقل الضرورية وأنظمة نقل ثاني أكسيد الكربون وأنظمة توزيع الهيدروجين.
“إنه صعب ومكلف ولكن هذا هو العمل. إما أن تدفع الحكومات في أوروبا مقابل تلك البنية التحتية وإما أن تقدم حوافز للقطاع الخاص للقيام بذلك”.