Светът отчаяно се нуждае от гориво, щадящо климата и възлага надежди на водорода, виждайки в него начин за захранване на фабрики, сгради, кораби и самолети, без да се изхвърля въглероден диоксид в небето.
Сега обаче учените предупреждават, че водородът, който изтича в атмосферата, може да допринесе за изменението на климата подобно на въглерода. В зависимост от това как се произвежда, разпространява и използва, той може дори да влоши затоплянето през следващите няколко десетилетия, въпреки че въглеродът представлява по-голяма дългосрочна заплаха. Те казват, че всяка бъдеща икономика, базирана на водород, трябва да бъде проектирана от самото начало така, че да ограничи изтичането на газ до минимум, в противен случай рискува да задълбочи самия проблем, който се предполага, че ще реши. Някои от идеите, които се тестват в момента, като транспортирането на водород по тръбопроводи, изградени за природен газ, могат да доведат до неприемливо ниво на изтичане, пише Bloomberg.
"Силата на въздействие е много по-голяма, отколкото хората осъзнават", казва Илиса Око, климатолог от Фонда за защита на околната среда /EDF/, група с нестопанска цел. "Сега поставяме това на вниманието на всички, не за да кажем "не" на водорода, а за да помислим как да го внедрим."
Водородът не задържа директно топлина, както прави CO₂. Вместо това при изтичане той предизвиква поредица от химични реакции, които затоплят въздуха, действайки косвено като парников газ. И въпреки че се извежда от атмосферата много по-бързо от въглеродния диоксид, който се задържа в продължение на векове, в краткосрочен план той може да нанесе повече щети от CO₂. Според неотдавнашен доклад на правителството на Обединеното кралство за период от 20 години той има 33 пъти по-голям потенциал за глобално затопляне от същото количество въглероден диоксид. Въглеродът е по-опасен поради своята дълготрайност.
Потенциалът на водорода за затопляне никога преди не е бил проблем, тъй като употребата му до голяма степен е била ограничена до петролните рафинерии и заводите за производство на химикали и торове. Но сега правителствата по света инвестират милиарди за изграждане на водородна икономика, разглеждайки газа като една от възможностите за декарбонизация на много индустрии, които не могат лесно да работят с електричество. Президентът Джо Байдън отдели 8 млрд. долара за изграждането на поне четири "водородни центъра", където горивото ще се произвежда и използва, а държавите се подготвят да се конкурират. Американските компании за комунални услуги, които сега доставят природен газ, виждат в него спасител, като през последните две години обявиха над 20 пилотни проекти за водород.
"Сега се взимат решения и се харчат пари", каза Око. "Можем да изпреварим този проблем сега, за да не се превърне в проблем."
Тя и други, които алармират за това, настояват, че това не е причина да се откажем от водорода. Напротив, способността на водорода да задържа топлина означава, че всяка бъдеща система за производство, разпределение и използване на газа трябва да бъде изградена така, че да се сведат до минимум течовете.
"Използването на водород има голям потенциал за спестяване на много емисии на въглероден диоксид, но е много важно да се намалят нивата на изтичане на водород", казва Никола Уоруик, водещ автор на британското проучване и учен от Националния център за атмосферни науки към Университета в Кеймбридж.
Водородната индустрия признава проблема, макар че компаниите не са съгласни с потенциалния му обхват. Дейв Едуардс от компанията за промишлени газове Air Liquide заяви, че въздействието на изтичането на водород върху атмосферата би трябвало да е много по-малко от това на традиционните горива, които те заместват. Задвижването на автомобили и камиони с водородни горивни клетки би имало по-малко въздействие върху атмосферата, отколкото задвижването им с бензин и дизел, дори ако системата за производство и доставка на водород има течове.
"Това не означава, че не е важно, не означава, че не трябва да разберем повече за него, но първото ни впечатление е, че е много, много по-малко", казва Едуардс. Според него изтичането на водород "е управляем проблем за решаване".
Водородът има големи предимства като чисто гориво. Ако изгорите водород в турбина, тя ще произвежда енергия без въглероден диоксид. Ако го прекарате през горивна клетка, тя ще произвежда електроенергия, като единственият отработен газ ще бъде водна пара. За разлика от слънчевата и вятърната енергия, водородът може да се съхранява в големи количества, когато е необходимо. Въпреки че по-голямата част от произвеждания днес водород се извлича от природен газ в процес, при който се отделя въглероден диоксид, той може да се отделя и от водата, като се използва възобновяема енергия, без никакви емисии, освен кислород.
Но при всички свои предимства водородът може лесно да се промъкне през оборудване, предназначено за задържане на по-големи молекули като метана в природния газ.
След като се освободи, голяма част от изтеклия водород ще бъде абсорбиран от микробите в почвата. Част от това, което остава във въздуха, ще реагира с вещество, което помага за премахването на метана от атмосферата. Това е проблем, тъй като метанът сам по себе си е мощен парников газ, с повече от 80 пъти по-голям потенциал за глобално затопляне от въглеродния диоксид за 20 години. Реакцията между водорода и това вещество - известно като хидроксилен радикал или ОН - оставя по-малко ОН на разположение, за да реагира с метана. Така че метанът, който навлиза в атмосферата, ще се задържи по-дълго време и ще нанесе повече вреди, отколкото би нанесъл, ако нямаше водород.
Изтичането на водород има и други ефекти, свързани със затоплянето. В тропосферата, най-близкия до земята атмосферен слой, той предизвиква верига от химични реакции, които водят до образуването на повече озон - друг парников газ и основен компонент на смога. Много по-високо, в стратосферата, водородът води до увеличаване на водните пари, което като цяло води до задържане на повече топлинна енергия в атмосферата.
Тези реакции протичат за кратък период от време - няколко години. За разлика от тях излишъкът от въглероден диоксид натрупва топлина в атмосферата в продължение на векове. Но при бързото повишаване на температурите в световен мащаб учените твърдят, че краткосрочните фактори за изменението на климата не могат да бъдат пренебрегвани.
"Тези десетилетия са от значение", казва Стивън Хамбург, главен учен на EDF. Неговата група се опитва да повдигне въпроса за потенциала на водорода за затопляне пред всеки, който иска да я изслуша, като информира учените, бизнеса и Министерството на енергетиката на САЩ. Неговият колега Око пресмята, че досега са се срещнали с около 200 души. За EDF това е логично продължение на работата на групата, която се опитва да насочи общественото внимание към краткосрочните замърсители на климата като метан и черен въглерод, които често се пренебрегват при фокусирането върху въглеродния диоксид.
Много компании за комунални услуги експериментират смесване с водород в съществуващите газопроводи - обширни мрежи, които захранват всичко - от електроцентрали до домакински печки. За Стивън Хамбург това е рецепта за течове. Той също така предупреждава, че масовото производство на водород от изкопаеми горива може дори да доведе до краткосрочно увеличаване на затоплянето, ако системите за производство и транспортиране на водород изпускат достатъчно количество водород и метан. Дългосрочната полза от намаляването на емисиите на въглероден диоксид все пак ще е налице, но в рамките на едно-две десетилетия една пропусклива водородна система, базирана на изкопаеми горива, може да доведе до по-голямо затопляне, отколкото обичайната дейност.
"В продължение на няколко десетилетия може да се окажете в по-лошо положение - това е много вероятно", казва Стивън Хамбург.
Този проблем не е попречил на газовите компании да проучват проекти за смесване на водород. Но той може да се превърне в едно от нещата, които тези проекти проучват. През май калифорнийската енергийна компания PG&E Corp. обяви плановете си да изпробва различни смеси от водород и природен газ в специална тръбопроводна система, отделена от обичайната газопреносна мрежа на компанията, като смесите ще се изгарят в електроцентрала южно от Сакраменто. Говорителката на PG&E Мелиса Суботин заяви, че проектът на компанията "Водород до безкрайност" ще проучи потенциала за течове.
"Необходимо е да се проведат задълбочени изследвания, за да се разбере доколко е осъществимо пускането на водород в тръбопроводна система за природен газ", казва тя.
Защитниците на чистата енергия посочват как изтичането на метан от кладенците и тръбопроводите за природен газ - изтичане, което се оказа много по-широко разпространено, отколкото се смяташе някога - подкопава някои от ползите от преминаването на електроцентралите от въглища към газ. Те не искат това да се случи с водорода.
"Рискуваме да продължим с изграждането на нова инфраструктура, която по същество ще повтори всички тези минали вреди", казва Джули Макнамара, заместник-директор по политиката в областта на климата и енергетиката в Съюза на загрижените учени (Union of Concerned Scientists). "Не разполагаме с времето или лукса да сгрешим".