8 Minute
Hidrogenul a fost promovat ca un combustibil cu emisii aproape zero pentru transport și industrie grea, dar cercetări noi arată că acest gaz poate contribui indirect la încălzirea planetei prin prelungirea duratei de viață a metanului în atmosferă. Această descoperire complică planurile de extindere a hidrogenului ca soluție climatică și scoate în evidență lacune importante în înțelegerea ciclului global al hidrogenului și a interacțiunilor sale atmosferice.
Principalele surse și absorbții ale hidrogenului
Cum amplifică hidrogenul încălzirea produsă de metan
Hidrogenul molecular (H2) nu absoarbe în mod semnificativ radiație în infraroșu, așa că nu se comportă ca un gaz cu efect de seră direct în același mod în care o fac dioxidul de carbon (CO2) sau metanul (CH4). Totuși, chimia atmosferică leagă strâns H2 de metan: descompunerea metanului generează hidrogen, iar hidrogenul reacționează cu radicalii hidroxil (OH) — „detergentul” natural al atmosferei care descompune metanul și alte gaze reactive.
Când concentrațiile de hidrogen cresc, radicalii OH sunt consumați în reacțiile cu H2, ceea ce lasă mai puțini radicali OH disponibili pentru a oxida și elimina metanul. Efectul: metanul persistă mai mult timp în atmosferă și își menține astfel influența puternică, de scurtă durată, asupra încălzirii globale. Lanțul reacțiilor afectează, de asemenea, formarea ozonului troposferic și conținutul de vapori de apă din stratosferă, modificând în mod indirect forțarea radiativă globală.
Pe lângă procesul simplu de consum al OH, interacțiunile sunt dependente de distribuția verticală a emisiilor, de condițiile meteorologice și de compoziția chimică regională. Schimbările în ciclul OH pot produce efecte regionale diferite asupra calității aerului, ozonului troposferic și a balanței radiației la nivel de suprafață. Astfel, implicațiile pentru politica climatică și pentru proiectarea infrastructurii de hidrogen depind de măsurători și modele atmosferice detaliate care pot captura aceste efecte non-liniare.
Nou studiu: semnal modest, dar consecințe importante
O echipă internațională coordonată de Global Carbon Project a publicat aceste rezultate în revista Nature (2025). Pe baza înregistrărilor atmosferice, a seriei istorice de date și a modelărilor chimice, autorii estimează că emisiile de hidrogen au crescut în perioada 1990–2020, iar această creștere a contribuit cu aproximativ 0,02 °C la aproape 1,5 °C din încălzirea totală înregistrată de la epoca preindustrială.
Deși valoarea numerică poate părea mică comparativ cu alte forțări climatice, semnalul este important pentru că indică un efect indirect ce poate deveni semnificativ odată cu extinderea utilizării hidrogenului. Rob Jackson, autorul senior al studiului și cercetător la Universitatea Stanford, a subliniat: „Avem nevoie de o înțelegere mai profundă a ciclului global al hidrogenului și a legăturilor sale cu încălzirea globală pentru a susține o economie a hidrogenului sigură din punct de vedere climatic și durabilă.” Autorul principal, Zutao Ouyang, profesor asistent la Auburn University, a explicat mecanismul concis: „Mai mult hidrogen înseamnă mai puțini «detergenți» în atmosferă, ceea ce determină metanul să persiste mai mult și, prin urmare, să încălzească clima pentru o perioadă mai îndelungată.”
Articolul mai analizează sensibilitatea rezultatelor la incertitudini în inventarele de emisie, la procesele chimice în modele și la distribuția spațială a surselor de H2. Autorii avertizează că, în scenarii cu extindere masivă a infrastructurii de hidrogen fără măsuri stricte de control al scurgerilor, efectele indirecte ar putea fi mai pronunțate.
Studiul aduce, de asemenea, probe că legătura între metan și hidrogen creează un mecanism de feedback: creșterea emisiilor de metan produce mai mult hidrogen atmosferic prin degradare, iar cantități mai mari de hidrogen reduc capacitatea atmosferei de a elimina metanul, ceea ce favorizează acumularea continuă a ambilor compuși în atmosferă.
Surse, căi de producție și scurgeri
Nu tot hidrogenul din atmosferă provine exclusiv din degradarea chimică a metanului. Activitățile antropice au crescut emisiile de H2 prin scurgeri în procesele industriale și în rețelele de combustibili fosili. În prezent, majoritatea hidrogenului este produs din gaz natural sau cărbune prin procese de reformare care consumă energie și emit cantități semnificative de CO2 (de exemplu, steam methane reforming - SMR sau gazeificarea cărbunelui).
Electroliza apei, care folosește electricitate pentru a separa H2 și O2, poate livra hidrogen «verde» cu emisii directe reduse atunci când energia provine din surse regenerabile, dar această tehnologie rămâne costisitoare și limitată ca scală în multe regiuni. Există și hidrogen «albastru», obținut din hidrocarburi dar combinat cu captare și stocare a carbonului (CCS), însă eficiența captării, costurile și potențialele scurgeri rămân factori critici.
Studiul asociază creșterea nivelurilor de hidrogen în principal cu creșterea emisiilor de metan din extracția combustibililor fosili, din creșterea animalelor și din rampele de deșeuri. Datorită faptului că metanul generează hidrogen când se oxidează în atmosferă, cele două gaze pot forma un ciclu de feedback ce trebuie luat în calcul de factorii de decizie și ingineri la proiectarea sistemelor de producție și distribuție.
Pe lângă emisiile punctuale din instalații industriale, scurgerile «fugitive» din conducte, compresoare și terminale LNG pot fi importante pentru bugetul atmospheric de H2. Măsurătorile in-situ, scanările satelitare și monitorizarea continuă a instalațiilor industriale sunt esențiale pentru a cuantifica aceste pierderi și pentru a dimensiona corect riscurile climatice asociate.
Ce înseamnă aceasta pentru politică climatică și tehnologie
Rezultatele nu condamnă hidrogenul ca opțiune cu emisii scăzute, dar schimbă prioritățile de implementare. Este esențial să reducăm scurgerile de H2 pe întreg lanțul valoric, să accelerăm reducerea emisiilor de metan (prin detectarea și repararea scurgerilor, modificarea practicilor agricole și gestionarea mai bună a deșeurilor) și să investim în producție de hidrogen cu adevărat cu emisii reduse.
Monitorizarea precisă a chimiei H2 și OH, îmbunătățiri ale modelelor atmosferice și standarde industriale mai stricte vor fi critice pentru a evita efectele climatice neintenționate pe măsură ce utilizarea hidrogenului se extinde. În plus, evaluările ciclului de viață (LCA) ale proiectelor de hidrogen trebuie să includă nu doar emisiile directe de CO2, ci și potențialele efecte indirecte asupra duratei de viață a metanului și asupra chimiei atmosferice.
Din punct de vedere politic, sunt necesare reglementări care să impună detecția și remedierea rapidă a scurgerilor, cerințe de transparență în inventarele de emisie și stimulente pentru tehnologiile verzi, cum ar fi electroliști alimentați din energie regenerabilă și îmbunătățirea eficienței energetice în procesele de producere a H2. Instrumentele de piață — taxe pe emisii, sisteme de comerț cu emisii sau tarife diferențiate — pot fi calibrate pentru a include riscurile asociate cu efectele indirecte asupra metanului.
La nivel tehnic, proiectarea infrastructurii trebuie revizuită: materiale și etanșări mai bune pentru conducte, sisteme de detectare în timp real (sensoristică avansată și telemetrie), proceduri operaționale ce minimizează ventingul și evacuările necontrolate, precum și integrarea captării și utilizării pierderilor acolo unde este fezabil. De asemenea, cercetarea trebuie să vizeze soluții pentru monitorizarea OH și a altor radicali atmosferici, deoarece acestea sunt cheie pentru înțelegerea duratei de viață a CH4 în prezența H2.
Pe termen lung, proiectarea unei economii a hidrogenului cu adevărat durabile implică combinarea reducerii emisiilor cu o știință atmosferică riguroasă. Studiul publicat în Nature reamintește faptul că efectele indirecte — interacțiuni chimice subtile la nivel înalt în atmosferă — se pot reflecta în creșterea temperaturii la nivelul suprafeței și trebuie incluse în orice evaluare tehnologică și de politici.
Implementarea cu succes a hidrogenului ca vector energetic curat necesită o abordare integrată: politici climatice stricte, investiții în tehnologie cu emisii reduse, măsurare și verificare robuste (MRV), precum și colaborare internațională pentru standarde comune și schimb de date. Aceasta va reduce riscurile de feedback climatic și va maximiza beneficiile pentru reducerea emisiilor de CO2 și îmbunătățirea calității aerului.
În concluzie, pe măsură ce discutăm despre hidrogenul verde, albastru sau «low-carbon», este esențial să luăm în calcul relațiile complexe dintre H2, CH4 și chimia atmosferică globală. Doar printr-o combinație de măsuri tehnologice, reglementări stricte și cercetare științifică continuă vom putea evita efectele nedorite și vom valorifica potențialul hidrogenului în tranziția energetică.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu