Naukowcy z międzynarodowego konsorcjum Global Carbon Project przyjrzeli się dokładnie temu, co dzieje się z wodorem, gdy trafia do atmosfery. Wyniki ich analizy każą się zastanowić, czy w pogoni za gospodarką wodorową nie popełniamy kolejnego kosztownego błędu. Problem wcale nie leży w samym spalaniu wodoru, ale w tym, co się z nim dzieje, zanim do niego dojdzie.
Wodór przedłuża życie metanu w atmosferze
Sam wodór nie zatrzymuje ciepła jak dwutlenek węgla czy metan. Jego rola jest bardziej podstępna i polega na zakłócaniu delikatnej chemii atmosfery. Aby to zrozumieć, trzeba poznać rodniki hydroksylowe, które są naturalnymi czyścicielami naszej atmosfery. To one rozkładają między innymi metan, niezwykle silny gaz cieplarniany.
Czytaj także: Wodór z atomu zamiast ze słońca i wiatru. Ta technologia produkuje 200 ton dziennie
Wodór wchodzi z metanem w konkurencję o te same rodniki. Im więcej wodoru krąży w powietrzu, tym więcej „czyścicieli” zużywa na jego neutralizację, a mniej pozostaje do rozłożenia metanu. W efekcie metan utrzymuje się w atmosferze dłużej, skuteczniej ogrzewając planetę. Badacze oszacowali, że w perspektywie stu lat jedna tona uwolnionego wodoru ma efekt cieplarniany porównywalny z 11 tonami CO2. Rosnące stężenia wodoru w latach 2010-2020 przyczyniły się już do globalnego ocieplenia o około 0,02 stopnia Celsjusza. Choć liczba ta wydaje się niewielka, mechanizm jest niepokojący, zwłaszcza gdy myślimy o masowej skali przyszłej gospodarki wodorowej.
Skąd bierze się wodór w atmosferze
Stężenie tego gazu w powietrzu nie jest stałe. Od czasów przedindustrialnych wzrosło o około 70 procent, a po krótkim okresie stabilizacji znów rośnie od 2010 roku. W 2024 roku osiągnęło średni poziom około 555 części na miliard. Ten wzrost idzie w parze z emisjami metanu z sektora paliw kopalnych, rolnictwa i składowisk odpadów.
Globalny bilans wodoru dla ostatniej dekady pokazuje, że emisje nieznacznie przewyższają możliwości jego usuwania. Źródła wypuszczają średnio 69,9 teragrama rocznie, a pochłaniacze usuwają 68,4 teragrama. Ta niewielka nadwyżka kumuluje się z roku na rok. Najważniejszym naturalnym źródłem jest utlenianie fotochemiczne, odpowiedzialne za 38,4 teragrama rocznie, co stanowi 56 procent całości. Na drugim miejscu znajduje się utlenianie metanu i innych lotnych związków organicznych pochodzenia antropogenicznego.
Po stronie pochłaniaczy niekwestionowanym liderem jest gleba, która wchłania rocznie około 50 teragramów, co stanowi aż 73 procent całego usuniętego wodoru. Niestety, jej moce przerobowe są ograniczone i przegrywają z rosnącymi emisjami. Coraz większy udział mają też wycieki z przemysłowej produkcji wodoru, które stanowią nowe, rosnące źródło zanieczyszczeń.
Zielony i niebieski wodór to nie panaceum
Obecnie ponad 90 procent wodoru na świecie to tzw. wodór szary, wytwarzany z gazu ziemnego lub węgla w procesie emitującym ogromne ilości CO2. Przemysł stawia na zielony wodór (z elektrolizy zasilanej OZE) oraz niebieski wodór (z gazu z wychwytem CO2), które mają zdominować rynek w nadchodzących dekadach.
Rzeczywistość weryfikuje te optymistyczne plany. Produkcja zielonego wodoru na masową skalę wciąż jest bardzo droga i wymaga gigantycznych ilości czystej energii, której po prostu nie ma w nadmiarze. Z kolei wodór niebieski, teoretycznie czystszy, kryje w sobie pułapkę w postaci emisji metanu podczas wydobycia i transportu gazu oraz niedoskonałego wychwytu dwutlenku węgla. W pesymistycznych scenariuszach, przy wysokich wskaźnikach wycieku zarówno metanu, jak i samego wodoru, jego produkcja może okazać się bardziej szkodliwa dla klimatu niż zwykłe spalanie gazu ziemnego.
Rozkład emisji jest nierówny. Azja Wschodnia i Ameryka Północna odpowiadają za lwią część emisji ze spalania paliw kopalnych, podczas gdy regiony takie jak Afryka i Ameryka Południowa odgrywają kluczową rolę w naturalnych cyklach wodoru, głównie dzięki procesom biologicznym w glebach.
Wciąż wiele niewiadomych
Największą lukę w naszej wiedzy stanowi proces pochłaniania wodoru przez glebę. Brakuje wystarczających danych empirycznych, aby precyzyjnie oszacować, jak ten naturalny pochłaniacz zareaguje na dalszy wzrost stężeń. Niepewność dotyczy również dokładnych współczynników emisji i skal wycieków z rozwijającej się infrastruktury wodorowej.
Czytaj także: Ziemia skrywa tajemnicę, która rozwiąże kryzys energetyczny. Chodzi o paliwo powstające bez udziału człowieka
Te białe plamy na mapie wiedzy są niebezpieczne. Inwestowanie w technologię, której pełnego wpływu na klimat nie rozumiemy, to ryzykowna gra. Nowe badanie nie mówi, że powinniśmy całkowicie porzucić wodór, ale stanowi mocne wezwanie do rozwagi. Pokazuje, że w transformacji energetycznej nie ma darmowych obiadów, a każde rozwiązanie – nawet to najbardziej obiecujące – wymaga chłodnej, opartej na faktach analizy. Zanim wodór na dobre zagości w naszej gospodarce, musimy lepiej poznać jego środowiskowe konsekwencje i przede wszystkim nauczyć się go nie tracić.