צבעי המימן

מימן – הדלק של העתיד

כבר שנים רבות העולם מנסה להיגמל מהתלות בנפט ודלקים מזהמים, ואחד הפתרונות עליהם מדברים הוא המימן, וחברות רבות מפתחות סוגים שונים של כלי רכב “ירוקים” שאינם פולטים מזהמים, שהחומר הנפוץ ביותר ביקום – המימן, הוא הדלק עליו פיתוחים חדשים אלו מתבססים.

כבר כיום ישנם תאי דלק בגדלים שונים, בעלי נצילות גבוהה, של 80% המספקים חשמל למנועים חשמליים שונים בעלי נצילות גבוהה, וישנם תהליכי ניסוי שונים למערכות מבוססות מימן, גם להנעת כלי רכב כבדים (משאיות ואוטובוסים), ספינות ואפילו מטוסים (חפשו מידע על הפרויקט של חברת MagniX האמריקאית וחברת Eviation הישראלית, להנעת מטוס נוסעים בתאי דלק) וכן ישנן טכנולוגיות חדשות, כולל של “דלק מימני” של מימן מומס במים לצורך אגירת אנרגיה בצפיפות גבוהה בטמפרטורת החדר, ותנאי אחסון ללא מיכל לחץ שנועד לעמוד בלחצים של לפחות 700 אטמוספרות.

כל הפיתוחים האלו, החקיקה בעולם, המחייבת מעבר לרכבים מופחתי פליטת מזהמים ומעבר לרכבים ירוקים-נקיים,עם אפס פליטת מזהמים, מראים את הכיוון אליו מתקדם העולם, להשתחרר מהתלות בנפט.

אתם בוודאי תחשבו שאם פיתוחים אלו של יצרניות רכב רבות מכל העולם, יבשילו לכדי פסי ייצור המוני, של רכבים עם תאי דלק מבוססי מימן, שיחליפו את הרכבים הרגילים המונעים ע”י מנועי בעירה פנימית, שצורכים כ 60% מהנפט המופק בעולם, זו תהייה מכת מוות למפיקות הנפט והגז בעולם, ולפיכך החברות החדשות שלנו בשכונה, מדינות המפרץ העשירות בנפט וגז, יאבדו באחת את מקור הפרנסה העיקרי שלהן.

אבל כרגיל השכונה שלנו מלאה הפתעות, והמדינות השכנות כבר מתכננות ובונות תשתיות לעתיד, גם לקראת העולם המשתנה, במובנים כה רבים, כולל היגמלות מנפט וגז, ומעבר לשימוש במקור האנרגיה הירוק והמבטיח, גז המימן.

כפי שפורסם באתר, לאחרונה התבשרנו על הסכם חדש של חברת הנפט הלאומית של אבו דאבי, שהולכת בדרכי האחות הגדולה מערב הסעודית, ומתעתדת להקים מפעל חדש לייצור מימן.
נכון להיום חברת הנפט הלאומית של אבו דאבי, מייצרת מימן לצריכה עצמית של תעשיות הפטרוכימיה באמירויות, והמפעל החדש שהוא שת”פ של שלוש מהחברות הגדולות באמירויות, ואשר מגובות ע”י המדינה, חברת ניהול השקעות, קרן העושר הריבונית Mubadala Investment Co יחד עם חברת הפיתוח ואחזקות (שגם היא קרן ניהול אחזקות ריבונית) ADQ שחברו לחברת הנפט הלאומית של אבו דאבי, Abu Dhabi National Oil Co ויקימו עם חברת סימנס וחברות זרות נוספות, את אחד ממפעלי הפקת המימן הירוק הגדולים בעולם, ושיהיה מיועד כולו לצורך ייצוא המימן, כדלק ידידותי לסביבה.

זה המקום להזכיר כי מדינות ה GCC שוקדות זה שנים על תוכניות פיתוח לצורך הכנת התשתיות הנדרשות לצורך ייצור מימן, שנכון להיום רובו “מימן אפור”, מיעוטו “כחול” ועדיין לא מיוצר “מימן ירוק”, וכל מפעלי הפקת המימן הקיימים כיום במדינות ה GCC נועדו לצריכה עצמית של התעשיות המקומיות.

ואספר לכם שבנוסף לפרויקט המדובר באמירויות, יש את הפרויקט המתוכנן לקום בעיר ניאום שבערב הסעודית, אותה הזכרתי באתר ובערוץ הטלגרם, במספר מאמרים בעבר, שיהיה מפעל הפקת המימן הירוק הגדול בעולם, והתוכנית הסעודית להפוך מיצואנית הנפט הגדולה בעולם, ליצואנית המימן הגדולה בעולם.

אז איך זה קשור לכותרת המאמר?

על מה בכלל מדובר? ומה משמעות הצבעים שהוזכרו בפסקה הקודמת? הרי המימן הוא גז חסר צבע…

ובכל זאת למימן ישנם “צבעים”, היות וייצור המימן, שבעצמו יהיה חומר דלק יעיל ונקי, שבעירתו לא תייצר מזהמים, אלא רק מים נקיים, מקורו ותהליך הייצור, משאיר חתימת פחמן דו חמצני, ולכן ייצור המימן יכול להיות מזהם.

הצבעים מסמלים את הדרך בה נוצר, ובעיקר את ההבחנות העיקריות בפרופיל פליטת הפחמן של כל אחת מהדרכים לייצור מימן.

המימן בצבעים:

• “מימן חום“: מיוצר ע”י הפיכת פחם חום (ליגניט = Lignite) לגז בטמפרטורה גבוהה של יותר מ 700 מעלות ובלחץ גבוה, בסביבה מבוקרת חמצן (ולפעמים גם בתוספת קיטור) שנקרא “גזיפיקציה של פחם” (Coal Gasification) ובתהליך נוצרים גם פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני, חנקו, מתאן, מים וחומרים נוספים.
בתהליך זה הופק חומר המוכר בשם Syngas, שממנו הופקו דלקים מבוססי פחמן כמו מתאנול, כבר במחצית הראשונה של המאה העשרים.
כל התהליך דורש אנרגיה, ומשחרר פחמן חד חמצני ופחמן דו חמצני לסביבה

• “מימן שחור“: גם הוא מופק מפחם בתהליך גזיפיקציה, רק שהפחם הוא פחם ביטומני שחור ואיכותי יותר (Bituminous Coal).

• מימן מביו-מסה: בנוסף לפחם יש גם אפשרות לייצר מימן בתהליך גזיפיקציה, מכל חומרי ביו-מסה (Biomass) שמקורה מכל פסולת אורגנית, כגון גזם גינה, וגם פסולת פלסטיק.
היות ובמקרה זה מדובר על הפקת מימן מ Syngas שמיוצר בדרך כלל מחומרי פסולת, חתימת הפחמן הדו חמצני של המימן הזה, נמוכה משמעותית מאשר של המימן החום או השחור המופקים באותו תהליך ייצור.

* מדוע לא כתבתי מה “הצבע” שמשויך למימן המופק מביו-מסה?
–> מהסיבה הפשוטה שהיות ואינו מופק מדלק מאובן, כגון פחם מסוגים שונים, ובתהליך ייצורו הוא משאיר במקרים רבים, חתימת פחמן דו חמצני, הנמוכה מאשר מימן “אפור”, ולמרות שכבר מפיקים מימן בתהליך זה, משנות ה 90 של המאה הקודמת, לא הוגדר צבע למימן המיוצר מביו-מסה.

• “מימן אפור“: מיוצר מגז טבעי, וכיום זה המקור העיקרי (כ 95%) לייצור מימן.
תהליך הייצור עושה שימוש בגז טבעי ובמים, ובאמצעות ראיקציה כימית בין הפחממנים למים, בסופו של התהליך הנקרא Steam Reforming או בשמו המלא Steam Methane Reforming נוצרים מימן ופחמן דו חמצני.
פליטת הפחמן הדו חמצני שנוצר בתהליך עומדת על כ 9.3 ק”ג פחמן דו חמצני לקילוגרם אחד בודד של מימן (יחס זה מהווה נקודת ייחוס גם ל’צבעי’ מימן אחרים)

• “מימן כחול“: מיוצר בדיוק באותו תהליך כמו מימן אפור, רק שמקרה הזה, הפחמן הדו חמצני “נתפס” ולא משוחרר לאטמוספרה, אלא מוחדר ומאוחסן מתחת לקרקע, במלכודות גאולוגיות של שדות נפט או שדות גז שנוצלו ולא ניתנים להמשך הפקה, (CSS = Carbon Capture and Storage)
בתהליך זה רק 10%-20% אינם נלכדים ומאוחסנים, אלא נפלטים לאטמוספרה.

• “מימן טורקיז“: זה מימן המופק בטכנולוגיה חדשה הנמצאת כיום בתהליכי ניסוי, ובו בסופו של תהליכים המערבים חום גבוה מאוד, בסביבה נטולת חמצן, בסוף התהליך הנקרא פירוליזה של מתאן (Methane Pyrolysis) מופק גז מימן ולצידו פחמן מוצק טהור.

• “מימן ירוק“: שהוא המימן “הנקי” באמת, שתהליך ייצורו משאיר את חתימת הפחמן הדו חמצני הקטנה ביותר, מיוצר בתהליך אלקטרוליזה של מים, כאשר החשמל מיוצר בתהליך נקי של אנרגיות מתחדשות, כגון אנרגיית רוח, או אנרגיית שמש, ואוסיף כי בטכנולוגיות של היום, ייצור של 1 ק”ג מימן באלקטרוליזה, צורך 50kWh חשמל.
* אציין כי “המימן הירוק” מהווה כיום בסך הכל כאחוז אחד מסך ייצור המימן בעולם.
* פרויקטים כגון אלו באבו דאבי, ובניאום, יגדילו את החלק היחסי של תפוקת המימן הירוק בעולם.

• “מימן ורוד“: זה למעשה גם מימן “ירוק” המופק בתהליך אלקטרוליזה, רק שמקרה זה, החשמל מופק בתחנות כח גרעיניות.

• “מימן צהוב“: גם במקרה זה מדובר במימן המופק בתהליך אלקטרוליזה, אבל מקור החשמל מגיע מתערובת מקורות, של תהליכי ייצור שונים (מאנרגיה מתחדשת או מייצור חשמל בטכנולוגיות אחרות) ובכל רגע נתון, החשמל יסופק למפעל המייצר מימן, על פי זמינותו ממקורות הייצור.

• ואזכיר גם את “המימן הלבן“: הוא מימן הנוצר באופן טבעי, אשר לא ממש מופק כיום, ולהבנתי גם אין תוכניות להפקתו ממרבצים שנמצאים מתחת לקרקע.

למרות שעלויות הייצור הכוללת, של מימן “כחול” ומימן “ירוק” גבוהות מאשר עלות הייצור של מימן “אפור” ישנה ירידה מתמדת בעלויות הייצור של המתחרים הנקיים למימן האפור, ושיעורם בתפוקת המימן, עולה בהתמדה, בין היתר בזכות המודעות לפליטות פחמן לאטמוספרה והשפעתו, וכניסת רגולציה מחמירה יותר.

 

מבט לעתיד

לסיכום אומר למי שדואג לעתידן של ידידותינו החדשות ממדינות ה GCC, בעולם שהולך ונגמל מהתלות בנפט, שאם התוכניות והחזון של שליטי המדינות השכנות האלו, ימשיכו להתממש כפי שרואה מי שרק שם לב למתרחש ונותן מבט למזרח התיכון, ולפי מה שרואים, בשנים אחרונות צעד אחר צעד, התוכניות ארוכות הטווח של מדינות אלו, קורמות עור וגידים, עתידן נראה ירוק לקראת היום שבו העולם יעבור מנפט למימן.

יש להניח כי בעתיד הלא רחוק, במקום מכליות הנפט והגז הטבעי העושות דרכן בנתיבי השיט מחצי האי ערב לשבעת הימים, נראה בנמלי מדינות ה GCC טעינת מכליות במימן, ואלו יפליגו לדרכן אל כל העולם.

כשרואים את הגשמת החזון ל 2030 ול 2050 של ערב הסעודית ושל איחוד האמירויות, המובילות את מדינות ה GCC בכל הקשור לפיתוח המדינות וקידום העתיד, ניתן רק לקנא במדינות הרואות למרחוק, ולשליטיהן ישנו חזון המיועד כולו לטובת עתיד המדינות ותושביהן, ועושת את מה שצריך כדי להוציא את התוכניות לפועל ולממש את החזון.

כשרואים איך מתנהלים הדברים, זה מוכיח שאפשר גם אחרת, ולתכנן ולהגשים תוכניות למעו עתיד טוב יותר לכל מי שחי בשכונה, וגם שלא כולם בשכונה כמו איראן, שגם לה יש תוכניות ארוכות טווח, של שנות דור, אבל אלו תוכניות המובילות להרס וחורבן.

קרדיט: אביעד, מקבוצת נציב, ערוץ הטלגרם מבט למזרח התיכון