Wodór – wady i zalety paliwa
Opublikowano: 28 marca 2021

Chociaż wodór na Ziemi rzadko występuje w stanie wolnym, wchodzi on w skład tak wielu związków chemicznych, że jego zasoby są praktycznie niewyczerpalne. Jest on budulcem cząsteczek organicznych a przede wszystkim wody, która jest wszechobecna na naszej planecie. Teoretycznie wodór można używać do pozyskiwania energii na dwa sposoby, poprzez utlenianie gazu bądź poprzez fuzję termojądrową. Dlaczego nie robi się jednak tego na szeroką skalę?

Utlenianie wodoru jest najbardziej ekologicznym sposobem pozyskiwania energii. W jego wyniku powstaje woda. Dlatego właśnie wielu specjalistów widzi w tym gazie paliwo przyszłości. Problem polega jednak na opracowaniu ekologicznej metody pozyskiwania wodoru.

Najczęściej stosowane metody opierają się na wykorzystaniu procesów termicznych i chemicznych wymagających dostarczenia energii. Wodór można zatem otrzymać w procesie rafinacji benzyny, reformingu metanu, elektrolizy wody, bądź rozkładu pary wodnej przy użyciu rozgrzanego koksu. Wszystkie te metody wymagają użycia dużej ilości energii zwykle pozyskiwanej z tradycyjnych paliw kopalnych. Wiąże się to z dużą emisją dwutlenku węgla do atmosfery.

Inny problem stanowią magazynowanie i transport wodoru. Generują one dodatkowe koszty, a do tego również wymagają użycia energii. Problemy związane z palnością gazu sprawiają, że spalanie stosowane jest głównie w silnikach rakietowych. Chociaż możliwe jest zasilanie wodorem tradycyjnego silnika tłokowego, dla potrzeb samochodów opracowano bardziej bezpieczną metodę pozyskiwania energii poprzez ogniwa paliwowe, w których gaz łączy się z tlenem, wytwarzając energię elektryczną, która napędza silnik elektryczny.

Mimo że można już produkować samochody zasilane wodorem, koszty produkcji i przesyłania paliwa ograniczały ich dostępność, choć obecnie koszt zasilania aut wodorem jest już porównywalny z użyciem benzyny. Również zysk dla środowiska nie wydaje się obecnie wystarczający, by uzasadnić masową produkcję samochodów na wodór.

O naprawdę nieograniczonym źródle energii można by mówić, gdyby udało się opanować technologię kontrolowanej syntezy termojądrowej. W tym przypadku z jednego kilograma paliwa otrzymuje się ilość energii porównywalną z użyciem 10 milionów kilogramów paliw kopalnych. Energia pozyskiwana jest w sposób całkowicie bezemisyjny. Dodatkowo odpady promieniotwórcze powstałe w wyniku reakcji ulegają szybszej neutralizacji. Zużywa się przy tym mniejsze ilości paliwa niż w tradycyjnej elektrowni atomowej.

Niestety jak dotąd proces syntezy termojądrowej udało się wykorzystać tylko w bombach wodorowych (jest to jednak proces niekontrolowany) i na niewielką skalę w laboratoriach.

Czy wodór może być paliwem ekologicznym?

Podobnie jak w przypadku samochodów elektrycznych, pojazdy napędzane wodorem mogą zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska w dużych miastach. Samochody na wodór emitują głównie parę wodną. Czy jednak nie oznacza to tylko przeniesienia źródeł emisji CO2 z miast do zakładów zajmujących się pozyskiwaniem gazu i przygotowywaniem go do transportu?

Niewątpliwie konieczne jest opracowanie mniej energochłonnych metod pozyskiwania wodoru. Jego wydajność energetyczna jest znacznie większa niż innych paliw, jednak pozyskiwanie wymaga jeszcze wielu innowacji.

Alternatywny sposób pozyskiwania gazu stanowi metoda biologiczna. W procesie fermentacji dzięki użyciu odpowiednich kolonii bakterii powstaje paliwo a do produkcji można w tym przypadku użyć odpadów biologicznych. Gaz pozyskiwany jest w procesie fermentacji ciemnej lub fotofermentacji. W pierwszym przypadku wodór pojawia się jako efekt rozkładu związków organicznych przez mikroorganizmy, w drugim jako produkt uboczny procesu fotosyntezy u mikroorganizmów.

W przypadku metody biologicznej do produkcji paliwa nadają się odpady, które masowo produkuje ludzkość. Należą do nich na przykład: odpady przemysłu rolno-spożywczego, mlecznego, papierniczego a także odpady komunalne, osady ściekowe i odpady rolne.

Wojciech Ostrowski