«Зеленый» водород когда-то называли универсальным решением для декарбонизации трудно сокращаемых секторов, таких как судоходство и производство стали. После нескольких лет застопорившихся попыток коммерциализации эта технология переживает возрождение, чему способствуют серия научных прорывов и возобновившийся интерес к альтернативам ископаемому топливу на фоне глобального нефтегазового кризиса, вызванного войной США и Израиля в Иране.

Водород широко используется в промышленных процессах и может сжигаться при высоких температурах аналогично природному газу, тяжелому мазуту или энергетическому углю, выделяя при этом только водяной пар. Однако его экологические характеристики полностью зависят от способа производства. Большая часть водорода, который сейчас используется в промышленности, относится к серому водороду, производимому с использованием ископаемого топлива. «Зеленый» водород, напротив, производится с применением возобновляемых источников энергии, но и у него есть собственные ограничения.

Доклад International Renewable Energy Agency (IRENA) за 2022 год предостерегал от «неизбирательного использования водорода», призывая политиков тщательно взвешивать приоритеты. В докладе говорилось, что широкое внедрение «зеленого» водорода «может не соответствовать требованиям декарбонизированного мира», поскольку оно «требует выделенной возобновляемой энергии, которая могла бы использоваться для других конечных целей». Кроме того, производство «зеленого» водорода часто оказывалось слишком дорогим, чтобы стать практичной заменой ископаемому топливу.

Однако недавние прорывы открыли новые пути производства водорода, которые могут изменить экономику и эффективность «зеленого» водорода. Исследователи из UCLA Samueli School of Engineering и Ewha Womans University в Южной Корее разработали метод преобразования пластиковых отходов в чистый водород с помощью процесса, известного как Alkaline Thermal Treatment (ATT).

Этот подход одновременно затрагивает два сходящихся экологических кризиса. Мировое производство пластика превышает 400 million tonnes в год, однако, по оценкам OECD, за все время было переработано лишь около 9 percent пластиковых отходов, тогда как остальное накапливается на полигонах, в мусоросжигательных установках и в природной среде. Прямое преобразование этого устойчивого потока отходов в водородное топливо дает двойную выгоду, которой не обладает традиционное производство «зеленого» водорода, зависящее от выделенной возобновляемой электроэнергии.

Примечательно, что технология способна производить водород высокой чистоты из перерабатываемых материалов без предварительной сортировки пластика. Используя один реактор, метод превращает некоторые из самых распространенных и трудно перерабатываемых видов пластика — polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE) и polypropylene (PP) — в водородное топливо за счет теплового триггера, с нулевыми выбросами углерода. Результаты исследования были опубликованы в этом месяце в научном журнале PNAS.

«Мы решаем две неотложные глобальные проблемы одновременно», — заявила Ah-Hyung "Alissa" Park, профессор химической и биомолекулярной инженерии в UCLA и соавтор исследования для переписки, в комментарии Interesting Engineering. «Пластиковые отходы накапливаются тревожными темпами, а чистый водород необходим для декарбонизации энергетики. Эта технология решает обе эти задачи творческим и масштабируемым способом».

Открытие UCLA стало последним примером в растущей области исследований, сосредоточенных на преобразовании отходов в чистый водород. Ранее в этом году исследовательская группа в Китае успешно преобразовала в водород сахара, полученные из сельскохозяйственных отходов, таких как стебли пшеницы. Этот метод значительно снижает производственные затраты по сравнению со стандартными процессами получения «зеленого» водорода: стоимость составляет примерно $1.54 за килограмм (около $0.70 за фунт) — уровень, который делает его конкурентоспособным с серым водородом и приближает к цели Hydrogen Shot Министерства энергетики США в $1 за килограмм в течение десятилетия.

Эта волна инноваций последовала за длительным периодом, когда казалось, что «зеленый» водород теряет динамику. В 2023 году менее десяти процентов запланированных проектов по «зеленому» водороду были завершены. Исследование, отслеживавшее 190 проектов в течение трех лет, выявило «широкий разрыв в реализации в 2023 году: только 7% объявленных мировых мощностей были завершены по графику».

С тех пор интерес к исследованиям в области «зеленого» водорода восстановился, поскольку его стратегическое значение для энергетической безопасности становится все более очевидным на фоне крайней волатильности нефтяного рынка. Китай, Европа и США усиливают меры по ускорению инвестиций в водород — в том числе через налоговый кредит на производство чистого водорода в рамках U.S. Inflation Reduction Act и аукционные механизмы EU Hydrogen Bank — и возобновленный фокус начинает приносить ощутимые результаты.