Većina današnjih metoda proizvodnje vodika uključuje fosilna goriva, zbog čega vodik tijekom cijelog životnog ciklusa ipak nije u potpunosti “zeleno” gorivo. Međutim, novi proces koji su razvili inženjeri s MIT-a mogao bi značajno smanjiti ugljični otisak povezan s proizvodnjom vodika.
Prošle godine tim je izvijestio da može proizvoditi vodik kombinacijom morske vode i recikliranih limenki od gaziranih pića i kofeina. Tada se postavilo pitanje može li se taj laboratorijski postupak primijeniti u industrijskim razmjerima i uz koji okolišni trošak.
Sada su istraživači proveli procjenu životnog ciklusa, uzimajući u obzir svaki korak procesa u industrijskim razmjerima. Na primjer, tim je izračunao emisije ugljika povezane s nabavom i preradom aluminija, njegovom reakcijom s morskom vodom za proizvodnju vodika i transportom goriva do benzinskih postaja, gdje bi vozači mogli puniti spremnike za pokretanje motora ili vozila na gorive ćelije. Otkrili su da bi novi proces mogao generirati samo djelić emisija ugljika u usporedbi s konvencionalnom proizvodnjom vodika.
Na razini zelenog vodika
U studiji objavljenoj u časopisu Cell Reports Sustainability, navodi se da bi se po svakom proizvedenom kilogramu vodika stvorilo 1,45 kilograma ugljikova dioksida tijekom cijelog životnog ciklusa. U usporedbi s tim, procesi koji se temelje na fosilnim gorivima ispuštaju 11 kilograma ugljikova dioksida po kilogramu proizvedenog vodika.
Tako niska emisija ugljika usporediva je s drugim predloženim tehnologijama “zelenog vodika”, poput onih koje koriste solarnu ili energiju vjetra.
“Na razini smo zelenog vodika,” kaže glavni autor Aly Kombargi, doktorand MIT-a koji je ovog proljeća stekao doktorat iz strojarstva. “Ovaj rad naglašava potencijal aluminija kao izvora čiste energije i nudi skalabilan put za primjenu vodika s niskim emisijama u prometu i udaljenim energetskim sustavima.”
Za novu studiju Kombargi i njegovi kolege proveli su analizu životnog ciklusa kako bi procijenili okolišni utjecaj proizvodnje vodika na bazi aluminija, u svakom koraku – od nabave aluminija do transporta proizvedenog vodika. Odlučili su izračunati emisije ugljika za proizvodnju jednog kilograma vodika – količine koju su odabrali kao praktičan primjer za krajnje korisnike.
“S jednim kilogramom vodika, vozilo na gorivne ćelije može prijeći između 60 i 100 kilometara, ovisno o učinkovitosti ćelije,” napominje Kombargi.
Veći broj scenarija
Analizu su proveli pomoću Earthstera – internetskog alata za procjenu životnog ciklusa koji koristi veliku bazu podataka o proizvodima, procesima i povezanim emisijama ugljika. Tim je razmotrio više scenarija za proizvodnju vodika pomoću aluminija: od korištenja “primarnog” aluminija dobivenog iz rudarenja, do “sekundarnog” aluminija recikliranog iz limenki i drugih proizvoda, kao i različite metode transporta aluminija i vodika.
Nakon provođenja analize za desetak scenarija, identificiranje onaj s najmanjim ugljičnim otiskom. Taj scenarij uključuje reciklirani aluminij – izvor koji značajno štedi emisije u odnosu na rudarenje – i morsku vodu – prirodni resurs koji dodatno štedi novac zahvaljujući oporabi galij-indija.
Otkrili su da bi se u tom scenariju, od početka do kraja, generiralo oko 1,45 kilograma ugljikova dioksida po proizvedenom kilogramu vodika. Procijenili su i da bi cijena proizvedenog goriva iznosila oko 9 dolara po kilogramu, što je usporedivo s cijenom vodika proizvedenog drugim zelenim tehnologijama poput energije vjetra i sunca.
Tim nastavlja razvoj procesa. Nedavno su dizajnirali mali reaktor, veličine boce za vodu, koji koristi aluminijske pelete i morsku vodu za proizvodnju vodika – dovoljno za napajanje električnog bicikla nekoliko sati. Prije toga su već pokazali da proces može proizvesti dovoljno vodika za pokretanje malog automobila. Tim također istražuje podvodne primjene i razvija reaktor na vodik koji bi koristio okolnu morsku vodu za pogon čamca ili podvodnog vozila.
