3 تفاعلات خفية تكشف التحديات: مخاطر تخزين الهيدروجين الطبيعي
مصادر – بيان
في ظل السعي العالمي لتقليل تقلبات الطاقة المتجددة وتحقيق إزالة الكربون في القطاعات الصناعية، أصبح تخزين الهيدروجين الطبيعي محل اهتمام متزايد. ومع ذلك، كشفت بيانات جديدة -اطّلعت عليها منصة “الطاقة المتخصصة” (مقرها واشنطن)- أن التركيب المعدني للخزانات الجوفية قد يكون له تأثير أكبر من المتوقع على عملية تخزين الهيدروجين.
وأظهرت الدراسة الحديثة أن الكيمياء لا تقل أهمية عن الفيزياء في عملية تخزين الهيدروجين الطبيعي. فالتفاعل بين الهيدروجين والصخور الجوفية يجب أن يتم تقييمه بعناية من حيث كميته ونمذجته ودمجه في استراتيجيات إدارة المخاطر لضمان أن التخزين الجوفي يكون قاعدة قوية في التحول نحو الطاقة النظيفة.
خريطة تفاعلات الهيدروجين مع المعادن الجوفية
أعدت دراسة باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) خريطة لتفاعلات الهيدروجين الطبيعي مع مجموعة من المعادن في الخزانات الجوفية، وأظهرت أن التركيب الكيميائي للصخور قد يؤثر بشكل ملحوظ على احتباس الهيدروجين وكفاءة استرجاعه، بل وحتى على سلامة الخزان نفسه. حددت الدراسة ثلاث أنواع رئيسية من تفاعلات الهيدروجين مع المعادن:
-
الامتزاز الفيزيائي الضعيف: يتم عبر قوى فان دير فالس بين الجزيئات المتعادلة كهربائيًا.
-
إعادة توزيع الإلكترونات: أثناء امتصاص الهيدروجين.
-
الامتزاز الكيميائي القوي: الذي قد يؤدي إلى تفكك الهيدروجين.
تؤثر هذه التفاعلات بشكل كبير على قدرة الخزان على احتواء الهيدروجين لفترات طويلة.
التناقضات في نتائج الدراسات السابقة
تظهر بعض الدراسات تباينًا في النتائج حول تأثير الهيدروجين على الصخور. ففي حين تشير بعض الدراسات إلى زيادة في المسامية وذوبان المعادن عند تعرضها للهيدروجين، أفادت دراسات أخرى بتغييرات طفيفة فقط. ويُعزى هذا التباين إلى تنوع المعادن التي تتواجد في التكوينات الصخرية، مما يجعل من الصعب التنبؤ بتأثيراتها في تفاعلات الهيدروجين.
تأثيرات المعادن المختلفة
كشفت الدراسة عن أن المعادن الغنية بالكوارتز والكاولينيت والمسكوفيت تظهر خصائص امتزاز فيزيائي ضعيفة فقط، ما يشير إلى أن الهيدروجين يمكن أن يُحتفظ به بشكل آمن في هذه التكوينات. أما المعادن مثل الكالسيت والأوجيت والفاياليت، فقد أظهرت تفاعلات متوسطة قد تؤثر على عملية التخزين على المدى الطويل.
ويُعد تفاعل الهيدروجين مع معادن مثل الألبيت، والأنورثيت، والفلوريت، والبيريت من أكثر التفاعلات المثيرة للقلق، حيث يمكن أن تؤدي إلى تآكل المعادن وفقدان الهيدروجين بشكل دائم.
النتائج والتحديات المستقبلية
تواجه الأطراف المعنية في مجال تخزين الهيدروجين تحديات متزايدة في اختيار المواقع المناسبة وضمان فعالية التخزين على المدى الطويل. رغم أن المعادن مثل الكوارتز قد تُعد خيارًا جيدًا للتخزين الآمن، فإن بعض المعادن الأخرى قد تؤدي إلى تقليل كفاءة الاحتفاظ بالهيدروجين، مما يعقّد العملية على المدى الطويل.
