โลกของเรากำลังเผชิญกับภาวะโลกร้อน และอุณหภูมิที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ทุกๆ วัน ขณะที่ว่าตอนนี้หลายประเทศกำหนดนโยบายมากมายเพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก และล่าสุดกับเทคโนโลยีการดักจับคาร์บอน รวมถึงการผลิตไฮโดรเจนที่คาดว่าอาจรับมือกับวิกฤตสภาพอากาศได้ หรือสภาวะโลกร้อนได้
ในที่นี้จะอธิบายถึงคุณไฮโดรเจนที่กลายเป็นประเด็นร้อนทางการเมืองว่าจริงๆ แล้วสามารถต่อสู้กับภาวะโลกร้อน รวมถึงแก้ปัญหาทางสภาพอากาศได้จริงหรือเปล่า?
‘ไฮโดรเจน’ โมเลกุลที่เล็กที่สุด เบาที่สุด มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล และเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนโลกในรูปแบบผสมกับธาตุอื่นเท่านั้น แต่สามารถแยกเอาน้ำ (H2O) หรือสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (เชื้อเพลิงฟอสซิล) เช่น ก๊าซ ถ่านหิน และปิโตรเลียมมาใช้เป็นแหล่งพลังงานได้
ปัจจุบันไฮโดรเจนถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดแล้ว ซึ่งในตอนนี้ก็ถูกผลักดันให้เป็นทางเลือกที่สะอาดและปลอดภัยแทนน้ำมันและก๊าซเพื่อให้ความร้อนและรูปแบบการขนส่งทางโลกอีกด้วย
การวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศ (ไม่มีการเชื่อมโยงเชื้อเพลิงฟอสซิล) ได้หักล้างคำกล่าวอ้างของอุตสาหกรรมว่าไฮโดรเจนควรเป็นผู้เล่นหลักในอนาคตที่ลดคาร์บอนของเรา แม้ว่าไฮโดรเจนที่สกัดจากน้ำ (โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน) สามารถและควรมีบทบาทสำคัญในการแทนที่สิ่งที่สกปรกที่สุด ซึ่งไฮโดรเจนในปัจจุบันสกัดจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
นอกจากนี้ไฮโดรเจนยังอาจมีบทบาทในการเติมเชื้อเพลิงให้กับการขนส่งบางอย่าง เช่น เที่ยวบินระยะไกลและรถโบราณ แต่หลักฐานยังไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ด้วยเงินหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับการดำเนินการด้านสภาพอากาศในสหรัฐฯ เพียงแห่งเดียว ก็คาดว่าจะมีการวิ่งเต้นและการโฆษณาชวนเชื่อเกี่ยวกับการใช้ไฮโดรเจนมากขึ้น
ในที่นี้จะอธิบายถึงคุณไฮโดรเจนที่กลายเป็นประเด็นร้อนทางการเมืองว่าจริงๆ แล้วสามารถต่อสู้กับภาวะโลกร้อน รวมถึงแก้ปัญหาทางสภาพอากาศได้จริงหรือเปล่า?
‘ไฮโดรเจน’ โมเลกุลที่เล็กที่สุด เบาที่สุด มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล และเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนโลกในรูปแบบผสมกับธาตุอื่นเท่านั้น แต่สามารถแยกเอาน้ำ (H2O) หรือสารประกอบไฮโดรคาร์บอน (เชื้อเพลิงฟอสซิล) เช่น ก๊าซ ถ่านหิน และปิโตรเลียมมาใช้เป็นแหล่งพลังงานได้
ปัจจุบันไฮโดรเจนถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดแล้ว ซึ่งในตอนนี้ก็ถูกผลักดันให้เป็นทางเลือกที่สะอาดและปลอดภัยแทนน้ำมันและก๊าซเพื่อให้ความร้อนและรูปแบบการขนส่งทางโลกอีกด้วย
ทำไมต้อง ‘ไฮโดรเจน’ ?
คำตอบสั้นๆ ก็คือ อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลมองว่าไฮโดรเจนเป็นหนทางในการขุดเจาะและสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ต่อไปการวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านสภาพอากาศ (ไม่มีการเชื่อมโยงเชื้อเพลิงฟอสซิล) ได้หักล้างคำกล่าวอ้างของอุตสาหกรรมว่าไฮโดรเจนควรเป็นผู้เล่นหลักในอนาคตที่ลดคาร์บอนของเรา แม้ว่าไฮโดรเจนที่สกัดจากน้ำ (โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน) สามารถและควรมีบทบาทสำคัญในการแทนที่สิ่งที่สกปรกที่สุด ซึ่งไฮโดรเจนในปัจจุบันสกัดจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
นอกจากนี้ไฮโดรเจนยังอาจมีบทบาทในการเติมเชื้อเพลิงให้กับการขนส่งบางอย่าง เช่น เที่ยวบินระยะไกลและรถโบราณ แต่หลักฐานยังไม่ชัดเจน อย่างไรก็ตาม ด้วยเงินหลายพันล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับการดำเนินการด้านสภาพอากาศในสหรัฐฯ เพียงแห่งเดียว ก็คาดว่าจะมีการวิ่งเต้นและการโฆษณาชวนเชื่อเกี่ยวกับการใช้ไฮโดรเจนมากขึ้น
ไฮโดรเจนสีน้ำเงิน เทา น้ำตาล ชมพู และเขียวต่างกันอย่างไร?
การสกัดไฮโดรเจนนั้นใช้พลังงานมาก ดังนั้นแหล่งที่มาและวิธีการทำจึงมีความสำคัญทั้งคู่ ในปัจจุบันพบว่า ไฮโดรเจนประมาณ 96% ของโลกมาจากถ่านหิน (สีน้ำตาล) และก๊าซ (สีเทา) ส่วนที่เหลือเกิดจากนิวเคลียร์ (สีชมพู) และแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังน้ำ ลม และแสงอาทิตย์
การผลิตไฮโดรเจนทั้งสีเทาและสีน้ำตาลจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และมีเทนที่ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ไฮโดรเจนที่ก่อให้เกิดมลพิษอย่างยิ่งนี้เป็นสิ่งที่ปัจจุบันใช้เป็นฐานทางเคมีสำหรับปุ๋ยไนโตรเจนสังเคราะห์ พลาสติก และเหล็ก ในอุตสาหกรรมอื่นๆ
จากการศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนลที่เผยแพร่ ในปี 2021 ระบุว่า ไฮโดรเจนสีน้ำเงินเป็นสิ่งที่อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลลงทุนมากที่สุด เนื่องจากยังคงมาจากก๊าซ แต่ดูเหมือนว่า CO2 จะถูกดักจับและเก็บไว้ใต้ดิน โดยอุตสาหกรรมอ้างว่ามีเทคโนโลยีในการดักจับ 80-90% ของ CO2 แต่ในความเป็นจริงแล้ว ดักจับได้เกือบ 12% เมื่อประเมินทุกขั้นตอนของกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานมาก
แน่นอนว่ามันดีกว่าไม่มีอะไรเลย แต่การปล่อยก๊าซมีเทนซึ่งทำให้โลกอุ่นขึ้นเร็วกว่า CO2 นั้นจริงๆ แล้วสูงกว่าไฮโดรเจนสีเทา เนื่องจากต้องใช้ก๊าซเพิ่มเติมเพื่อขับเคลื่อนการดักจับคาร์บอน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คำว่าไฮโดรเจนสะอาด ถูกประดิษฐ์ขึ้นหลังจากอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลไม่กี่เดือนจากการศึกษาของคอร์เนล ซึ่งพบว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงินมีก๊าซเรือนกระจกฟุตพริ้นท์ที่ใหญ่กว่าการเผาไหม้ก๊าซ ถ่านหิน หรือน้ำมันดีเซลเพื่อให้ความร้อนเสียอีก
ส่วนไฮโดรเจนสีเขียวสกัดจากน้ำด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส โดยใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (ลม แสงอาทิตย์ พลังน้ำ)
ผู้เชี่ยวชาญด้านสภาพอากาศ (โดยไม่เชื่อมโยงกับเชื้อเพลิงฟอสซิล) กล่าวว่า ไฮโดรเจนสีเขียวจะเป็นสีเขียวได้ก็ต่อเมื่อมีการสร้างแหล่งพลังงานหมุนเวียนใหม่เพื่อผลิตพลังงานไฮโดรเจน
แต่อุตสาหกรรมไม่เห็นด้วย “กฎการเพิ่มเติมที่เข้มงวดซึ่งกำหนดให้ไฮโดรเจนอิเล็กโทรไลต์ต้องขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียนใหม่นั้นไม่สามารถนำไปใช้ได้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงปีแรกๆ และจะจำกัดการพัฒนาโครงการไฮโดรเจนอย่างรุนแรง” BP America บริษัทพลังงานขนาดใหญ่ของโลกกล่าว
“นี่เป็นโอกาสครั้งหนึ่งในการลงทุนสำหรับแก้ปัญหาการปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นจริง แต่อาจเป็นหายนะหากรัฐบาลหลั่งทรัพยากรที่หายากลงในโครงสร้างพื้นฐานและเทคโนโลยีที่อาจทำให้วิกฤตสภาพภูมิอากาศแย่ลงและก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของประชาชนต่อไป” ซารา เกอร์เซ่น ทนายความด้านพลังงานสะอาดที่องค์กร Earthjustice กล่าว
การผลิตไฮโดรเจนทั้งสีเทาและสีน้ำตาลจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และมีเทนที่ออกสู่ชั้นบรรยากาศ ไฮโดรเจนที่ก่อให้เกิดมลพิษอย่างยิ่งนี้เป็นสิ่งที่ปัจจุบันใช้เป็นฐานทางเคมีสำหรับปุ๋ยไนโตรเจนสังเคราะห์ พลาสติก และเหล็ก ในอุตสาหกรรมอื่นๆ
จากการศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนลที่เผยแพร่ ในปี 2021 ระบุว่า ไฮโดรเจนสีน้ำเงินเป็นสิ่งที่อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลลงทุนมากที่สุด เนื่องจากยังคงมาจากก๊าซ แต่ดูเหมือนว่า CO2 จะถูกดักจับและเก็บไว้ใต้ดิน โดยอุตสาหกรรมอ้างว่ามีเทคโนโลยีในการดักจับ 80-90% ของ CO2 แต่ในความเป็นจริงแล้ว ดักจับได้เกือบ 12% เมื่อประเมินทุกขั้นตอนของกระบวนการที่ต้องใช้พลังงานมาก
แน่นอนว่ามันดีกว่าไม่มีอะไรเลย แต่การปล่อยก๊าซมีเทนซึ่งทำให้โลกอุ่นขึ้นเร็วกว่า CO2 นั้นจริงๆ แล้วสูงกว่าไฮโดรเจนสีเทา เนื่องจากต้องใช้ก๊าซเพิ่มเติมเพื่อขับเคลื่อนการดักจับคาร์บอน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คำว่าไฮโดรเจนสะอาด ถูกประดิษฐ์ขึ้นหลังจากอุตสาหกรรมเชื้อเพลิงฟอสซิลไม่กี่เดือนจากการศึกษาของคอร์เนล ซึ่งพบว่าไฮโดรเจนสีน้ำเงินมีก๊าซเรือนกระจกฟุตพริ้นท์ที่ใหญ่กว่าการเผาไหม้ก๊าซ ถ่านหิน หรือน้ำมันดีเซลเพื่อให้ความร้อนเสียอีก
ส่วนไฮโดรเจนสีเขียวสกัดจากน้ำด้วยกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส โดยใช้ไฟฟ้าที่ผลิตได้จากแหล่งพลังงานหมุนเวียน (ลม แสงอาทิตย์ พลังน้ำ)
ผู้เชี่ยวชาญด้านสภาพอากาศ (โดยไม่เชื่อมโยงกับเชื้อเพลิงฟอสซิล) กล่าวว่า ไฮโดรเจนสีเขียวจะเป็นสีเขียวได้ก็ต่อเมื่อมีการสร้างแหล่งพลังงานหมุนเวียนใหม่เพื่อผลิตพลังงานไฮโดรเจน
แต่อุตสาหกรรมไม่เห็นด้วย “กฎการเพิ่มเติมที่เข้มงวดซึ่งกำหนดให้ไฮโดรเจนอิเล็กโทรไลต์ต้องขับเคลื่อนด้วยพลังงานหมุนเวียนใหม่นั้นไม่สามารถนำไปใช้ได้จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงปีแรกๆ และจะจำกัดการพัฒนาโครงการไฮโดรเจนอย่างรุนแรง” BP America บริษัทพลังงานขนาดใหญ่ของโลกกล่าว
“นี่เป็นโอกาสครั้งหนึ่งในการลงทุนสำหรับแก้ปัญหาการปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นจริง แต่อาจเป็นหายนะหากรัฐบาลหลั่งทรัพยากรที่หายากลงในโครงสร้างพื้นฐานและเทคโนโลยีที่อาจทำให้วิกฤตสภาพภูมิอากาศแย่ลงและก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของประชาชนต่อไป” ซารา เกอร์เซ่น ทนายความด้านพลังงานสะอาดที่องค์กร Earthjustice กล่าว
ในอนาคตไฮโดรเจนมีบทบาทในการสลายคาร์บอนหรือไม่?
คำตอบที่ได้ก็คือ ใช่ แต่ว่ามีข้อจำกัด เนื่องจากต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการผลิต จัดเก็บและขนส่งไฮโดรเจนมากกว่าที่ให้เมื่อแปลงเป็นพลังงานที่มีประโยชน์ ดังนั้น การใช้อะไรก็ตามนอกจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนใหม่ (ไฮโดรเจนสีเขียวจริง) จะต้องเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลมากขึ้น
ไมเคิล ลีบรีช ประธานและซีอีโอของ Liebreich Associates ซึ่งให้บริการคำปรึกษาและบรรยายเกี่ยวกับพลังงานสะอาดและการขนส่ง กล่าวว่า “การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของการผลิตไฮโดรเจนทั่วโลกในวันนี้เทียบเท่ากับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประจำปีของเยอรมนีดังนั้นยิ่งเราเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนสีเขียว (สร้างขึ้นจากพลังงานหมุนเวียนใหม่) ที่ดีกว่า”
“สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับการขนส่งบางอย่าง เช่น เที่ยวบินระยะไกลและเครื่องจักรกลหนักและอาจจะเก็บลมส่วนเกินและพลังงานแสงอาทิตย์” ลีบรีช กล่าว
แต่สำหรับการขนส่งในรูปแบบส่วนใหญ่ (รถยนต์จักรยานรถบัสและรถไฟ) และการให้ความร้อนมีเทคโนโลยีที่ปลอดภัยกว่า สะอาดและราคาถูกกว่า เช่น ยานพาหนะไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่และปั๊มความร้อน ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีการลงทุนด้วยไฮโดรเจนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
Howarth กล่าวว่า “ไฟฟ้าทดแทนเป็นทรัพยากรที่หายาก การใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงและแบตเตอรี่มีให้มากขึ้นและเร็วขึ้นมาก มันเป็นสิ่งที่ทำให้ไขว้เขวและสูญเสียทรัพยากรอย่างมากแม้กระทั่งพูดถึงบ้านทำความร้อนและยานพาหนะโดยสารด้วยไฮโดรเจน”
ไมเคิล ลีบรีช ประธานและซีอีโอของ Liebreich Associates ซึ่งให้บริการคำปรึกษาและบรรยายเกี่ยวกับพลังงานสะอาดและการขนส่ง กล่าวว่า “การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของการผลิตไฮโดรเจนทั่วโลกในวันนี้เทียบเท่ากับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกประจำปีของเยอรมนีดังนั้นยิ่งเราเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนสีเขียว (สร้างขึ้นจากพลังงานหมุนเวียนใหม่) ที่ดีกว่า”
“สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับการขนส่งบางอย่าง เช่น เที่ยวบินระยะไกลและเครื่องจักรกลหนักและอาจจะเก็บลมส่วนเกินและพลังงานแสงอาทิตย์” ลีบรีช กล่าว
แต่สำหรับการขนส่งในรูปแบบส่วนใหญ่ (รถยนต์จักรยานรถบัสและรถไฟ) และการให้ความร้อนมีเทคโนโลยีที่ปลอดภัยกว่า สะอาดและราคาถูกกว่า เช่น ยานพาหนะไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่และปั๊มความร้อน ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีการลงทุนด้วยไฮโดรเจนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย
Howarth กล่าวว่า “ไฟฟ้าทดแทนเป็นทรัพยากรที่หายาก การใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงและแบตเตอรี่มีให้มากขึ้นและเร็วขึ้นมาก มันเป็นสิ่งที่ทำให้ไขว้เขวและสูญเสียทรัพยากรอย่างมากแม้กระทั่งพูดถึงบ้านทำความร้อนและยานพาหนะโดยสารด้วยไฮโดรเจน”
