كان الهيدروجين قد بدا منذ سنوات عدة انه هو المرشح المثالي لان يكون الوقود الاول البديل للطاقة الاحفورية. فهل كان هذا التوقع في مكانه؟
كان معظم العلماء يجمعون ان هناك عوائق عديدة للتوسع في استخدام الهيدروجين، ومنها: التكلفة العالية لتصنيعه، إضافة إلى أثره على ارتفاع حرارة الأرض نتيجة لاحتراقه، ومشكلة الاستخدام الآمن والكفاءة العالية لكي يسمح به للاستخدام كوقود في السيارات.
الا ان دورية Science العلمية كانت قد كشفت عن أمل جديد ورخيص وأكثر كفاءة لاستخلاص الهيدروجين، عندما نشرت ما ورد في تقرير صدر عن مجلس الأبحاث القومي في الولايات المتحدة الاميركية، من أن عملية استخلاص الهيدروجين من الغاز الطبيعي تتكلف في الوقت الراهن ما بين 3.60 إلى 7.05 دولارات للكيلوغرام حتى في ظل وجود أفضل التقنيات.
وقد صرح د. شميدت بأن هذه التقنية الجديدة يمكن أن تنتج غاز الهيدروجين بتكلفة تصل إلى 1.50 دولار للكيلوغرام، مما يضعه في نفس مستوى التكلفة مع المصادر التقليدية الرخيصة الأخرى مثل الفحم. وتلك الطريقة الجديدة يمكن أن تستخدم نظريا لتزويد وحدات توليد الطاقة والسيارات بالوقود.
يقول د. شميدت: «أنا أريد أن أكون حريصا في تأكيدي، ولا أفرط في الحماسة، فلا يزال أمامنا طريق طويل، ولكن يبدو أن تلك الطريقة سوف تنجح في نهايته».
وأكثر الطرق شهرة اليوم للحصول على الهيدروجين هي استخلاصه من الغاز الطبيعي من خلال عملية اعادة تشكيل للبخار، والتي تتطلب درجات حرارة عالية للغاية، في وجود أفران ضخمة وطاقة هائلة.
ولكن طريقة شميدت تستخدم جهاز حقن وقود بسيط من أي محرك سيارة يتم إدخاله إلى أنبوب زجاجي، ليكونا جهازا بحجم أحد كيزان الذرة.
وقد قام شميدت ورفاقه برش خليط الايثانول المخفف بالمياه في غرفة دافئة لتبخيره، وعندما يمر ذلك البخار عبر أنبوب فخاري مسامي مع محفزات الروديوم والمعادن الأخرى، يتدفق الهيدروجين من الناحية الأخرى بكميات كثيرة.
وتجربة شميدت ذاتية الحرارة، بمعنى أنها تولد حرارتها بنفسها، وكنتيجة لذلك فإن المعدات المطلوبة يعد حجمها من 1 إلى 100 مقارنة بأنظمة تكوين البخار، كما تتطلب مقدارا أقل بكثير من الطاقة لاستخلاص الهيدروجين من الإيثانول.
لا انبعاثات اضافية في الجو
وهناك ميزة إضافية أخرى لتجربة شميدت، وهي أن ذلك لن يسهم في زيادة حرارة الأرض، فعندما يتم استخلاص الهيدروجين من الإيثانول ثم يستهلك في خلايا الوقود فإن العادم الخارج منه هو ثاني أكسيد الكربون والماء، ومن ثم يمكن امتصاصه ثانية من حقول الذرة التي تنمو بدورها لتنتج مزيداً من الإيثانول، إذاً النتيجة النهائية هي: لا يوجد زيادة حقيقية في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

مشكلة تخزين الهيدروجين داخل السيارة
يقول شميدت: «أعتقد أن تلك التجربة سوف تجرى في المناطق الريفية أولاً خارج شبكة المواصلات، ولكن في يوم من الأيام سوف يكون لدى كل بلدة في أميركا نظام الطاقة الخاص بها، بدلاً من بناء محطات عملاقة لاستخلاص الهيدروجين».
ويضيف أن تجربته يمكن أن يتم تعديلها لتعمل داخل السيارات أيضا، ولكن العقبة أمام تشغيل السيارات بالهيدروجين لا تتعلق بتقنيات خلايا الوقود، ولكن بالقدرة على صنع أو تخزين الهيدروجين الكافي داخل السيارات.
وهناك بديلان حتى الآن: الاحتفاظ بعلب صغيرة من الهيدروجين المضغوط داخل السيارات، وهو ما يجعل أولئك الذين يتذكرون مأساة انفجار منطاد هايندنبرغ الألماني، يشعرون بالقلق. أو الحل الآخر، فهو في وضع أجهزة لاستخلاص الهيدروجين على الطرق وقت الحاجة بصورته الطبيعية مثل الغاز الطبيعي لتزويد السيارات بالهيدروجين.
ويقول الخبراء إن أجهزة التحويل الصغيرة التي تنتج الهيدروجين الموجودة حاليًا وهي ذات التأكسد الجزئي لا تعمل على إنتاج هيدروجين عالي النقاوة لكي يتم تشغيله في خلايا الوقود الموجودة داخل السيارات اليوم، ولكن تجربة شميدت ربما تغيّر ذلك.
يقول جون ديسيكو أحد كبار أعضاء جمعية الدفاع عن البيئة في نيويورك، والذي كتب عن تقنيات خلايا الوقود في السيارات: «إذا ما استطاع العلماء إنتاج هيدروجين عالي الكفاءة من الإيثانول فإن ذلك ربما يشكل تطورا هاما للغاية. فمن أكبر المشاكل التي تواجه السيارات التي تسير بخلايا الوقود الآن هو تخزين الهيدروجين داخل السيارات. وهذا البحث يفيد بأن تلك المشكلة التقنية يمكن حلها». ويضيف أن بحث جامعة مينيسوتا يبدو مبشرا في النهاية رغم وجود بعض العوائق.
وطبقا لبحث نشره مجلــس الأبحــاث القــومي مؤخرا، فإن أحد تلك العوائق هو أن إنتاج الهيدروجين ربما يحتاج على الأقل إلى 40٪ من الأراضي الزراعية في الولايات المتحدة لإنتاج إيثانول بكميات كافية لتزويد أميركا بالوقود.
وأضاف قائلا: «بينما يستطيع الهيدروجين أن يغير من نظام الطاقة الأميركي بصورة جذرية، فإن آثاره على واردات النفط وانبعاث ثاني أكسيد الكربون من المحتمل أن تقل بمرور الخمسة والعشرين عاما القادمة حتى في ظل وجود استثمارات هائلة، ولكن ذلك البحث لم يضع في اعتباره تلك التقنية الجديدة.
مشكلة الإيتانول
ويشير المتخصصون في شؤون البيئة إلى أن الإيثانول الخام من النوع الذي يحترق حاليا في محركات السيارات يتطلب الكثير من الطاقة والأموال ليتم إنتاجه قبل أن يصل إلى تجربة شميدت الذكية.
ويتفق شميدت مع ذلك، ولكنه يقول إن نصيب الأسد من تكلفة تصنيع الإيثانول تنبع من تكلفة استخلاص كل نقطة ماء منه لتصفيته.
لذا فإن نظامه لتزويد السيارات بالطاقة والذي لن يؤدي إلى إحراق الهيدروجين في المحرك ولكن فقط تمريره من خلال خلايا الوقود من أجل الكهرباء لا يتطلب إيثانولاً خاماً، ولكنه يعمل أيضا بصورة جيدة مع الإيثانول المخفف بالماء.


ويأمل بعض الباحثين من أن يمكن استخدام الهيدروجين في النهاية لتزويد أميركا بالطاقة، وذلك لأن الهيدروجين يتمتع بالمزايا التالية:
1ـ كونه بلا لون أو طعم أو رائحة. كما أنه غاز غير سام في الظروف الطبيعية للأرض، ولكنه قابل للاشتعال بصورة كبيرة.
2ـ كونه العنصر الأكثر وفرة في الكون، فيشكل 90٪ من الكون من ناحية الوزن، ومن النادر أن يوجد على هيئته الخام لأنه سهل الاتحاد مع عناصر أخرى.
3ـ كونه مصدر وقود أكثر كفاءة من المصادر التقليدية، وكمية الطاقة التي ينتجها الهيدروجين في كل وحدة وزن من الوقود تعادل ثلاثة أضعاف كمية الطاقة المحتواة في وزن مماثل من البنزين، وسبعة أضعاف الفحم.
4ـ لا ينتج عن احتراقه غـــاز ثـاني أكسيد الكربون أو انبعاثات كبريتية، كما يمكن أن ينتج عنه أكسيد نيتروجين في بعض الظروف الخاصة.