שימושים תעשייתיים במימן נקי

מימן משמש כבר שנים רבות במגוון רחב של תעשיות, והיישומים הנפוצים ביותר הם זיקוק נפט, ייצור אמוניה ומתנול. אולם לנוכח הדרישה הגוברת להפחתת פליטות פחמן, נעשה כיום שימוש במימן גם בדרכים חדשניות כגון בתהליכי ייצור מסורתיים וחדשים כאחד.

אחד היישומים הבולטים הוא בענף ייצור הפלדה, שבו מימן עשוי להחליף פחם וחומרים פחמניים אחרים הדרושים בתהליך כבר בשנים הקרובות. יישום פוטנציאלי נוסף הוא בתחום ייצור הבטון - תהליך עתיר אנרגיה שבו מימן עשוי לסייע בהפחתת הפליטות.

הודות להתפתחות התעשייה במאה ה־20, מימן נהפך לחומר גלם נפוץ בתהליכים תעשייתיים. כך למשל, תעשיית האמוניה משתמשת במימן בתהליך הבר-בוש, שבו משולבים מימן וחנקן ליצירת אמוניה - רכיב מרכזי בדשנים. יותר ממחצית מייצור המימן העולמי מוקצה לתעשייה זו. גם מתנול, חומר בסיס חשוב בתעשייה הכימית, מופק תוך שימוש במימן.

בתחום זיקוק הנפט, מימן חיוני להמרת נפט גולמי לדלק שמיש. בתהליך זה מימן נקשר לגופרית בנפט ויוצר מימן גופריתי (H₂S) שאפשר להסיר בהמשך. כך נשמרת איכות הדלק תוך עמידה בתקני פליטות.

רוב צריכת המימן קשור כיום לשלושה תחומים: ייצור של אמוניה, מתנול וזיקוק נפט. עם התפתחות השוק והוזלת המימן הנקי, גוברת התחזית למהפכה תעשייתית בתחום. "מפת הדרכים לכלכלת מימן" שפותחה ונוסחה בארה"ב, צופה שמימן ישמש כדלק וכרכיב בסיס בתעשיות רבות נוספות בעתיד הקרוב. הביקוש העולמי לאמוניה צפוי לעלות ב־40% בשלושים השנים הקרובות, ומימן יהיה מרכיב חיוני בצמיחה זו. התעשייה האחראית כיום ל־1.8% מפליטות הפחמן העולמיות, לפיכך שימוש במימן נקי עשוי להביא לצמצום רב בפליטות. אמוניה נחשבת גם אמצעי יעיל לאחסון מימן בזכות קלות ההובלה שלה יחסית למימן נוזלי או גזי.

בייצור מתנול משולב מימן עם פחמן חד-חמצני (CO) ליצירת תוצר בסיס כימי. שילוב של מימן נקי בתהליך מאפשר להפחית פליטות גזי חממה. מתנול גם נבחן כדלק חלופי לתחבורה בזכות יעילותו הגבוהה.

תעשיית הפלדה החלה לבחון את השימוש במימן כתחליף לפחם בתהליכי חימום וכתגובות כימיות. שימוש במימן נקי עשוי להפחית מאוד את טביעת הרגל הפחמנית של אחד מענפי הייצור המרכזיים בתעשייה הכבדה.

בתחום ייצור בטון, נעשות כיום בדיקות ראשוניות לשילוב מימן בתהליך. אף כי מימן אינו רכיב ישיר ביצירת מלט, נעשים ניסיונות לשלבו עם מקורות אנרגיה חלופיים כגון ביומסה ודלק עם לכידת פחמן (CCUS) כדי להפחית פליטות. דוגמה לכך היא פרויקט ניסיוני של חברת Heidelberg Cement שהשתמשה בתערובת של מימן, גליצרין וביומסה בתהליך הייצור.

גם בתחום זיקוק נפט יש פוטנציאל להחליף מימן מזהם במימן ירוק. זיקוק נפט יישאר חיוני לכלכלה העולמית לפחות עד שנת 2040, לכן יש חשיבות גבוהה וצורך למזער את הפליטות הנלוות לתהליך. אפשר להפיק מימן נקי באתר הזיקוק (באמצעות אלקטרוליזה) או לשנע אותו לאתר הפקה חיצוני.

לפרטים נוספים