Выбросы водорода способствуют потеплению, усиливая действие метана

Глобальные выбросы водорода, возросшие за последние три десятилетия, вносят вклад в потепление планеты и усиливают воздействие метана – одного из самых мощных парниковых газов. К таким выводам пришла международная группа ученых Global Carbon Project в исследовании, опубликованном в журнале Nature. Эта работа представляет собой первый комплексный анализ источников и поглотителей водорода на планете.

Хотя сам по себе водород не задерживает тепло в атмосфере, как углекислый газ или метан, он косвенно способствует нагреву. Взаимодействуя с другими газами, водород примерно в 11 раз сильнее влияет на потепление, чем CO2, в первые 100 лет после выброса. Основной механизм этого влияния заключается в том, что водород вступает в реакцию с природными «очистителями» атмосферы – химическими соединениями, которые в норме разрушают метан. «Больше водорода означает меньше „очистителей“ в атмосфере, в результате чего метан сохраняется дольше и, следовательно, дольше согревает климат», – объясняет ведущий автор исследования Зутао Оуян из Обернского университета.

За время с доиндустриальной эпохи до 2020 года концентрация водорода в атмосфере увеличилась примерно на 70%. Исследователи установили, что этот рост в основном обусловлен деятельностью человека. Главным источником увеличения стал распад метана, выбросы которого стремительно растут из-за использования ископаемого топлива, сельского хозяйства и мусорных полигонов. Возникает порочный круг: чем больше в атмосфере метана, тем больше образуется водорода при его распаде. А чем больше водорода, тем дольше метан остается в атмосфере, нанося еще больший вред.

«Крупнейшим фактором увеличения содержания водорода в атмосфере является окисление растущих концентраций метана», – подчеркивает старший автор работы Роб Джексон из Стэнфордского университета. По оценкам ученых, с 1990 по 2020 год ежегодные выбросы водорода из этого источника выросли примерно на 4 миллиона тонн, достигнув 27 миллионов тонн в год. Среди других важных антропогенных источников – утечки при промышленном производстве водорода и процесс фиксации азота, используемый для выращивания бобовых культур, таких как соя.

Несмотря на то, что вклад водорода в общее потепление с начала промышленной революции составляет относительно небольшую долю – около 0,02°C, – этот эффект сопоставим с кумулятивным воздействием на климат такой промышленно развитой страны, как Франция. Этот факт ставит под сомнение безусловную пользу перехода на водородное топливо, которое часто преподносится как экологически чистая альтернатива нефти и газу для тяжелой промышленности и транспорта.

На сегодняшний день более 90% водорода производится энергозатратными методами из ископаемого сырья, что само по себе оставляет значительный углеродный след. Хотя теоретически возможно производить «зеленый» водород с помощью возобновляемых источников энергии, проблема утечек остается актуальной. «Водород – самая маленькая молекула в мире, и он легко просачивается из трубопроводов, производственных установок и хранилищ», – отмечает Роб Джексон. По его словам, для создания климатически безопасной и устойчивой водородной экономики необходимо глубже понять глобальный цикл этого газа и предотвращать его утечки.