De waterstof’huishouding’ van de atmosfeer (afb: Robert Jackson et al./Nature)
Er wordt links en rechts hoog opgegeven over de rol van waterstof (H2) in de strijd tegen de klimaatverande-ring. Waterstof draagt echter bij aan de aardopwarming doordat de aanwezigheid van dat gas in de atmosfeer voor-komt dat methaan afbreekt (een 28 keer sterker broeikasgas dan kooldioxide) en door waterdampvorming.
Onderzoekers onder aanvoering van Robert Jackson van de Stanforduniversiteit becijferden dat de waterstofuitstoot tussen 1990 en 2021 toenam, voornamelijk als gevolg van de oxidatie van methaan en door de mens veroorzaakte vluchtige organische verbindingen (buiten methaan), natuurlijke stikstofbinding en lekkage uit de H2-productie.
Ook de putten namen toe als gevolg van de stijgende atmosferische H2-concentratie. De geschatte wereldwijde bronnen en putten van waterstof bedroegen gemiddeld respectievelijk 69,9 ± 9,4 teragram (= miljoen ton) per jaar en 68,4 ± 18,1 Tg jr⁻¹ voor die periode.
Waterstof wordt geacht een rol te spelen bij de ontkoling van het mondiale energiesysteem (maar echt lukken wil het nog niet). Het gas reageert echter met methaan, ozon en stratosferische waterdamp, wat leidt tot een indirecte opwarming van de aarde van 11 ± 4 (zeven tot vijftien keer sterker dan kooldioxide) over een periode van 100 jaar.
Dat lijkt het paard achter de klimaatkar te spannen. Jackson en de zijnen inventariseerden de bronnen waar waterstof vrijkwam en processen waarbij waterstof reageerde met andere verbindingen (putten). Dat is is, stellen ze, wezenlijk voor het beoordelen van veranderingen en het beperken van milieurisico’s.
Ze analyseerden de ontwikkelingen van de bronnen en putten tussen 1990 en 2021. Regionaal gezien hadden Afrika en Zuid-Amerika de grootste bronnen en putten van H2, terwijl Oost-Azië en Noord-Amerika de meeste H2-uitstoot door de verbranding van fossiele brandstoffen veroorzaakten.
De onderzoekers schatten dat de stijgende atmosferische H2-concentratie tussen 2010 en 2021 heeft bijgedragen aan een stijging van de wereldwijde oppervlakteluchttemperatuur van 0,02 ± 0,006 °C. De invloed van de veranderende atmosferische H2-concentratie op die oppervlakteluchttemeratuur in toekomstige scenario’s van het zogeheten Shared Socioeconomic Pathway-model zal naar schatting binnen 0,01 tot 0,05 °C blijven, afhankelijk van het waterstofgebruik, de lekkagesnelheden en de CH₄-uitstoot die de fotochemische H2-productie beïnvloedt.
De waterstofconcentratie in de atmosfeer is met ongeveer 70% gestegen ten opzichte van het voorindustriële tijdperk tot 2003, waarna de concentratie zich kortstondig stabiliseerde. De concentraties begonnen echter rond 2010 weer te stijgen en bereikten in 2024 een jaarlijks gemiddelde van ongeveer 555 ppb (deeltjes per miljard) . Hoe dat komt is niet helemaal kristalhelder.
90% grijs
Momenteel is de waterstofproductie erg energie- en broeikasgasintensief, schrijven de onderzoekers. Meer dan 90% van de waterstof die nu wordt geproduceerd, is grijze waterstof, voornamelijk afkomstig van stoomreforming van methaan of kolenvergassing; beide veroorzaken veel broeikasgassen.
In de verwachte scenario’s voor netto nuluitstoot wordt echter een verschuiving naar schonere, koolstofarme waterstofproductie voorspeld. Deze overgang omvat zowel groene waterstof, geproduceerd door elektrolyse aangedreven door koolstofarme of koolstofvrije elektriciteit, als blauwe waterstof, gegenereerd door reforming van fossiele brandstoffen in combinatie met koolstofafvang en -opslag.
Overigens kost het losweken van waterstof van organische verbindingen of van water ontzettend veel energie. De duurzame energie die je daarvoor gebruikt kun je nergens anders voor gebruiken. Bij de omzetting van elektrische energie in chemische energie (waterstof) verlies je ook nog eens energie. Kortom: waterstof is niet zo’n best ‘duurzaam’ alternatief.
Bron: bdw