Orașul japonez care transformă fecalele de vacă în combustibil pe bază de hidrogen

În Japonia, un produs rezidual urât mirositor este transformat într-o sursă de energie curată, alimentând mașini și tractoare, potrivit BBC.

Atunci când este ars, hidrogenul nu emite carbon, ceea ce îl face o alternativă promițătoare la combustibilii fosili. Există speranțe că acesta ar putea fi utilizat pe scară largă în viitor pentru încălzirea locuințelor și alimentarea mijloacelor de transport, de la mașini și trenuri până la aeronave și nave.

Totuși, cea mai răspândită metodă de producere a hidrogenului implică utilizarea metanului – un combustibil fosil extras din subteran, ceea ce îl face responsabil pentru emisii semnificative de carbon. Hidrogenul poate fi obținut și prin electroliza apei, dar acest proces este costisitor și cu emisii reduse doar dacă utilizează energie regenerabilă.

Ferma de hidrogen Shikaoi, din Hokkaido, folosește însă o sursă alternativă – un deșeu agricol abundent în zonă. Hokkaido produce anual aproximativ 20 de milioane de tone de bălegar de vacă, care, dacă nu este gestionat corespunzător, generează emisii de metan și poluează apa.

„Acest proiect de producere a hidrogenului din gunoi de grajd este unic în Japonia”, explică Maiko Abe de la Air Water, companie implicată în proiect. „Shikaoi generează 30% din deșeurile bovine din Hokkaido, ceea ce îi conferă un mare potențial energetic.”

Lansat în 2015 de Ministerul Mediului din Japonia, proiectul transformă subprodusele agricole în hidrogen, aprovizionând comunitatea locală. Excrementele și urina de vacă sunt colectate de la fermele lactate și procesate într-un digestor anaerob, unde bacteriile le descompun în biogaz și îngrășământ lichid. Biogazul este apoi purificat în metan, utilizat pentru producerea de hidrogen.

Uzina poate produce 70 de metri cubi de hidrogen zilnic, iar stația sa de alimentare deservește până la 28 de vehicule pe bază de hidrogen. Deși poate alimenta autoturisme, stația este special concepută pentru vehicule agricole, cum ar fi tractoarele și stivuitoarele, dificil de electrificat din cauza dimensiunilor și tipului de muncă efectuat. Astfel, emisiile din agricultură sunt reduse semnificativ.

Hidrogenul este stocat în canistre și transportat pentru a furniza energie altor facilități, inclusiv unei ferme de pești sturioni și grădinii zoologice Obihiro.

Totuși, hidrogenul ridică provocări legate de stocare și siguranță. Fiind un gaz ușor, necesită rezervoare de înaltă presiune și măsuri speciale pentru a preveni scurgerile și inflamarea. Poate fi lichefiat la -253°C, dar acest proces necesită multă energie și infrastructură suplimentară.

Hidrogenul are o densitate energetică de aproape trei ori mai mare decât benzina, raportat la masă. Însă, datorită greutății sale moleculare reduse, necesită mult mai mult spațiu de depozitare decât combustibilii fosili.

În plus, proiectul Shikaoi trebuie să facă față iernilor geroase din Hokkaido, care pot afecta producția stabilă de hidrogen, necesitând tehnologii avansate pentru a preveni înghețarea vaporilor de apă din metan.

Deși utilizarea gunoiului de grajd pentru producerea de hidrogen este relativ rară, procesul folosit este similar cu reformarea cu abur a gazelor naturale: metanul reacționează cu aburul la 800°C, generând hidrogen și emisii de CO2. Totuși, Abe susține că proiectul rămâne sustenabil, deoarece carbonul emis provine din iarba consumată de vaci, fiind astfel considerat neutru din punct de vedere al emisiilor.

De asemenea, previne eliberarea metanului în atmosferă, un gaz cu efect de seră de 25 de ori mai puternic decât CO2. Resturile de gunoi de grajd sunt utilizate ca îngrășământ, iar acidul formic rezultat poate fi folosit pentru conservarea furajelor.

În prezent, energia electrică necesară pentru producerea hidrogenului provine din rețeaua națională, dar există planuri de tranziție către energie verde, utilizând resursele eoliene și geotermale ale Hokkaido.

Extinderea proiectului este limitată de costurile ridicate ale producției de hidrogen și cererea scăzută. „Construirea stațiilor de hidrogen este foarte costisitoare”, afirmă Abe. „Deoarece vehiculele pe bază de hidrogen sunt încă rare, menținem capacitatea redusă pentru a gestiona investițiile inițiale. Pe măsură ce cererea va crește, vom extinde oferta.”

Pentru a stimula utilizarea hidrogenului, prețul acestuia este subvenționat, fiind echivalent cu cel al benzinei. În plus, stații de alimentare sunt în dezvoltare în orașele Sapporo și Muroran.

Japonia investește puternic în tehnologia hidrogenului, însă, în prezent, vehiculele electrice cu baterii rămân mai accesibile.

Deși gunoiul de grajd nu va satisface singur cererea de hidrogen a Japoniei, Shikaoi oferă un model viabil pentru o economie circulară.

La nivel global, există un interes crescut pentru obținerea hidrogenului din deșeuri, explorându-se surse precum gunoiul de porc, deșeurile avicole și cojile de nucă de cocos. Toyota testează în Thailanda utilizarea hidrogenului derivat din deșeuri de pui pentru alimentarea vehiculelor.

Cercetătorii Universității Illinois Chicago au dezvoltat o metodă care utilizează gunoi de grajd, deșeuri de trestie de zahăr și coji de porumb pentru a obține biochar, reducând semnificativ energia necesară electrolizei apei.

În orașul japonez Fukuoka, apele uzate sunt transformate în hidrogen, utilizat pentru alimentarea unei flote de camioane de gunoi cu emisii zero. În colaborare cu Toyota, orașul a lansat prima flotă de vehicule de serviciu pe bază de hidrogen din Japonia, incluzând ambulanțe și furgonete de livrare.

Producerea hidrogenului din ape uzate este adoptată și în alte țări. Concord Blue dezvoltă astfel de instalații în Germania, India, Japonia și SUA. În Regatul Unit, Warwick Manufacturing Group a creat un prototip de mașină de curse alimentată cu hidrogen din ape reziduale.

În timp ce utilizarea hidrogenului în autoturisme stagnează, vehiculele industriale grele, responsabile pentru emisii mari, sunt din ce în ce mai electrificate cu hidrogen.

Aceste proiecte demonstrează că resursele de energie se pot găsi chiar și în cele mai neașteptate locuri.