Atmosferik hidrojenin buz çekirdeği kayıtları, küresel ısınmaya katkıda bulunan sanayi devriminden bu yana konsantrasyonda büyük bir artış ortaya koyuyor ve bir yakıt olarak hidrojen tartışmasını sallayabilir
Hidrojen dolaylı olarak atmosferi ısıtabilir
Atmosferdeki hidrojen seviyeleri, sanayi öncesi zamanlardan bu yana yüzde 60 arttı ve fosil yakıt yakmanın gezegenin atmosferik bileşimi üzerindeki dramatik etkisinin altını çizdi. Hidrojen bir sera gazı olmasa da, diğer moleküllerle reaksiyonlar yoluyla dolaylı bir ısınma etkisine sahiptir.
Bulgular, Cambridge Üniversitesi’nden Alex Archibald, 2024’te Grönland’da çıkarılan buz çekirdeklerinden veriler kullanılarak derlenen atmosferik hidrojenin ilk uzun vadeli kaydından geliyor.
Hidrojen, atmosfere kolayca kaçan küçük, hafif bir moleküldür. Bu, hidrojenin, örnekler, genellikle binlerce mil uzaklıktaki laboratuvarlara geri dönmeden önce buz çekirdeklerinden sızdığı anlamına gelir.
Bu sorunun üstesinden gelmek için, Kaliforniya Üniversitesi, Irvine ve meslektaşları John Patterson, laboratuvar ekipmanlarını tarlaya aldılar ve ekstraksiyondan hemen sonra buz çekirdeklerini analiz ettiler. “Enstrümanları buzun üzerine çıkardık ve örneklerimizi deldiğimiz anda, onları temizlemek ve eriyik odalarımıza mühürlemek için çalışıyorduk, böylece analizimizi buz üzerinde yapabilmemiz için” diyor.
Bu nedenle ekip, 1100 yıl öncesine dayanan atmosferik hidrojenin uzun vadeli bir rekorunu oluşturabildi. Gözlemsel kayıtlara ve kar yağışı analizine bağımlı olan yaklaşık 100 yıllık en uzun zaman serilerinde büyük bir ilerleme kaydediyor. İngiltere, Edinburgh Üniversitesi’nde David Stevenson, “Lojistik bir bakış açısından gerçekten etkileyici, bu ölçümleri ortadan kaldırıyor” diyor.
Takım, hidrojen konsantrasyonlarının 19. yüzyılın başlarında milyarda yaklaşık 280 kısımdan bugün milyarda yaklaşık 530 parçaya yükseldiğini buldu. Patterson’a göre bu şaşırtıcı değil, endüstriyel dönemden bu yana fosil yakıt yakmadaki dik artış göz önüne alındığında. Hidrojen, fosil yakıtlar veya biyokütle yandığında bir yan ürün olarak serbest bırakılır.
Patterson ve meslektaşları, hidrojen seviyelerinin son binyılda neden dalgalandığına dair bir resim oluşturmaya çalışmak için buz çekirdeği kayıtlarından gelen bilgileri modellemeyle birleştirdiler. “Verilerimiz bize atmosferin nasıl değiştiğini veriyor, ancak bize atmosferin neden değiştiğini söylemiyor” diyor Patterson. “Bu yüzden bu biyojeokimyasal modelleri neden değişmiş olabileceğini keşfetmek için kullanmaya çalışıyoruz.”
Buz çekirdekleri atmosferde tarihi hidrojen seviyelerini ortaya çıkarabilir
Örneğin, buz çekirdeği kayıtları, 16. ve 19. yüzyıllar arasındaki daha düşük sıcaklıklar döneminde, küçük buzul çağında yüzde 16 düştüğü atmosferdeki hidrojen seviyelerini ortaya koymaktadır. Patterson, bu süre zarfında orman yangını emisyonlarında bir azalmanın hidrojen konsantrasyonlarındaki bu keskin düşüşü tam olarak açıklamadığını söylüyor. “Bu bize doğal hidrojen biyojeokimyasının iklim ile gerçekten anlamadığımız (ve) gerçekten beklemediğimiz bir şekilde değiştiğini söylüyor” diyor. Bu, gelecek için endişe verici etkileri olabilir, atmosferdeki hidrojen seviyelerinin iklim değişikliklerine ilk düşünceden çok daha duyarlı olabileceğini düşündürür, Patterson uyardı.
Atmosferde, hidrojen, hidroksil radikalleri ile reaksiyona girmek için metan ile rekabet eder, gezegenle ısınan metan moleküllerinin atmosferden çıkarılması için çok önemlidir. “Atmosferde ne kadar hidrojen varsa, metan ile reaksiyona girmesi için o kadar az hidroksil var” diye açıklıyor Patterson, metanın atmosferdeki ısınma etkisini uzatıyor. “Şu anda atmosferde milyon başına yaklaşık yarım parça hidrojen var. En iyi tahminlerimize dayanarak, toplam antropojenik ısınma etkisinin yüzde 2’si gibi bir şey sağlıyor.”
Hidrojen döngüsünün daha iyi anlaşılması, fosil yakıtlardan uzaklaşmanın bir parçası olarak gelecekte hidrojen yakıtın kitlesel olarak benimsenmesinin istenmeyen sonuçlar getirip getiremeyeceğini değerlendirmek için çok önemlidir. Atmosferik hidrojen konsantrasyonlarında keskin bir artış, örneğin metanın ısınma etkisini artırabilir. Fosil yakıt üretimi, tarım ve ısınma sıcaklıkları sulak alanlardan ve permafrosttan salınmasını tetikleyen 2007’den beri metan emisyonları istikrarlı bir şekilde artmaktadır.
Archibald, “Metan, hidrojen ekonomisi yolundan aşağı inmekte tereddüt etmemizin en büyük nedenidir, çünkü sonuçta hidrojen atmosfere sızacağız” diyor Archibald. “Hidrojeni atmosfere sızdırırsak, metan krizini şiddetlendireceğiz.”
Archibald, bu, yenilenebilir gücün fosil yakıt kullanımının yerini alamayacağı hidrojen kullanma argümanı olabilir. Ancak Patterson ve diğer uzmanlar, artan hidrojen kullanımının ısınma etkilerinin fosil yakıtların büyük ısınma etkisine kıyasla hala minimal olması muhtemeldir. Patterson, “İnsanları hidrojen enerjisinden korkutmak istemiyorum, çünkü alternatiften çok daha iyi” diyor.
