مفاعل واحد ينتج الهيدروجين ويحتجز الكربون معاً: فريق من جامعة الملك فهد للبترول والمعادن يعلن خفض كلفة الهيدروجين الأزرق 25%، فما الذي يفصل المختبر عن محطة بمئات الميغاواط؟
ماذا حدث؟
نشرت جامعة الملك فهد للبترول والمعادن في الظهران يوم 29 أكتوبر 2026 تقريراً على موقع أخبارها بعنوان “حل اثنين في واحد لإنتاج الهيدروجين الأزرق”. يصف التقرير عمل فريق يقوده البروفيسور مدحت نعمة الله، الباحث في مركز أبحاث تقنيات الهيدروجين وإدارة الكربون بالجامعة، على مادة ثنائية الوظيفة تُستخدم في إصلاح الميثان بالبخار، وهي الطريقة الأكثر انتشاراً لإنتاج الهيدروجين في العالم.
الفكرة أن المادة نفسها تساعد على تفاعل إنتاج الهيدروجين وتمتص ثاني أكسيد الكربون في اللحظة ذاتها داخل المفاعل، بدل إرساله إلى وحدات فصل واحتجاز منفصلة بعد خروج الغاز. تسمى هذه الطريقة “الإصلاح المعزز بالامتصاص”.
بحسب الجامعة، شارك في العمل باحثون من الجامعة وخبراء من شركة “إير برودكتس” الأمريكية لغازات الصناعة، وجامعة كرانفيلد البريطانية التي تشغّل وحدة لإنتاج الهيدروجين بقدرة 1.5 ميغاواط حراري بموادها وتصميم مفاعلها. استمر التعاون ثلاث سنوات، وأنتج أكثر من اثنتي عشرة ورقة علمية، وبراءة اختراع صدرت رسمياً تغطي المادة وتصاميم المفاعل.
بعد منحة لإثبات المفهوم، قُدم طلب لشركة ناشئة باسم “هيدروجينيكا”. وتقول الجامعة إن المشروع وصل إلى مستوى الجاهزية التقنية الرابع، وإن هيئة تنمية البحث والتطوير والابتكار وافقت على منحة تطوير تقني بقيمة 6 ملايين ريال للمرحلة التالية.
الأرقام
- 97%: نسبة احتجاز ثاني أكسيد الكربون التي تعلنها الجامعة.
- 98%: نقاء الهيدروجين الناتج.
- نحو 50%: الخفض المعلن في كلفتي الإنشاء والتشغيل مقارنة بطرق الاحتجاز التقليدية.
- 25%: الخفض المعلن في الكلفة المستوية لإنتاج الهيدروجين.
- 6 ملايين ريال (نحو 1.6 مليون دولار): منحة هيئة تنمية البحث والتطوير والابتكار.
- 5 إلى 10 كيلوواط: قدرة الوحدة التجريبية المخطط لها، مع طموح معلن لنشر التقنية بقدرات تصل إلى مئات الميغاواط.
- المستوى 4 من 9: درجة الجاهزية التقنية الحالية، أي التحقق في المختبر.
شرح مبسط: ما الفرق بين الهيدروجين الرمادي والأزرق؟
يُنتج معظم هيدروجين العالم اليوم بخلط الميثان مع بخار الماء عند حرارة عالية فوق محفز من النيكل. الناتج هيدروجين وأول أكسيد الكربون، ثم يتحول أول أكسيد الكربون مع مزيد من البخار إلى ثاني أكسيد الكربون وهيدروجين إضافي. إذا خرج ثاني أكسيد الكربون إلى الجو سمي الهيدروجين “رمادياً”، وإذا احتُجز سمي “أزرق”.
في المصانع التقليدية، يمر الغاز بعد المفاعل بوحدات منفصلة لفصل ثاني أكسيد الكربون، غالباً بمذيبات أمينية، ثم ضغطه ونقله. كل وحدة تعني معدات ومساحة وطاقة إضافية.
في الإصلاح المعزز بالامتصاص، تُخلط مع المحفز مادة ماصة، عادة قائمة على أكسيد الكالسيوم، تلتقط ثاني أكسيد الكربون فور تكوّنه وتتحول إلى كربونات الكالسيوم. سحب الكربون من خليط التفاعل يدفع التوازن الكيميائي نحو إنتاج مزيد من الهيدروجين، فيخرج الغاز أنقى. أظهرت أبحاث منشورة منذ 2013، منها دراسة في مجلة Environmental Science and Technology، أن ماصاً صناعياً من أكسيد الكالسيوم على هيكل نانوي ثابت يعطي هيدروجيناً بنقاء نحو 99% ويحافظ على قدرته أفضل من الحجر الجيري الخام عبر عدة دورات.
المشكلة الهندسية أن الماص يتشبع، فيجب تسخينه في خطوة “تجديد” لطرد ثاني أكسيد الكربون مركزاً قابلاً للتخزين، ثم إعادته إلى المفاعل. هنا تتحدد الكلفة الحقيقية: كم دورة يعيشها الماص قبل أن يفقد قدرته، وكم طاقة يستهلك التجديد.
تحليل: أرقام واعدة، لكنها أرقام مختبر
النتيجة مهمة لسببين. الأول أن السعودية تبني جزءاً من استراتيجيتها للهيدروجين على الأزرق المنتج من الغاز، وأي خفض في كلفة الاحتجاز يغير اقتصادات هذه المشاريع مباشرة. والثاني أن الجامعة لم تكتف بالورق، فهناك براءة صادرة وشركة ناشئة ومنحة تطوير وشريك صناعي عالمي.
لكن قراءة الأرقام تحتاج حذراً. نسب الاحتجاز والنقاء وخفض الكلفة معلنة في تقرير الجامعة، ولم نجد بعد ورقة محكمة أو تقييماً مستقلاً يحدد ظروف قياسها: هل هي من تجربة في مفاعل مختبري، أم من نموذج محاكاة لمصنع كامل؟ الفرق كبير، لأن مستوى الجاهزية الرابع يعني أن المكونات تعمل في المختبر، بينما يحتاج المصنع التجاري إلى المستوى التاسع.
المسافة بين وحدة 10 كيلوواط ومحطة بمئات الميغاواط تتجاوز عشرة آلاف ضعف. في هذه القفزة تظهر أسئلة لا يجيب عنها المختبر: كيف يتصرف الماص بعد آلاف الدورات الحرارية؟ هل يتفتت إلى غبار يسد المفاعل؟ كيف تُدار الحرارة بين التفاعل المنتج والتجديد المستهلك للطاقة؟ وما مصدر حرارة التجديد، وهل يضيف انبعاثات تأكل جزءاً من نسبة 97%؟
وجود “إير برودكتس” في الصورة مؤشر إيجابي، فهي من أكبر منتجي الهيدروجين في العالم وشريكة في مشاريع كبرى بالمنطقة. كما أن خبرة كرانفيلد في وحدة 1.5 ميغاواط تختصر جزءاً من طريق التوسع. لكن الحكم الحقيقي سيأتي من بيانات الوحدة التجريبية.
دروس عملية للمهندس
- مهندس العمليات: الإصلاح المعزز بالامتصاص مجال صاعد. فهم دورات الامتصاص والتجديد وإدارة الحرارة بين مفاعلين مهارة مطلوبة في مشاريع الهيدروجين الأزرق القادمة.
- عند قراءة أي إعلان تقني: اسأل عن مستوى الجاهزية التقنية أولاً، ثم عن مصدر الأرقام: تجربة أم نموذج؟ مختبر أم موقع؟
- لطلاب الدراسات العليا: المشروع يتيح تبادلاً طلابياً مع كرانفيلد بموجب مذكرة تفاهم، وقد سافر طالبان للماجستير وطالب دكتوراه بالفعل. هذا نموذج لكيف تفتح المشاريع البحثية أبواب الخبرة الدولية.
- للمستثمرين والمطورين: الخطوة القادمة المهمة هي نتائج وحدة 5 إلى 10 كيلوواط. تابعوا عمر الماص وطاقة التجديد قبل أرقام الكلفة.
المصادر
- جامعة الملك فهد للبترول والمعادن، “A Two-in-One Solution to Blue Hydrogen Production” (29 أكتوبر 2026)
- بوابة أبحاث الجامعة، مشروع “Clean hydrogen production by sorption-enhanced reforming: Materials development, process modelling, and pilot-scale deployment” (خلفية)
- بوابة أبحاث الجامعة، الصفحة البحثية للبروفيسور مدحت نعمة الله (خلفية)
- Environmental Science and Technology، “High-purity hydrogen via the sorption-enhanced steam methane reforming reaction over a synthetic CaO-based sorbent and a Ni catalyst” (2013، خلفية علمية)
