عندما اقلعت الطائره من المدرج لتقوم برحله جويه وصفت لاحقا بانها سلسه وخاليه من المشاكل، تنفس الفريق الصعداء. وفي مركز للبحوث والتنميه بمطار كرانفيلد في المملكه المتحده، جهزت هذه الطائره "بايبر ام كلاس" التي تضم سته مقاعد، بالاجزاء والانظمه اللازمه لتعمل بالهيدروجين. وفي اول رحله للطائره في اواخر صيف 2020 سارت الامور كما هو مخطط لها تماما. وبعد هذه الرحله، اصبحت شركه "زيرو افيا"، الشركه الناشئه في كاليفورنيا التي طورت الطائره بالتعاون مع شركائها في بريطانيا وغيرها، مستعده للخطوه التاليه علي طريق خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من قطاع الطيران الي الصفر. ويقول الخبراء ان التحول من اقتصاد قائم علي الوقود الاحفوري الي اقتصاد قائم علي مصادر الطاقه منخفضه الكربون او عديمه الكربون، يقتضي اعتماد معظم الانشطه البشريه، بدءا من التصنيع والبناء ووصولا الي النقل والسياحه، علي اجهزه ومعدات تعمل بالكهرباء المنتجه من مصادر الطاقه منخفضه الكربون او عديمه الكربون، كالرياح والطاقه الشمسيه وربما الطاقه النوويه. لكن المشكله ان بعض القطاعات من الصعب، ان لم يكن مستحيلا، ان تعتمد علي الاجهزه والمعدات التي تدار بالكهرباء بدلا من الوقود الاحفوري، وفي مقدمتها الطيران. مواضيع قد تهمك نهايه وكان قطاع الطيران التجاري، قبل تفشي فيروس كورونا، يساهم بنحو 2.5 في المئه من اجمالي انبعاثات غاز ثاني اكسيد الكربون، وهذه النسبه التي قد تبدو ضئيله، تفوق حصه المانيا من اجمالي الانبعاثات، التي تبلغ 2.2 في المئه. ويمثل ثاني اكسيد الكربون نحو نصف اجمالي اسهام قطاع الطيران في العوامل التي تؤدي الي رفع درجات الحراره العالميه. وبخلاف ثاني اكسيد الكربون، تعد مسارات التكثيف، او الابخره التي تتشكل وراء الطائره عندما تحلق في السماء، اكثر العوامل الناجمه عن الطيران تاثيرا علي المناخ. لكن قطاع الطيران التجاري قطع شوطا طويلا في مجال تحسين فعاليه المحركات لخفض الانبعاثات. فقد انخفض نصيب الراكب من انبعاثات ثاني اكسيد الكربون بنسبه تفوق 50 في المئه منذ 1990، بفضل تحسين كفاءه المحركات وعمليات التشغيل. لكن هذه المكاسب طغي عليها نمو حركه النقل الجوي علي مدي السنوات الخمس الماضيه بنحو الخمس تقريبا، ومن المتوقع ان يصل عدد ركاب الطائرات الي نحو 10 مليارات شخص سنويا بحلول 2050. تسع طائره "هايفلاير 1" سته مقاعد، ومن المتوقع ان يسع النموذج اللاحق منها 20 راكبا وربما يبدو ان الهيدروجين هو الحل الامثل للتغلب علي التحديات البيئيه لقطاع الطيران، فالهيدروجين في نهايه الامر، سواء استخدم في خلايا الوقود او محركات الاحتراق الداخلي، لا ينتج احتراقه سوي ماء نظيف. ويتميز الهيدروجين بان كثافه الطاقه المخزنه فيه بحسب الكتله اكبر بنحو ثلاث مرات منها في وقود الطائرات التقليدي، واكبر بنحو مئه ضعف مقارنه ببطاريات الليثيوم- ايون. ودعمت الحكومه البريطانيه تطوير طائره "هايفلاير 1"، التي تعمل بالهيدروجين، في اطار اهداف مجلس "جيت زيرو" للقضاء علي الانبعاثات من الرحلات الجويه التي تقطع المحيط الاطلسي. وتعهد المجلس "بالتركيز علي اقامه منشات انتاج وقود طيران مستدام في المملكه المتحده وتسريع وتيره تصميم طائرات لا تنتج اي انبعاثات تؤذي البيئه وتصنيعها وتشغيلها تجاريا". وبالتعاون مع مستثمرين وشركاء تجاريين، تدعم الحكومه البريطانيه شركه "زيرو افيا" في تطوير طائره تعمل بخلايا وقود الهيدروجين لتوليد الكهرباء، وتسع الطائره ما يصل الي 20 راكبا وقد تقطع مسافه تصل الي 648 كيلومترا . ويتوقع فال ميفتاخوف، مؤسس الشركه ورئيسها التنفيذي، ان تنظم الشركه رحلات تجاريه علي متن الطائره بحلول 2023، وان تتمكن بحلول 2026 من تنظيم رحلات جويه لمسافه 926 كيلومترا علي متن طائره تسع 80 راكبا. ويعتزم ميفتاخوف بحلول 2030 تصنيع طائرات ذات ممر واحد تسع 100 راكب. وفي سبتمبر/ايلول 2020، اعلنت شركه "ايرباص"، اكبر مصنع للطائرات في العالم، ان خلايا وقود الهيدروجين ستكون في صميم الجيل الجديد من الطائرات التجاريه عديمه الانبعاثات. ويعد هذا المشروع "زيرو اي" احد ابرز المشروعات التي يمولها الاتحاد الاوروبي من حزمه تحفيز الاقتصاد التي تبلغ قيمتها عده مليارات يورو، بهدف التحول الي اقتصاد منخفض الانبعاثات في دول الاتحاد الاوروبي. وقدمت "ايرباص" ثلاثه نماذج لطائرات تقول انها ستكون جاهزه للاستخدام في عام 2035. اذ من المتوقع ان تعمل الطائره الاولي بمحرك توربيني مروحي وتسع 100 راكب وتكون قادره علي التحليق لنحو 1,850 كيلومترا. اما الطائره الثانيه، فتعمل بمحرك توربيني نفاث، وتسع 200 راكب وتقطع ضعف المسافه التي تقطعها الاولي. اما الطائره الثالثه المقترحه، فهي طائره انسيابيه بجناحين ثابتين متصلين ببدن الطائره، وتبدو مختلفه تماما عن الطائرات التجاريه المستخدمه في الوقت الراهن. وتقول "ايرباص" ان هذه الطائره ستكون قادره علي نقل عدد اكبر من المسافرين وقطع مسافات اكبر مقارنه بالطائرتين الاولي والثانيه. ومن المتوقع ان تعمل النماذج الثلاثه للطائرات بمحركات توربينيه غازيه تحرق الهيدروجين السائل كوقود وتولد الكهرباء عبر خلايا وقود الهيدروجين. صممت "ايرباص" ثلاث طائرات تعمل بالهيدروجين، وتامل ان تطرحها بحلول 2035 وبينما استقطبت جهود شركتي "زيرو افيا" و"ايرباص" اهتماما عالميا، فان هذه الجهود لم تقنع البعض في قطاع الطيران، بان الهيدروجين سيسهم في خفض الانبعاثات من قطاع الطيران الي الصفر. وقد يرجع ذلك الي العيوب الفيزيائيه والكيميائيه لوقود الهيدروجين. فكثافه الطاقه التي يمكن تخزينها في الهيدروجين من حيث الحجم اكثر انخفاضا بالمقارنه بوقود الطائرات التقليدي. ولهذا فان تخزين الهيدروجين بكميات كافيه يتطلب ضغطه او تحويله الي سائل بالتبريد الي درجات حراره تصل الي 235 درجه مئويه تحت الصفر. ويقول فينالي اشر، مصمم محركات طائرات سابق بشركه "رولز رويس": "ان خزانات الوقود للغاز او السائل المضغوط معقده وثقيله". وتعادل كثافه طاقه الهيدروجين السائل ربع كثافه طاقه وقود الطائرات تقريبا. ولهذا قد تحتاج الطائرات التي تعمل بالهيدروجين لخزان وقود اكبر اربع مرات من خزانات الوقود التقليديه للحصول علي نفس الكميه من الطاقه. وقد يشغل خزان الوقود مساحه كبيره من الطائرات قد يضطر معها مصممو الطائرات الي الاستغناء عن بعض المقاعد او تصميم طائرات اكبر حجما. واذا خفضت الشركات عدد الركاب، كما هو الحال في النموذجين الاولين لطائرات "ايرباص"، ستقل عائدات التذاكر. واذا زاد حجم الطائرات، كما هو الحال في النموذج الثالث الذي طورته الشركه، سيكون بدن الطائره الكبير اكثر عرضه لقوه السحب الهوائي التي تتحكم في الطائره، وستحتاج المطارات لبنيه تحتيه جديده لنقل وتخزين الهيدروجين. واثير تساؤل اخر حول حجم انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الناتجه عن عمليات انتاج الهيدروجين علي نطاق واسع وبسعر تنافسي. فمعظم الهيدروجين المستخدم في الصناعه اليوم استخدم في انتاجه الميثان الذين ينتج غاز ثاني اكسيد الكربون. ومن الممكن انتاج الهيدروجين من الماء عبر عمليه التحليل الكهربائي باستخدام الطاقه المتولده من المصادر المتجدده، لكن هذه العمليه لا تزال باهظه في الوقت الراهن وتستهلك كميات ضخمه من الطاقه. ولا ينتج سوي واحد في المئه من الهيدروجين في الوقت الراهن بهذه الطريقه. من المتوقع ان يتضاعف عدد المسافرين بالطائرات بحلول 2037، وستزيد انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ما لم تكتشف بدائل مستدامه ولا يزال الهيدروجين السائل اعلي سعرا من وقود الطائرات التقليدي بنحو اربعه اضعاف. ومن المتوقع ان تنخفض اسعار الهيدروجين السائل في العقود المقبله في ظل انتشار البني التحتيه لتصنيعه وتحسين كفاءته. لكن المجتمع الملكي البريطاني ومجموعه "ماكينزي" للاستشارات الاداريه يتوقعان ان يظل الهيدروجين السائل اغلي مرتين علي الاقل من الوقود الاحفوري علي مدي العقود القليله المقبله. وكل هذه العوامل دفعت بعض كبار المصنعين في قطاع الطيران، لتعليق خططهم. وذكر شين نيوزام، مدير الاستراتيجيات البيئيه بشركه "بوينغ" المنافس الرئيسي لشركه "ايرباص"، لصحيفه فاينانشيال تايمز: "نري ان تطوير التكنولوجيا اللازمه لوقود الهيدروجين وخلايا وقود الهيدروجين لتصبح مناسبه للاستخدام التجاري سيستغرق وقتا طويلا". اما عن البدائل، ففي سبتمبر/ايلول 2020، نشرت مجموعه عمل النقل الجوي، المتحدث باسم قطاع الطيران العالمي ومقرها في جينيف، مجموعه تصورات، تشير الي احتمالات خفض انبعاثات ثاني اكسيد الكربون الي الصفر، حتي في حاله نمو حركه الطيران، ولكن بعد عام 2050 بنحو عشر سنوات. وبحسب هذه التصورات، فان الاستخدام المباشر للهيدروجين لن يسهم الا بدور هامشي في القضاء علي الانبعاثات، علي عكس "وقود الطائرات المستدام" الذي توقعت المجموعه ان يغير المعادله تماما. ويتضمن وقود الطيران المستدام، مجموعه من المنتجات، مثل الوقود الحيوي، الذي يخفض صافي انبعاثات ثاني اكسيد الكربون وغيره من الملوثات المرتبطه بالوقود الاحفوري من قطاع الطيران. ويري مؤيدو وقود الطيران المستدام انه يتميز عن غاز الهيدروجين النقي بمزايا عديده، منها التشابه في التركيب الكيميائي بين وقود الطيران المستدام وبين الوقود المستخدم حاليا في الطائرات، ومن ثم من الممكن ان يحل محل الوقود التقليدي دون تغيير تصميم الطائرات او البني التحتيه التي تدعمها ومن دون تاخير. ويقول بول ستاين، مدير التكنولوجيا بشركه "رولز رويس" لتصنيع المحركات: "ان زياده انتاج وقود الطيران المستدام، الذي ستحتاج الطائرات منه 500 مليون طن سنويا بحلول 2050، ستعود بفائده عظيمه علي كوكب الارض". الوقود الحيوي يعد احد بدائل الوقود الاحفوري في قطاع الطيران، لكن انتاجه سيحتاج لمساحات شاسعه من الاراضي الزراعيه وينقسم وقود الطيران المستدام الي نوعين، الاول هو الوقود الحيوي المصنوع عن طريق المعالجه الكيميائيه او الحراريه للكتله الحيويه، مثل المخلفات الزراعيه وغيرها من المخلفات، والثاني هو الوقود الاصطناعي. لكن الهيدروجين يستخدم ايضا في عمليات انتاج هذه الانواع من الوقود، ومن ثم ربما يؤدي الهيدروجين دورا حيويا في القضاء علي الانبعاثات من قطاع الطيران. ويصنع الوقود الاصطناعي عن طريق تفاعل الهيدروجين مع ثاني اكسيد الكربون للحصول علي "غاز اصطناعي"، ويتحول هذا الغاز عبر عمليه تسمي "فيشر-تروبش" الي بديل للزيت الخام قد يكرر وينتج وقود للطائرات وغيره من انواع الوقود. واذا كانت الطاقه المطلوبه في كل مرحله من مراحل التصنيع متولده من مصادر عديمه الكربون، فان العمليه باكملها ستكون محايده الكربون، اي ان كميه ثاني اكسيد الكربون في الغلاف الجوي بعد الرحله الجويه لن تكون اعلي منها قبل تصنيع الوقود المستخدم فيها. وتعتزم شركه "نورسك" للوقود الاصطناعي تدشين ما قد يعد اول محطه لانتاج الوقود الاصطناعي علي مستوي العالم في النرويج في عام 2023، باستخدام ثاني اكسيد الكربون الناتج عن تقنيه احتجاز ثاني اكسيد الكربون من الهواء مباشره، وهي التقنيه التي طورتها شركه سويسريه، والهيدروجين الناتج عن المياه باستخدام الطاقه المتولده من مصادر متجدده. وتنوي الشركه انتاج 10 مليون لتر من الوقود سنويا للاسواق النرويجيه والاوروبيه. والخطوه التاليه ستكون تدشين محطه بحلول 2026 لانتاج 100 مليون لتر سنويا. وفي الوقت الراهن، من المرجح ان يظل الهيدروجين والوقود الاصطناعي اعلي سعرا بمراحل من وقود الطائرات التقليدي لسنوات او لعقود، وهذا سيقلص دورهما في خفض الانبعاثات من قطاع الطيران الي مستوي الصفر، ما لم تحتسب التكاليف الاخري للرحلات الجويه بطريقه مختلفه. ويري ليو موراي، من مجموعه "بوسيبول" التي تطالب بالحد من انبعاثات قطاع الطيران، ان اسعار تذاكر الرحلات الجويه علي متن الطائرات التي تعمل بالوقود التقليدي يجب ان تعكس كلفه الضرر الذي تلحقه بالبيئه. صحيح ان هذا سيؤدي الي ارتفاع اسعار تذاكر الطائرات، لكنه في النهايه سيسهم في تخفيف الاثر البيئي لقطاع الطيران. يمكنك قراءه الموضوع الاصلي علي BBC Future
اقلعت اكبر طائره تعمل بالهيدروجين حتي الان من احد مطارات المملكه المتحده، ومن المتوقع ان تنضم اليها طائرات اخري تعمل بالهيدروجين. لكن الي اي مدي تسهم هذه الطائرات في خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من قطاع الطيران؟