يُعدّ الانحلال الحراري للميثان طريقة فعالة لتحويل الميثان، وهو غاز دفيئة قوي، إلى هيدروجين وكربون صلب، وبالتالي تقليل الانبعاثات وتوفير مصدر أنظف لوقود الهيدروجين. وتنطوي هذه العملية على التحلل الحراري للميثان في درجات حرارة عالية، وعادةً ما يتم تحفيزها بمواد مثل النيكل، وتعمل في درجات حرارة تتراوح بين 500 درجة مئوية إلى أكثر من 1000 درجة مئوية. وعلى عكس إصلاح غاز الميثان بالبخار (SMR)، الذي ينتج الهيدروجين أيضاً ولكن ينتج عنه انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، فإن التحلل الحراري للميثان لا ينتج عنه أي انبعاثات لثاني أكسيد الكربون بشكل مثالي، مما يجعله خياراً أكثر صداقة للبيئة.
الآلية والكفاءة:
ينطوي الانحلال الحراري للميثان على تكسير الميثان (CH4) إلى العناصر المكونة له: الكربون والهيدروجين. وهذه العملية ماصة للحرارة، وتتطلب حرارة كبيرة لبدء التفاعل والحفاظ عليه. وباستخدام المحفزات مثل النيكل، يمكن أن يحدث التفاعل عند درجات حرارة حوالي 500 درجة مئوية، ولكن لمعدلات تحويل أعلى، يجب زيادة درجات الحرارة إلى أكثر من 800 درجة مئوية للعمليات التحفيزية و1000 درجة مئوية للعمليات الحرارية. ويمكن أن يحقق استخدام مشاعل البلازما درجات حرارة تصل إلى 2000 درجة مئوية، مما يعزز معدلات التفاعل.
التفاعل الأساسي للتحلل الحراري للميثان هو:[CH_4 \right C + 2H_2]
ينتج هذا التفاعل الكربون الصلب والهيدروجين الغازي، مع احتمال أن يكون الكربون منتجًا ثانويًا ذا قيمة محتملة وليس ملوثًا.
الفوائد البيئية والاقتصادية:
يوفر الانحلال الحراري للميثان العديد من المزايا مقارنة بالطرق التقليدية مثل التحلل الحراري للميثان. فمن خلال إنتاج الهيدروجين بدون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، يقلل بشكل كبير من التأثير البيئي المرتبط بالميثان الذي يمثل حوالي 20% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية. كما تحفز هذه العملية على التقاط غاز الميثان من مصادر مختلفة، مثل مواقع النفط والغاز ومزارع الماشية ومطامر النفايات، مما يحول الملوث إلى مورد قيّم.
ويمكن استخدام الكربون الصلب الناتج في مختلف الصناعات، مما يقلل من النفايات ويوفر حافزًا اقتصاديًا إضافيًا لاعتماد تقنيات الانحلال الحراري للميثان. هذا الناتج المزدوج من الهيدروجين والكربون يجعل العملية مجدية اقتصاديًا ومفيدة بيئيًا.
