作为气候友好型燃料，氢气（H2）和氨（NH3）很诱人。因为它们缺乏碳，所以它们可以燃烧产生对环境无害的水和氮（N2)。但是，研究人员现在警告说，如果生产商不注意防止泄漏或不完全燃烧，这些燃料可能会产生可能损害人类健康的污染物，并减少或逆转气候效益。

例如，一项分析发现，在最坏的情况下，使用氨作为燃料可能会产生与燃烧等量煤炭一样糟糕的温室气体足迹。“我们不能只是希望这些事情起作用，”普林斯顿大学环境工程师、该研究的合著者Amilcare Porporato说，该研究上周发表在《美国国家科学院院刊》上。“我们需要做尽职调查。”

这些潜在的副作用经常被忽视，全球变化联合研究所的研究员保罗·沃尔夫拉姆说。“重点几乎完全集中在二氧化碳排放上，”他说。

Minimizing the impacts of the ammonia economy on the nitrogen cycle and climate | PNAS

如今，氢气和氨气主要来自能源密集型、污染过程。但它们也可以用可再生电力清洁制造，从而产生绿色燃料。上个月，美国能源部宣布提供70亿美元的资金，以支持几个中心实现这一目标，绿色氢气得到了推动。氨还有一个额外的优点：与氢气不同，它可以在温和的压力下液化，并且相对容易运输

然而，当氨泄漏或未完全燃烧时，它所含的氮会产生活性氮。这些化合物包括一氧化二氮（N2O），一种温室气体，其效力约为二氧化碳和其他氮氧化物的 273 倍，统称为 NOx，这是臭名昭著的空气污染物。例如，NO2是烟雾和酸雨的关键成分，会导致颗粒的形成，从而引起哮喘。

Porporato和他的同事们模拟了一个社会的最佳和最坏情况，到2060-70年，这个社会每年可能产生约16亿吨氨。（目前，氨市场年产量约为每年1.8亿吨，其中大部分用于化肥。他们研究了氨中0.5%至5%的氮作为活性氮化合物损失的情况，而不是转化为无害的大气氮。他们发现，一氧化二氮的排放率尤其控制了氨是否有助于控制全球变暖或像燃烧煤炭一样危害气候。

东北大学（Tohoku University）开发氨涡轮机的燃烧工程师小林秀明（Hideaki Kobayashi）表示，该小组的预测过于悲观。他说，他的涡轮机可以有效地燃烧氨，几乎不产生一氧化二氮，而排气系统中的催化转化器可以去除任何氮氧化物。他说，法规将有助于限制日本和其他地方的排放。

但Wolfram担心海运业可能出现流氓排放，该行业现在正在推出氨动力船舶。在 2022 年一项关于潜在影响的研究中，他和他的同事发现，将整个海运业转向氨将需要大约是目前市场生产的化学品的四倍。如果这种燃料中只有0.4%的氮转化为一氧化二氮，他们发现它将完全抵消从碳基燃料转换的好处。Wolfram 说，航运业受国际海事组织监管，但可能很难发现个别船只的泄漏。“在我看来，监测和控制所有这些排放似乎很困难。

氢气也存在问题。管道和其他基础设施的泄漏可能间接导致甲烷水平上升，甲烷是自然资源和化石燃料生产排放的强烈温室气体。这是因为氢气会与羟基自由基反应并耗尽羟基自由基，羟基自由基是大气中在分解甲烷方面起关键作用的化学物质。

2022 年对绿色氢气的分析发现，如果泄漏率高达 10%，其气候影响约为同等数量的化石燃料的一半——仍然是一个进步，但并不完全符合氢气的承诺。研究发现，将泄漏率保持在1%左右可以保持气候效益。

为了知道会发生什么，研究人员需要更多关于真实世界泄漏率的数据，领导 2022 年研究的环境保护基金会 （EDF） 的气候科学家 Ilissa Ocko 说。明年，法国电力公司将在欧洲和北美发起一项监测活动，以提供Ocko所说的现场泄漏率的首次测量。

她补充说，氨和氢经济还处于起步阶段，但可能很快就会发展起来。“我们需要确保在这些问题成为问题之前解决这些问题。