Att sträva efter koldioxidneutralitet är ett brådskande globalt uppdrag, men det finns ingen "one-size-fits-all"-väg för stora utsläppsländer att nå detta mål1,2.De flesta utvecklade länder, som USA och de i Europa, följer strategier för avkolning, särskilt inriktade på stora lätta fordonsflottor (LDV), elkraftproduktion, tillverkning och kommersiella byggnader och bostadshus, fyra sektorer som tillsammans står för en stor majoritet av sina koldioxidutsläpp3,4.Stora utsläppskällor i utvecklingsländer, som Kina, har däremot mycket olika ekonomi och energistrukturer, vilket kräver olika prioriteringar för utsläpp av koldioxid, inte bara i sektorsmässiga termer utan också i strategiskt utförande av ny koldioxidutsläppsteknik.

De viktigaste skillnaderna mellan Kinas koldioxidutsläppsprofil jämfört med de västerländska ekonomierna är mycket större utsläppsandelar för tung industri och mycket mindre andelar för LDV och energianvändning i byggnader (Fig. 1).Kina rankas överlägset först i världen när det gäller produktion av cement, järn och stål, kemikalier och byggnadsmaterial, som förbrukar enorma mängder kol för industriell värme och produktion av koks.Den tunga industrin bidrar med 31 % av Kinas nuvarande totala utsläpp, en andel som är 8 % högre än världsgenomsnittet (23 %), 17 % större än USAs (14 %) och 13 % högre än EU:s. (18%) (ref. 5).

Kina har lovat att nå sina koldioxidutsläpp på topp före 2030 och uppnå koldioxidneutralitet före 2060. Dessa klimatlöften fick brett beröm men väckte också frågor om deras genomförbarhet6, delvis på grund av den stora rollen som "svårt att minska" (HTA) spelar. processer i Kinas ekonomi.Dessa processer inkluderar framför allt energianvändning inom tung industri och tunga transporter som kommer att vara svåra att elektrifiera (och därmed övergå direkt till förnybar kraft) och industriella processer som nu är beroende av fossila bränslen för kemiska råvaror. Det har gjorts några nya studier1– 3 undersöker dekarboniseringsvägar mot koldioxidneutralitet för Kinas övergripande energisystemplanering men med begränsade analyser av HTA-sektorer.Internationellt har potentiella begränsningslösningar för HTA-sektorer börjat uppmärksammas de senaste åren7–14.Avkarboniseringen av HTA-sektorer är utmanande eftersom de är svåra att elektrifiera helt och/eller kostnadseffektivt7,8.Åhman betonade att vägberoende är nyckelproblemet för HTA-sektorer och att det behövs vision och långsiktig planering för avancerad teknik för att ”låsa upp” HTA-sektorerna, särskilt tung industri, från fossilberoende9.Studier har utforskat nya material och begränsningslösningar relaterade till kolavskiljning, användning och/eller lagring (CCUS) och negativa utsläppstekniker (NET)10,11.av minst en studie erkänner att de också bör beaktas i långsiktig planering11.I den nyligen släppta sjätte utvärderingsrapporten från den mellanstatliga panelen för klimatförändringar erkändes användningen av "låga utsläppsväte" som en av de viktigaste begränsningslösningarna för flera sektorer för att uppnå en framtid med nettonollutsläpp12.

Den befintliga litteraturen om rent väte är till stor del inriktad på produktionsteknikalternativ med analyser av kostnader på utbudssidan15.('Rent' väte i denna uppsats inkluderar både 'grönt' och 'blått' väte, det förra produceras genom vattenelektrolys med förnybar kraft, det senare kommer från fossila bränslen men avkolas med CCUS.) Diskussionen om efterfrågan på väte är till stor del inriktad på transportsektorn i utvecklade länder – framför allt vätebränslecellsfordon16,17.Trycket för avkarbonisering av tung industri har släpat efter jämfört med trycket för vägtransporter, vilket återspeglar konventionella antaganden om att tung industri kommer att
förblir särskilt svåra att minska tills nya tekniska innovationer dyker upp.Studier av rent (särskilt grönt) väte har visat dess tekniska mognad och sjunkande kostnader17, men ytterligare studier behövs som fokuserar på storleken på potentiella marknader och tekniska krav från industrier för att utnyttja den framtida tillväxten av tillgången på rent väte16.Förståelsen av rent vätgas potential för att främja global kolneutralitet kommer att vara partisk om analyserna huvudsakligen begränsas till kostnaderna för dess produktion, dess konsumtion endast av gynnade sektorer och dess tillämpning i utvecklade ekonomier. Den befintliga litteraturen om rent väte är fokuserad till stor del på produktionsteknikalternativ med analyser av kostnader på utbudssidan15.('Rent' väte i denna uppsats inkluderar både 'grönt' och 'blått' väte, det förra produceras genom vattenelektrolys med förnybar kraft, det senare kommer från fossila bränslen men avkolas med CCUS.) Diskussionen om efterfrågan på väte är till stor del inriktad på transportsektorn i utvecklade länder – framför allt vätebränslecellsfordon16,17.Trycket för avkarbonisering av tung industri har släpat efter jämfört med trycket för vägtransporter, vilket återspeglar konventionella antaganden om att tung industri kommer att vara särskilt svår att minska tills nya tekniska innovationer dyker upp.Studier av rent (särskilt grönt) väte har visat dess tekniska mognad och sjunkande kostnader17, men ytterligare studier behövs som fokuserar på storleken på potentiella marknader och tekniska krav från industrier för att utnyttja den framtida tillväxten av tillgången på rent väte16.Förståelsen av rent vätgas potential för att främja global kolneutralitet kommer att vara partisk om analyserna huvudsakligen begränsas till kostnaderna för dess produktion, dess konsumtion endast av gynnade sektorer och dess tillämpning i utvecklade ekonomier.

Att utvärdera möjligheterna till rent väte beror på att man omprövar dess framtida efterfrågan som ett alternativt bränsle och kemiskt råmaterial i hela energisystemet och ekonomin, inklusive hänsyn till olika nationella omständigheter.Det finns hittills ingen sådan heltäckande studie om den roll som rent väte har i Kinas framtid med netto-noll.Att fylla denna forskningslucka kommer att bidra till att rita en tydligare färdplan för Kinas minskning av koldioxidutsläppen, möjliggöra utvärdering av genomförbarheten av dess löften om koldioxidutsläpp 2030 och 2060 och ge vägledning för andra växande utvecklingsekonomier med stora tungindustriella sektorer.