در دهه ای که جهان با سرعت بی سابقه ای به سمت هدف صفر خالص (Net Zero) حرکت می کند، یک پرسش اساسی باقی مانده است: چگونه بخش هایی از حمل ونقل که به این زودی ها نمی توانند کاملا برقی شوند. مانند هواپیماهای دوربرد، کشتی های اقیانوس پیما و کامیون های سنگین را از وابستگی به سوخت فسیلی رها کنیم؟
به گزارش تین نیوز به نقل از تجارت نیوز، در سال های اخیر، فشار جهانی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و مقابله با بحران اقلیمی باعث شده بحث درباره سوخت های پاک بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کند. در میان انواع سوخت های نوظهور، «سوخت های الکترونیکی» یا همان E-Fuels توجه ویژه ای را جلب کرده اند؛ سوخت هایی که تنها از هوا، آب و برق تجدیدپذیر ساخته می شوند و می توانند بدون نیاز به تغییرات اساسی در موتورهای فعلی، جایگزین سوخت های فسیلی شوند. این ایده شاید زمانی شبیه فیلم های علمی تخیلی بود، اما کاهش هزینه برق خورشیدی و بادی، آن را به مرز واقعیت نزدیک کرده است. با این حال، مسیر توسعه این سوخت ها همچنان با چالش های اقتصادی و فناوری روبه روست. گزارش پیش رو نگاهی جامع و ساده به نحوه تولید این سوخت ها، مزایا و محدودیت های آنها، پروژه های در حال اجرا و آینده احتمالی این صنعت دارد.
سوختی از هوا، آب و برق؛ آینده ای که نزدیک می شود
تصور کنید بتوان هواپیماهای مسافربری بزرگ یا کشتی های سنگین را تنها با سوختی که از دی اکسید کربن موجود در هوا، آب و برق تجدیدپذیر ساخته شده به حرکت درآورد. سوخت هایی که برخلاف سوخت های فسیلی، کربن تازه ای وارد اتمسفر نمی کنند و در چرخه ای تقریبا خنثی، کربن را از هوا می گیرند و دوباره به آن پس می دهند.
نمونه ای از این آینده، هم اکنون در جنوب شیلی تحت پروژه «هارو اونی» شرکت HIF Global شکل گرفته است؛ پروژه ای که با سرمایه گذاری شرکت های بزرگی چون پورشه و اکسون موبیل، از انرژی باد برای تولید متانول مصنوعی و بنزین الکترونیکی استفاده می کند. پروژه های مشابه نیز در شمال آفریقا، ایسلند و شبه جزیره عربستان در حال توسعه هستند تا در آینده، متانول الکترونیکی و نفت سفید الکترونیکی (E-Kerosene) را به بازار جهانی صادر کنند.
سوخت های مصنوعی؛ گزینه ای برای بخش هایی که به این زودی ها برقی نمی شوند
در حال حاضر، برخی صنایع از جمله هوانوردی و کشتیرانی امکان برقی شدن سریع را ندارند. بنابراین سوخت های مصنوعی و پاک برای آنها ضروری به نظر می رسد. با وجود این، سهم سوخت های مصنوعی هنوز بسیار ناچیز است. به عنوان نمونه در سال ۲۰۲۴ فقط حدود ۰.۳ درصد از سوخت جت جهان، مصنوعی بوده است. اما پیش بینی ها نشان می دهد این رقم ممکن است تا سال ۲۰۵۰ تا ۵۰ درصد افزایش یابد.
انواع سوخت های مصنوعی
۱. سوخت های بیوشیمیایی (Bio-based fuels)
این سوخت ها یا از چربی ها و روغن های زائد تولید می شوند، یا از تخمیر مواد آلی مثل پسماندهای کشاورزی و غذایی. در نهایت، با فرایندی به نام هیدروژناسیون کاتالیزوری، هیدروژن به آنها اضافه می شود.
نقاط قوت
زنجیره تأمین تثبیت شده
تکنولوژی کاملاً شناخته شده
نقاط ضعف
رقابت سنگین بر سر مواد اولیه
نیاز به زمین یا منابعی که می تواند برای تولید غذا استفاده شود
حتی در بهترین شرایط، نمی توانند پاسخگوی کل نیاز جهان به سوخت پایدار باشند
۲. سوخت های ترموشیمیایی (Thermochemical fuels)
در این روش، بقایای چوب، زیست توده یا حتی پلاستیک ها با حرارت بالا به گاز سنتز (CO و H₂) تبدیل می شوند و سپس از طریق روش هایی مانند فرایند فیشر-تروپش به سوخت مایع تبدیل می شوند.
نقاط قوت
استفاده از ضایعات به جای مواد غذایی
فناوری صنعتی اثبات شده
نقاط ضعف
نیاز به حجم عظیمی از مواد اولیه
هزینه بالای راه اندازی کارخانه های دمای بالا
بر همین اساس، بیشترین سهم فعلی در بازار سوخت های مصنوعی متعلق به سوخت های بیوشیمیایی حاصل از روغن های بازیافتی است.
سوخت های الکترونیکی؛ امید جدید اما گران
سوخت های الکترونیکی تازه ترین و هیجان انگیزترین گزینه هستند. بسیاری از کشورهای پیشرو انرژی معتقدند که این سوخت ها در آینده نقش مهمی در کربن زدایی هوانوردی و کشتیرانی خواهند داشت، به ویژه چون منابع زیست توده محدود است. اما مشکل اصلی، مصرف بالای انرژی و هزینه بسیار زیاد مراحل تولید است. در ادامه هر مرحله را ساده توضیح می دهیم.
مراحل ساخت سوخت الکترونیکی
۱. جذب دی اکسید کربن از هوا (Direct Air Capture)
برای جذب هر یک تن دی اکسید کربن حدود ۱ تا ۳ مگاوات ساعت انرژی نیاز است. اگر از دی اکسید کربن تجاری (که یک سوم هزینه کمتر دارد) استفاده شود، روند اقتصادی تر می شود، اما این نوع دی اکسید کربن معمولا محصول جانبی صنایع فسیلی است و اثر محیط زیستی منفی دارد.
۲. تولید هیدروژن از آب (Electrolysis)
بهترین فناوری های الکترولیز، حدود ۷۰ درصد راندمان دارند. برای تولید ۱ کیلوگرم هیدروژن نیاز به ۵۰ تا ۵۵ کیلووات ساعت برق است. اما در نهایت تنها ۳۳ کیلووات ساعت انرژی شیمیایی ذخیره می شود. این یعنی انرژی ورودی بسیار بیشتر از انرژی خروجی است.
۳. فشرده سازی یا مایع سازی هیدروژن
هیدروژن باید فشرده یا مایع شود و این مرحله به ۱۰ تا ۱۳ کیلووات ساعت انرژی برای هر کیلوگرم هیدروژن نیاز دارد. هیدروژن همچنین می تواند نشت کند، خطوط لوله فولادی را شکننده کند و حمل ونقل آن دشوار و پرهزینه است.
۴. تبدیل دی اکسید کربن و هیدروژن به سوخت
در واکنش های فشار و دمای بالا، دی اکسید کربن با هیدروژن ترکیب می شود و خروجی آن می تواند الکل هایی مانند متانول و هیدروکربن های پیچیده مانند پارافین ها و واکس ها باشد. بسته به محصول نهایی، فرآیندهای تکمیلی نیز لازم است که باز هم انرژی بر هستند.
چرا سوخت الکترونیکی هنوز گران است؟
مجموع این مراحل، تلفات انرژی را چند برابر می کند. تا زمانی که قیمت برق تجدیدپذیر به میزان زیادی کاهش پیدا نکند، سوخت الکترونیکی گران خواهد ماند.
قیمت برق نسبت به گاز طبیعی
آمریکا و بریتانیا: ۴ برابر گران تر
اروپا: ۲.۵ برابر گران تر
تا زمانی که این اختلاف کاهش پیدا نکند، سوخت های الکترونیکی نمی توانند با سوخت های فسیلی رقابت قیمتی داشته باشند.
مسیر آینده؛ از بیوسوخت ها تا E-Fuels
بررسی ها نشان می دهد، تا سال ۲۰۴۰ پایدارترین گزینه ها همچنان سوخت های بیوشیمیایی و ترموشیمیایی خواهند بود. اما پس از آن، سوخت های الکترونیکی سریع ترین رشد را خواهند داشت و تا سال ۲۰۵۰، این سوخت ها می توانند بیش از ۵۰ درصد کل سوخت های مصنوعی جهان را تشکیل دهند. کشورهایی مانند شمال آفریقا، پاتاگونیا و ایسلند که منابع فراوان انرژی تجدیدپذیر دارند، احتمالا تبدیل به قطب های جدید تجارت انرژی پاک خواهند شد.
سوخت های الکترونیکی، از نظر علمی و زیست محیطی کاملا امکان پذیر هستند و می توانند انقلابی در صنایع حمل ونقل سنگین ایجاد کنند. اما بزرگ ترین مانع فعلی، اقتصاد تولید است. تا زمانی که هزینه برق سبز کاهش نیابد و فناوری های مرتبط بهینه تر نشوند، این سوخت ها همچنان لوکس، محدود و گران قیمت باقی می مانند. در عین حال، دولت ها باید به طور هم زمان روی توسعه برق رسانی، بهبود بهره وری انرژی و گسترش فناوری های تجدیدپذیر سرمایه گذاری کنند.
سوخت های الکترونیکی می توانند بخشی از راه حل باشند، اما به تنهایی ناجی جهان نخواهند بود.
بلاگ خبری مکران آریا دریا
