سوخت کربنی، رقیب جدی سوختهای فسیلی

Elm va Sanat Rooz - - برق و انرژی -

بــه گــزارش عصــر بــه نقــل از آژانــس رویدادهــای مهــم نفــت و انــرژی " نفــت مــا " ، ســوختهای کربــن خنثــی ‪،)carbon-neutral fuels(‬ ســوختهای مصنوعــی از جملــه متــان، بنزیــن، گازوئیــل، ســوخت جــت و یــا آمونیــاک هســتند کــه بــه وســیله هیدروژنــه کــردن دیاکســید کربــن بازیاف ـت ش ـده از دوده ـای خروج ـی از دودک ـش نی ـروگاه، بازیاف ـت ش ـده از گاز اگــزوز خــودرو و یــا مشــتق شــده از اســید کربنیــک آب دریــا بــه دســت میآینــد. شــرکتهای ســوخت مصنوعــی تجــاری ادعــا میکننــد کــه میتواننــد زمانــی کــه قیمــت نفــت بیــش از 55 دلار در هــر بشــکه باشــد، ســوخت مصنوعــی را بــا قیمــت کمتــر از ســوختهای نفتــی تولیــد کننــد. متان ـول تجدیدپذی ـر ‪)renewable methanol(‬ یـا RM س ـوختی اس ـت ک ـه توســط هیدروژناســیون کاتالیســتی تولیــد شــده از هیــدروژن و دیاکســید کربـن تولیـد میشـود کـه در آن هیـدروژن از الکترولیـز آب بـه دسـت آمـده اسـت. ایـن سـوخت را میتـوان بـا سـوختهای حمـل و نقـل مخلـوط کـرد و یـا بـه عنـوان مـواد خـام شـیمیایی تحـت فرآینـد قـرار داد. ایـن سـوختها کربـن خنثـی در نظـر گرفتـه میشـوند، چـرا کـه باعـث افزایـش خالـص در میــزان گازهــای گلخانــهای اتمســفر نمیشــود. در جایــی کــه ســوختهای مصنوعــی جایگزیــن ســوختهای فســیلی ‪)fossil fuels(‬ میشــوند و یــا اگــر از پمانــد کربــن و یــا اســید کربنیــک آب دریــا تولیــد شــده باشــند و احتــراق آنهــا همــراه بــا جــذب کربــن ‪)carbon capture(‬ در دودکــش یــا لول ـه اگ ـزوز ش ـود، ای ـن س ـوختها باع ـث انتش ـار منف ـی دیاکس ـید کرب ـن و خـروج خالـص دیاکسـید کربـن از هـوا میشـوند در نتیجـه بـه نوعـی باعـث کاه ـش گازه ـای گلخان ـهای میش ـوند ک ـه ب ـه ای ـن س ـوختها، کرب ـن منف ـی گفتـه میشـود. سـوختهای کربـن خنثـی امـکان ذخیـره سـازی انـرژی بـا هزینـه نسـبتا پاییـن را فراهـم میکننـد کـه باعـث کاهـش مشـکلات تنـاوب تولیــد در انرژیهــای تجدیدپذیــر بــاد و خورشــید میشــوند و امــکان توزیــع نیــروی بــاد، آب و خورشــیدی را از راه خطــوط لولــه گاز طبیعــی موجــود فراهــم میآورنــد.

شــرکت ‪Joule Unlimited‬ یــک تولیــد کننــده انرژیهــای جایگزیــن در آمریـکا اسـت کـه فرآینـد جدیـدی بـرای تولیـد سـوخت هیدروکربنـی بـا اسـتفاده از ترکیـب پسـاب، مـواد مغـذی، سـیانوباکترها، کربـن دی اکسـید و نــور خورشــید ابــداع نمــوده اســت. ایــن فرآینــد کــه Helioculture نــام دارد، از ارگانیزمهــای فتوســنتز کننــده اســتفاده میکنــد امــا بــا فرآینــد تولیـد سـوخت از جلبـک یـک تفـاوت مهـم دارد، و آن هـم اینسـت کـه روغن تولیـد شـده از جلبـک بـرای اسـتفاده نیازمنـد تصفیـه اسـت، امـا سـوخت تولیـد شـده از ایـن فرآینـد میتوانـد مسـتقیما مـورد اسـتفاده قـرار گیـرد. ایـن شـرکت مدعـی اسـت سـوخت تولیـدی اش بـا نفـت بشـکه ای 50 دلار قابـل رقابـت اسـت، و بـا اسـتفاده از زمینـی بـه مسـاحت 67.000 متـر مربـع توانایـی تأمیـن تمـام تقاضـا بـرای سـوخت مصرفـی در بخـش حمـل و نقـل در سراســر ایــالات متحــده را دارد. بــازده تولیــد ســوخت (دیــزل، اتانــول، مــواد شــیمیایی دیگــر) در ایــن روش در حــدود 5تــا 50 برابــر روشهــای تولی ـد س ـوخت زیس ـتی ب ـر مبن ـای زیس ـت ت ـوده اس ـت.

محققـان دانشـگاه ایلینوی در شـیکاگو نیز سـلولی خورشـیدی سـاختند کـه قـادر اسـت دیاکسـیدکربن را خیلـی ارزان و بـا بازدهـی بـالا بـه سـوخت هیدروکربنــی تبدیــل کنــد. نتایــج ایــن تحقیــق در مجلــه ســاینس منتشــر شـده اسـت. بـر خـلاف سـلولهای خورشـیدی سـنتی کـه نـور خورشـید را بــه الکتریســیته تبدیــل میکننــد، ایــن ســلولهای جدیــد کار گیاهــان را انجــام میدهنــد و بنابرایــن دو مســأله مهــم را حــل میکننــد. ایــن ســلول خورشـیدی جدیـد بـا هزینـه کـم و بازدهـی خـوب، کربـن دیاکسـید موجـود در اتمس ـفر را مس ـتقیما ب ـه س ـوخت قاب ـل اس ـتفاده تبدی ـل میکنن ـد. ی ـک مزرعــه خورشــیدی میتوانــد بــا برگهــای مصنوعــیاش مقــدار عظیمــی از دیاکســیدکربن را بــه انــرژی تبدیــل کنــد. امیــن صالحــی خوجیــن، دانشـیار دانشـکده مکانیـک و مهندسـی صنایـع دانشـگاه ایلینـوی و محقـق اصلــی ایــن تحقیــق، میگوید:"ایــن ســلولهای خورشــیدی جدیــد، فتوولتائیـک نیسـتند، بلکـه فتوسـنتتیک هسـتند. بـر خـلاف تولیـد انـرژی از س ـوختهای فس ـیلی و تبدی ـل آنه ـا ب ـه گازه ـای گلخان ـهای، از ای ـن پ ـس قــادر خواهیــم بــود کــه فرآینــد را برعکــس کــرده و دیاکســیدکربن جــو را بازیاب ـی کنی ـم."

ای ـن دس ـتگاه جدی ـد بس ـیار ش ـبیه ب ـه گیاه ـان و درختان ـی کار میکن ـد کــه کربــن دیاکســید را گرفتــه و آن را بــه شــکر تبدیــل کــرده و بــه عنــوان انــرژی ذخیــره میکننــد. بــر خــلاف گیاهــان کــه بــا اســتفاده از کاتالیــزور شـکر تولیـد میکننـد، محققـان از کاتالیـزور بـرای تبدیـل کربـن دیاکسـید ب ـه کرب ـن مونوکس ـید اس ـتفاده کردن ـد.

در حالـی کـه گیاهـان دیاکسـیدکربن را بـه شـکر تبدیـل میکننـد، ایـن سـلولهای جدیـد، آن را بـه ترکیبـی از هیـدروژن و منواکسـیدکربن تبدیـل میکنـد. تبدیـل CO2 بـه سـوخت بـا قیمـت در حـد بنزیـن، سـوختهای فســیلی را تقریبــا بلااســتفاده میکنــد. ایــن سیســتم مبتکرانــه میتوانــد مشــکلات مهمــی در زمینــه مصــرف انــرژی را حــل کنــد. ســلولهای خورشـیدی جدیـد سـوخت قابـل اسـتفاده تولیـد میکنـد کـه تراکـم انـرژی زیــادی دارد. ایــن نــوع ســوخت میتوانــد بــه حــل چالشهــای ناشــی از سـوزاندن دیگـر هیدروکربنهـا مثـل نفـت، بنزیـن و زغالسـنگ کمـک کنـد.

یـک مزرعـه خورشـیدی از ایـن سـلول کـه اصطلاحـا بـرگ خورشـیدی هــم نامیــده میشــوند، میتوانــد مقادیــر قابــل توجهــی از گاز گلخانــهای کربـن دیاکسـید موجـود در اتمسـفر را کاهـش دهـد. ایـن گاز یکـی از عوامل اصلــی گرمایــش جهانــی اســت. کربــن مونوکســید هــم یــک گاز گلخانــهای اســت کــه منجــر بــه گــرم شــدن زمیــن میشــود، امــا دانشــمندان راهــی پیـدا کردهانـد تـا آن را بـه یـک سـوخت قابـل اسـتفاده مثـل متانـول تبدیـل کننـد. تبدیـل کربـن دیاکسـید بـه مـادهای قابـل اسـتفاده دشـوارتر اسـت چــون ایــن گاز از لحــاظ شــیمیایی نســبتا واکنشناپذیــر اســت.

ایـن اختـراع پیشـرفت قابـل توجهـی در جهـت کاهـش آلودگـی هـوای ناشــی از تــردد خودروهــا اســت. بــرای اســتفاده بهینــه از ایــن ســلولها، بهتـر اسـت کـه نـه تنهـا بتـوان از آنهـا در مزرعههـای خورشـیدی اسـتفاده کــرد، بلکــه بتــوان در مقیاسهــای کمتــر ماننــد منــازل شــخصی نیــز از آن به ـره گرف ـت.

ســوخت کربــن خنثــی ‪)Carbon-neutral fuel(‬ در آلمــان و ایســلند بــرای ذخیرهســازی توزیــع انرژیهــای تجدیــد پذیــر، اســتفاده میشــود. بــه حداقــل رســاندن مشــکلات بــاد و تنــاوب خورشــیدی، و فعــال کــردن انتقــال بــاد، آب و انــرژی خورشــیدی از طریــق خطــوط لولــه گاز طبیعــی موجــود میباشــد. چنیــن ســوختهای تجدیــد پذیــر میتوانــد هزینههــا و مسـائل مربـوط بـه وابسـتگیهای فسـیلی وارداتـی بـدون نیـاز بـه سـوخت ی ـا ب ـرق خ ـودرو ن ـاوگان و ی ـا تبدی ـل ب ـه هی ـدروژن و ی ـا دیگ ـر س ـوختها را کاهـش داده، اسـتفاده پایـدار وسـایل نقلیـه سـازگار و مقـرون بـه صرفـه را فراهــم میکنــد. 250 کیلــووات کارخانــه متــان مصنوعــی شــده اســت در آلمــان ســاخته شــده و در حــال افزایــش مقیــاس تــا 10 مــگاوات اســت. کمیسـیون اتحادیـه اروپایـی بـا توجـه بـه موفقیـت بـه دسـت آمـده، اظهـار امیــدواری کــرده اســت کــه ســوختهای هیدروکربنــی در آینــده از نــور خورشـید، دی اکسـید کربـن و آب تولیـد شـوند. در ایـن فراینـد بـا اسـتفاده از آب و دی اکسـید کربـن تحـت تأثیـر نور خورشـید، گاز موسـوم به گاز سـنتز تولیـد میشـود. بـه گفتـه آندرئـاس سـیزمان یکـی از دسـت انـدکاران ایـن پـروژه، ایـن روش دو امتیـاز مهـم دارد. اول آن کـه از سـوختهای فسـیلی نظیـر نفـت بـه عنـوان مـاده خـام اسـتفاده نمیشـود ، بلکـه بـه جـای آن گاز دی اکسـید کربـن، کـه در اصـل گازی گلخانـهای و مضـر شـناخته میشـود، بـه کار مـیرود. بـه گفتـه وی درسـت اسـت کـه سـوخت تولیـد شـده در ایـن روش در نهایـت باعـث انتشـار دی اکسـید کربـن میشـود، امـا از آنجایـی کـه ایـن سـوخت در دراز مـدت بـه طـور مسـتقیم از هـوا بـه دسـت میآیـد، ایـن فراینـد در کل از لحـاظ تولیـد دی اکسـید کربـن، خنثـی بـه شـمار مـیرود.

دومیــن نکتــه قابــل توجــه نیــز انــرژی مــورد اســتفاده در تولیــد ایــن سـوخت اسـت کـه از طریـق نـور خورشـید بـه طـور مسـتقیم و بـدون نیـاز بـه فتوسـنتز در گیاهـان بـه دسـت میآیـد. از همیـن رو فراینـد تولیـد کارآمدتـر اسـت و میتوانـد در زمینهـای بلااسـتفاده از لحـاظ کشـاورزی و اقتصـادی، بـدون آن کـه رقابتـی بـا عرصـه تولیـد مـواد غذایـی در بگیـرد، انجـام پذیـرد.

در ایــن آزمایــش نــور خورشــید مصنوعــی جایگزیــن نــور طبیعــی خورشـید شـده اسـت. سـیزمان احتمـال داده اسـت کـه تولیـد تجـاری گاز سـنتزی کـه از آن سـوخت هواپیمـا بـه دسـت مـی آیـد، در 10 سـال آینـده عملـی شـود. بـه گفتـه کمیسـر اتحادیـه اروپـا در امـور تحقیقـات و توسـعه، ایــن فنــاوری ایــن امــکان را فراهــم مــیآورد کــه در آینــده ســوختهای ســازگار بــا محیــط زیســت بــرای هواپیماهــا، وســایل نقیلــه و خودروهــا در مقیــاس انبــوه تولیــد شــود. عــلاوه برایــن ایــن فراینــد بــه ایــن ترتیــب میتوانـد امنیـت عرضـه انـرژی را قویـا بهبـود ببخشـد و از یکـی از مهمتریـن گازه ـای گلخان ـهای ک ـه موج ـب گ ـرم ش ـدن زمی ـن میش ـود، ی ـک منب ـع ب ـا ارزش انــرژی بســازد.

Newspapers in Persian

Newspapers from Iran

© PressReader. All rights reserved.