تولید متانول سبز و کاهش هزینه های آن هدف پروژه مشترک اروپا و ژاپن است

کشتی‌های حمل متانول، با تغيير سوخت مورد استفاده خود، می‌توانند به کربن زدایی در حمل و نقل دریایی کمک کنند. صنعت کشتیرانی تحت فشار فزاینده ای از سوی تنظیم کننده ها و مصرف کنندگان برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارد.

به گزارش نفیرنفت | شبکه خبری صنعت نفت ایران؛ اعلامیه اخیر شرکت کشتیرانی مرسک مبنی بر بکارگیری یک کشتی در سال ۲۰۲۳ که با متانول “سبز” کار خواهد کرد، مهم است. متانول سبز یک سوخت کم کربن است که می تواند از گازی شدن زیست توده یا برق تجدید پذیر و دی اکسید کربن جذب شده (CO₂) ساخته شود. این یک گام بسیار مهم است، زیرا این اعلامیه می تواند به افزایش فناوری متانول سازگار با آب و هوا، کمک کند. از نقطه نظر زیرساخت، متانول برای حمل و نقل سودمند است. در حال حاضر، سوخت جایگزین پیشرو، گاز طبیعی مایع (LNG) است که برای حفظ حالت مایع خود به مخازن عایق بندی شده ای نیاز دارد که قادر به حفظ دمای بسیار سرد باشند. در حالیکه متانول در دما و فشار محیط مایع است و بنابراین برای استفاده مداوم، ذخیره سازی آنرا را تنها با چند تغییر، امکان پذیر می کند. این موضوعِ جایگزینی متانول سبز را نسبتا ساده تر و مقرون به صرفه تر می نماید. هشتاد و هشت بندر از ۱۰۰ بندر بین المللی برتر در حال حاضر زیرساخت های ذخیره سازی را برای استفاده از سوخت متانول در اختیار دارند. کشتی هایی که قادر به استفاده از سوخت های جایگزین مانند متانول هستند، احتمالاً از موتورهای دوگانه سوز استفاده می کنند و این همان چیزی است که کشتی جدید شرکت کشتیرانی مرسک به آن مجهز شده است. مرسک قصد دارد صرفاً از متانول سبز استفاده کند، اما این کشتی همچنین می‌تواند از سوخت‌های معمولی مانند نفت کوره با گوگرد بسیار کم (VLSFO) و نفت گاز دریایی (MGO) و شاید حتی LNG استفاده کند. با این حال، مرسک قصد ندارد، برای سوخت کشتی های خود از LNG استفاده کند. در واقع، همه سوخت های جایگزین یک کشتی را دوستدار آب و هوا نمی کند. برای تعیین تأثیر آب و هوای سوخت، انتشار گازهای گلخانه ای از کل چرخه عمر آن باید ارزیابی شود. با استفاده از مدل GREET 2020 برای محاسبه میزان انتشار آلاینده های WtWa برای چهار مسیر تولید متانول استفاده شده و این نتایج در نمودار زیر نشان داده شده است. توجه به این نکته مهم است که بیشتر متانول تولید شده امروزه از سوخت های فسیلی، عمدتاً گاز طبیعی، مشتق می شود. چهار نوع اصلی متانول عبارتند از: متانول خاکستری حاصل از گاز طبیعی؛ متانول آبی مشتق شده از گاز طبیعی همراه با جذب و ذخیره کربن (CCS)؛ متانول زیستی مشتق شده از مواد اولیه زیست توده؛ و متانول الکترونیکی مشتق شده از برق تجدیدپذیر و CO₂ جذب شده. دو سوخت اخیر را می توان “سبز” در نظر گرفت. شکل زیر تاثیر (Green House Gas) GHG سوخت متانول تولید شده از چهار ماده اولیه مختلف را در مقایسه با انتشار گازهای گلخانه ای MGO معمولی نشان می دهد. این نمودار انتشار گازهای گلخانه ای WtWa متانول نسبت به MGO با فرض یک کشتی کم سرعت را نشان میدهد. ما شاهد طیف گسترده ای در انتشار گازهای گلخانه ای هستیم. از آنجایی که انتشارات حاصل از احتراق متانول یا انتشارات TtWa برای هر چهار مسیر یکسان است، می دانیم که انتشار گازهای گلخانه ای متانول به شدت به مواد اولیه و فرآیند تبدیل مورد استفاده برای ایجاد آن وابسته است.

تخمین زده شده است که متانول خاکستری تولید شده از گاز طبیعی، کمی بیشتر از MGO انتشار گازهای گلخانه ای دارد. متانول آبی کاهش اندکی در انتشار گازهای گلخانه ای نسبت به MGO با فرض نرخ جذب کربن بسیار بالا و حدود ۹۰٪ ارائه می دهد. اگرچه ممکن است انتشار گازهای گلخانه ای متانول آبی بیشتر از آنچه باشد که در نمودا فوق نشان داده شده است. به این دلیل که عوامل انتشار برای تولید گاز طبیعی ممکن است نشت متان را در زنجیره تامین گاز طبیعی دست کم بگیرند. هر دو سوخت متانول سبز، انتشار گازهای گلخانه ای پایینی دارند زیرا CO₂ منتشر شده در طی احتراق قبلاً در مرحله WtT چرخه عمر آنها جدا شده بود. متانول الکترونیکی کمترین انتشار گازهای گلخانه ای را در بین این چهار مورد دارد. در حال حاضر، بزرگترین مانع صنعت کشتیرانی با متانول سبز، تامین آن است. تجاری‌سازی دو ورودی متانول الکترونیکی، کربن حاصل از جذب مستقیم هوا یا منبع نقطه‌ای و هیدروژن حاصل از الکترولیز انرژی‌های تجدیدپذیر، در حال ظهور است، و عرضه محدود زیست توده پایدار برای متانول زیستی سلولزی وجود دارد. صنعت متانول سبز در حال حاضر کوچک است و تنها تعداد انگشت شماری از تولیدکنندگان تجاری در سراسر جهان در این صنعت فعالیت دارند. در نتیجه، متانول سبز بیشتر از سوخت های معمولی هزینه دارد. اداره حمل و نقل آمریکا در سال ۲۰۲۱ هزینه متانول سبز را ۶۴۳ دلار در تن و متانول خاکستری را ۴۱۷ دلار در تن، و هزینه هر تن MGO را به طور متوسط ۶۰۰ دلار برآورد کرده است. اگرچه می توان با ایجاد انگیزه برای رشد بر این موانع اقتصادی فائق آمد. قانون‌گذاران می‌توانند با استفاده از ابزارهای سیاستی مانند مالیات بر سوخت‌های فسیلی، احکام سوخت جایگزین، و سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه برای سوخت‌های «سبز»، این رشد را تشویق کنند. ارزش چنین مشوق هایی از تفاوت در شدت کربن بین متانول خاکستری و سبز نشان داده شده است،که در نمودار فوق واضح است. تنوع بالقوه گسترده ای در انتشار WtWa بین همان سوخت نهایی وجود دارد. متانول سبز می تواند کاهش عمیق GHG را ایجاد کند، اما همه متانول ها از منظر GHG مفید نیستند. برای اطمینان از اینکه متانول کاهش معنی‌دار GHG را به بخش دریایی ارائه می‌کند، سیاست‌های آب و هوای دریایی باید هزینه کامل، چرخه عمر سوخت را در بر گیرد. این تنها به پایدارترین مسیرهای سوخت اجازه می دهد که واجد شرایط حمایت از سیاست مورد نیاز برای افزایش در دراز مدت باشند. در عوض، اگر تمرکز محدودی بر انتشار گازهای احتراق وجود داشته باشد، جهان با خطر تشویق سوخت‌هایی مواجه می‌شود که حداقل کاهش GHG را ارائه می‌دهند و ممکن است شانس لازم برای کربن‌زدایی بخش کشتیرانی دریایی به خطر بیفتد. کشتی‌های حمل متانول، با تغییر سوخت مورد استفاده خود، می‌توانند به کربن زدایی در حمل و نقل کمک کنند. با حضور شرکت مرسک و یکی از شرکت های کشتیرانی دیگر، برای تهیه سوخت پاک در جهت کربن‌زدایی از کشتیرانی ‌ در اعماق دریا، یک پروژه تحقیقاتی مشترک اروپایی و ژاپنی با هدف دریافت انرژی مورد نیاز و کاهش هزینه‌های تولید متانول سبز، در دست اجرا است. از سنتز دی اکسید کربن و هیدروژن در دمای بالا می توان متانول تولید کرد و سپس برای استفاده به عنوان سوخت استفاده کرد. اگر کربن از جذب CO₂ حاصل شود و ماده اولیه هیدروژن با استفاده از انرژی تجدیدپذیر تولید شود، محصول یا همان متانول سبز، یک سوخت خالص در نظر گرفته می شود. با این حال، برای ساختن آن انرژی زیادی لازم است. CO₂ یک مولکول پایدار و غیر فعال است و برای وادار کردن آن به واکنش با هیدروژن یک فشار (کاتالیزور و گرمای زیادی) لازم است. در سال ۲۰۱۸، محققان در ایالت پن، راهی برای انجام این کار با استفاده از یک کاتالیزور پالادیوم مس در دمای نسبتاً خنک ۳۵۰ تا ۴۸۰ درجه فارنهایت یافتند، اما هنوز هم بسیار گرم است. حفظ این نوع دما نیازمند آرمایش در مقیاس صنعتی است که مصرف انرژی و هزینه تولید را افزایش می دهد. پروژه Laurelin( لورلین ) یک طرح تحقیقاتی بین المللی چهار ساله است که امیدوار است که این هزینه را کاهش دهد. کارشناسان آن از کشورهای بلژیک، آلمان، ژاپن، هلند، اسپانیا و بریتانیا می باشند و تلاش‌های خود را برای بررسی ترکیب‌های متعدد کاتالیزورها و اتاق‌های واکنش در جستجوی بهترین آرایش ترکیب، بعمل می آورند. کاهش هزینه های تولید متانول الکترونیکی منجر به افزایش فرصت های استفاده از آن به عنوان سوخت می شود. پروفسور Teruoki Tago از مؤسسه فناوری توکیو معتقد است که این امر به لطف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و هزینه ها، ایجاد مشاغل و ثروت بیشتر به نفع جامعه است. این تیم بیش از ۱۰۰ ماده کاتالیزور مختلف و سه فناوری راکتور (گرمایش مایکروویو، القای مغناطیسی و القای پلاسما) را آزمایش خواهد کرد. آدولفو بندیتو بوراس، رئیس هماهنگی فنی این پروژه، می گوید: «کاتالیزورها کلید اصلی تبدیل شدن ترکیبات شیمیایی مربوطه، به محصول اصلی هستند و تولید مخلوط‌های پیچیده ناخواسته را به حداقل می‌رسانند».اگر پروژه مذکور موفقیت آمیز باشد، تلاش های Laurelin مکمل فشار برای بهره وری بالاتر در تولید هیدروژن سبز خواهد بود و به گسترده در دسترس بودن متانول سبز برای حمل و نقل کمک می کند.

دکتر اسدالله غلامپور

یادداشت ها

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *