سوخت‌های الکترونیکی؛ راه نجات هوانوردی و کشتیرانی یا رویایی گران‌قیمت؟

در دهه‌ای که جهان با سرعت بی‌سابقه‌ای به سمت هدف صفر خالص (Net Zero) حرکت می‌کند، یک پرسش اساسی باقی مانده است: چگونه بخش‌هایی از حمل‌ونقل که به این زودی‌ها نمی‌توانند کاملا برقی شوند. مانند هواپیماهای دوربرد، کشتی‌های اقیانوس‌پیما و کامیون‌های سنگین را از وابستگی به سوخت فسیلی رها کنیم؟

کد خبر: ۲۴۴۸۷۸

تاریخ: ۰۴ آذر ۱۴۰۴ - ۱۹:۰۵

به گزارش تجارت نیوز، در سال‌های اخیر، فشار جهانی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مقابله با بحران اقلیمی باعث شده بحث درباره سوخت‌های پاک بیش از هر زمان دیگری اهمیت پیدا کند. در میان انواع سوخت‌های نوظهور، «سوخت‌های الکترونیکی» یا همان E-Fuels توجه ویژه‌ای را جلب کرده‌اند؛ سوخت‌هایی که تنها از هوا، آب و برق تجدیدپذیر ساخته می‌شوند و می‌توانند بدون نیاز به تغییرات اساسی در موتورهای فعلی، جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند. این ایده شاید زمانی شبیه فیلم‌های علمی‌تخیلی بود، اما کاهش هزینه برق خورشیدی و بادی، آن را به مرز واقعیت نزدیک کرده است. با این حال، مسیر توسعه این سوخت‌ها همچنان با چالش‌های اقتصادی و فناوری روبه‌روست. گزارش پیش‌رو نگاهی جامع و ساده به نحوه تولید این سوخت‌ها، مزایا و محدودیت‌های آنها، پروژه‌های در حال اجرا و آینده احتمالی این صنعت دارد.

سوختی از هوا، آب و برق؛ آینده‌ای که نزدیک می‌شود

تصور کنید بتوان هواپیماهای مسافربری بزرگ یا کشتی‌های سنگین را تنها با سوختی که از دی‌اکسید کربن موجود در هوا، آب و برق تجدیدپذیر ساخته شده به حرکت درآورد. سوخت‌هایی که برخلاف سوخت‌های فسیلی، کربن تازه‌ای وارد اتمسفر نمی‌کنند و در چرخه‌ای تقریبا خنثی، کربن را از هوا می‌گیرند و دوباره به آن پس می‌دهند.

نمونه‌ای از این آینده، هم‌اکنون در جنوب شیلی تحت پروژه «هارو اونی» شرکت HIF Global شکل گرفته است؛ پروژه‌ای که با سرمایه‌گذاری شرکت‌های بزرگی چون پورشه و اکسون‌موبیل، از انرژی باد برای تولید متانول مصنوعی و بنزین الکترونیکی استفاده می‌کند. پروژه‌های مشابه نیز در شمال آفریقا، ایسلند و شبه‌جزیره عربستان در حال توسعه هستند تا در آینده، متانول الکترونیکی و نفت سفید الکترونیکی (E-Kerosene) را به بازار جهانی صادر کنند.

سوخت‌های مصنوعی؛ گزینه‌ای برای بخش‌هایی که به این زودی‌ها برقی نمی‌شوند

در حال حاضر، برخی صنایع از جمله هوانوردی و کشتیرانی امکان برقی‌شدن سریع را ندارند. بنابراین سوخت‌های مصنوعی و پاک برای آنها ضروری به نظر می‌رسد. با وجود این، سهم سوخت‌های مصنوعی هنوز بسیار ناچیز است. به‌عنوان نمونه در سال ۲۰۲۴ فقط حدود ۰.۳ درصد از سوخت جت جهان، مصنوعی بوده است. اما پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد این رقم ممکن است تا سال ۲۰۵۰ تا ۵۰ درصد افزایش یابد.

انواع سوخت‌های مصنوعی

۱. سوخت‌های بیوشیمیایی (Bio-based fuels)

این سوخت‌ها یا از چربی‌ها و روغن‌های زائد تولید می‌شوند، یا از تخمیر مواد آلی مثل پسماندهای کشاورزی و غذایی. در نهایت، با فرایندی به نام هیدروژناسیون کاتالیزوری، هیدروژن به آنها اضافه می‌شود.

نقاط قوت

زنجیره تأمین تثبیت‌شده

تکنولوژی کاملاً شناخته‌شده

نقاط ضعف

رقابت سنگین بر سر مواد اولیه

نیاز به زمین یا منابعی که می‌تواند برای تولید غذا استفاده شود

حتی در بهترین شرایط، نمی‌توانند پاسخگوی کل نیاز جهان به سوخت پایدار باشند

۲. سوخت‌های ترموشیمیایی (Thermochemical fuels)

در این روش، بقایای چوب، زیست‌توده یا حتی پلاستیک‌ها با حرارت بالا به گاز سنتز (CO و H₂) تبدیل می‌شوند و سپس از طریق روش‌هایی مانند فرایند فیشر-تروپش به سوخت مایع تبدیل می‌شوند.

نقاط قوت

استفاده از ضایعات به‌جای مواد غذایی

فناوری صنعتی اثبات‌شده

نقاط ضعف

نیاز به حجم عظیمی از مواد اولیه

هزینه بالای راه‌اندازی کارخانه‌های دمای بالا

بر همین اساس، بیشترین سهم فعلی در بازار سوخت‌های مصنوعی متعلق به سوخت‌های بیوشیمیایی حاصل از روغن‌های بازیافتی است.

سوخت‌های الکترونیکی؛ امید جدید اما گران

سوخت‌های الکترونیکی تازه‌ترین و هیجان‌انگیزترین گزینه هستند. بسیاری از کشورهای پیشرو انرژی معتقدند که این سوخت‌ها در آینده نقش مهمی در کربن‌زدایی هوانوردی و کشتیرانی خواهند داشت، به‌ویژه چون منابع زیست‌توده محدود است. اما مشکل اصلی، مصرف بالای انرژی و هزینه بسیار زیاد مراحل تولید است. در ادامه هر مرحله را ساده توضیح می‌دهیم.

مراحل ساخت سوخت الکترونیکی

۱. جذب دی‌اکسید کربن از هوا (Direct Air Capture)

برای جذب هر یک تن دی اکسید کربن حدود ۱ تا ۳ مگاوات‌ساعت انرژی نیاز است. اگر از دی اکسید کربن تجاری (که یک‌سوم هزینه کمتر دارد) استفاده شود، روند اقتصادی‌تر می‌شود، اما این نوع دی اکسید کربن معمولا محصول جانبی صنایع فسیلی است و اثر محیط‌زیستی منفی دارد.

۲. تولید هیدروژن از آب (Electrolysis)

بهترین فناوری‌های الکترولیز، حدود ۷۰ درصد راندمان دارند. برای تولید ۱ کیلوگرم هیدروژن نیاز به ۵۰ تا ۵۵ کیلووات‌ساعت برق است. اما در نهایت تنها ۳۳ کیلووات‌ساعت انرژی شیمیایی ذخیره می‌شود. این یعنی انرژی ورودی بسیار بیشتر از انرژی خروجی است.

۳. فشرده‌سازی یا مایع‌سازی هیدروژن

هیدروژن باید فشرده یا مایع شود و این مرحله به ۱۰ تا ۱۳ کیلووات‌ساعت انرژی برای هر کیلوگرم هیدروژن نیاز دارد. هیدروژن همچنین می‌تواند نشت کند، خطوط لوله فولادی را شکننده کند و  حمل‌ونقل آن دشوار و پرهزینه است.

۴. تبدیل دی اکسید کربن و هیدروژن به سوخت

در واکنش‌های فشار و دمای بالا، دی اکسید کربن با هیدروژن ترکیب می‌شود و خروجی آن می‌تواند الکل‌هایی مانند متانول و هیدروکربن‌های پیچیده مانند پارافین‌ها و واکس‌ها باشد. بسته به محصول نهایی، فرآیندهای تکمیلی نیز لازم است که باز هم انرژی‌بر هستند.

چرا سوخت الکترونیکی هنوز گران است؟

مجموع این مراحل، تلفات انرژی را چند برابر می‌کند. 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 گران‌تر

اروپا: ۲.۵ برابر گران‌تر

تا زمانی که این اختلاف کاهش پیدا نکند، سوخت‌های الکترونیکی نمی‌توانند با سوخت‌های فسیلی رقابت قیمتی داشته باشند.

مسیر آینده؛ از بیوسوخت‌ها تا E-Fuels

بررسی‌ها نشان می‌دهد، تا سال ۲۰۴۰ پایدارترین گزینه‌ها همچنان سوخت‌های بیوشیمیایی و ترموشیمیایی خواهند بود. اما پس از آن، سوخت‌های الکترونیکی سریع‌ترین رشد را خواهند داشت و تا سال ۲۰۵۰، این سوخت‌ها می‌توانند بیش از ۵۰ درصد کل سوخت‌های مصنوعی جهان را تشکیل دهند. کشورهایی مانند شمال آفریقا، پاتاگونیا و ایسلند که منابع فراوان انرژی تجدیدپذیر دارند، احتمالا تبدیل به قطب‌های جدید تجارت انرژی پاک خواهند شد.

سوخت‌های الکترونیکی، از نظر علمی و زیست‌محیطی کاملا امکان‌پذیر هستند و می‌توانند انقلابی در صنایع حمل‌ونقل سنگین ایجاد کنند. اما بزرگ‌ترین مانع فعلی، اقتصاد تولید است. تا زمانی که هزینه برق سبز کاهش نیابد و فناوری‌های مرتبط بهینه‌تر نشوند، این سوخت‌ها همچنان لوکس، محدود و گران‌قیمت باقی می‌مانند. در عین حال، دولت‌ها باید به‌طور هم‌زمان روی توسعه برق‌رسانی، بهبود بهره‌وری انرژی و گسترش فناوری‌های تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری کنند.
سوخت‌های الکترونیکی می‌توانند بخشی از راه‌حل باشند، اما به‌تنهایی ناجی جهان نخواهند بود.