در دههای که جهان با شتابی بیسابقه به سوی دستیابی به هدف "صفر خالص انتشار کربن" (Net Zero) گام برمیدارد، یکی از پرسشهای کلیدی و اساسی پیش روی جامعه بینالملل این است: چگونه میتوان بخشهایی از صنعت حملونقل را که به سادگی و در آینده نزدیک قابلیت برقرسانی کامل ندارند، از وابستگی به سوختهای فسیلی رهایی بخشید؟ صنایعی مانند هوانوردی برای هواپیماهای دوربرد، کشتیرانی برای کشتیهای اقیانوسپیما، و حتی حملونقل سنگین جادهای، به دلیل نیاز به انرژی بالا و برد طولانی، چالشهای منحصر به فردی در این گذار دارند.
در سالهای اخیر، با افزایش فشارهای جهانی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای و مقابله با تغییرات اقلیمی، بحث پیرامون سوختهای پاک بیش از پیش اهمیت یافته است. در این میان، "سوختهای الکترونیکی" یا "E-Fuels" به عنوان یک راهکار بالقوه و انقلابی، توجه بسیاری را به خود جلب کردهاند. این سوختها که تنها از هوا، آب و برق تجدیدپذیر تولید میشوند، میتوانند بدون نیاز به تغییرات عمده در موتورهای فعلی، جایگزین مطمئنی برای سوختهای فسیلی باشند. اگرچه این ایده ممکن است روزگاری شبیه داستانهای علمی-تخیلی به نظر میرسید، اما کاهش چشمگیر هزینههای تولید برق خورشیدی و بادی، آن را به مرز واقعیت نزدیک ساخته است. با این حال، مسیر توسعه و تجاریسازی سوختهای الکترونیکی همچنان با چالشهای اقتصادی و فناوری قابل توجهی روبرو است.
سوختهای الکترونیکی: راهکاری نویدبخش برای حملونقل سنگین
صنایع هوانوردی و کشتیرانی، به دلیل ماهیت عملیاتی خود، امکان برقیسازی سریع و کامل را ندارند. در این شرایط، استفاده از سوختهای مصنوعی و پایدار به یک ضرورت بدل میشود. سوختهای الکترونیکی با وعده ایجاد چرخهای تقریباً خنثی از نظر کربنی، که طی آن دیاکسید کربن از جو جذب و پس از فرآیند تولید سوخت، مجدداً به آن بازگردانده میشود، افق جدیدی را در کربنزدایی این بخشها گشودهاند. این سوختها در مقایسه با سوختهای فسیلی، کربن جدیدی را به اتمسفر اضافه نمیکنند.
هماکنون، پروژههای پیشگامی در نقاط مختلف جهان در حال شکلگیری هستند. به عنوان مثال، در جنوب شیلی، پروژه "هارو اونی" توسط شرکت HIF Global، با سرمایهگذاری غولهایی چون پورشه و اکسون موبیل، از انرژی باد برای تولید متانول مصنوعی و بنزین الکترونیکی بهره میبرد. پروژههای مشابهی نیز در شمال آفریقا، ایسلند و شبه جزیره عربستان در دست توسعه هستند که هدفشان صادرات متانول الکترونیکی و نفت سفید الکترونیکی (E-Kerosene) به بازارهای جهانی در آینده است. با این حال، سهم سوختهای مصنوعی، به ویژه سوختهای الکترونیکی، در حال حاضر بسیار ناچیز است؛ به طوری که در سال ۲۰۲۴ تنها حدود ۰.۳ درصد از سوخت جت جهان را سوختهای مصنوعی تشکیل میدادند. پیشبینیها اما نشان میدهد این رقم میتواند تا سال ۲۰۵۰ به ۵۰ درصد افزایش یابد.
انواع سوختهای مصنوعی در مسیر کربنزدایی
در کنار سوختهای الکترونیکی، دو دسته اصلی دیگر از سوختهای مصنوعی نیز در حال توسعه هستند که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند:
- سوختهای بیوشیمیایی (Bio-based fuels):
این سوختها از چربیها و روغنهای زائد، یا از تخمیر مواد آلی مانند پسماندهای کشاورزی و غذایی تولید میشوند. پس از آن، با فرآیندهای شیمیایی نظیر هیدروژناسیون کاتالیزوری، هیدروژن به آنها اضافه میشود تا به شکل قابل استفاده درآیند.
نقاط قوت:
زنجیره تأمین نسبتاً تثبیتشده و موجود
تکنولوژی کاملاً شناخته شده و قابل پیادهسازی
نقاط ضعف:
رقابت سنگین بر سر مواد اولیه با صنایع غذایی
نیاز به زمین یا منابعی که میتواند برای تولید غذا استفاده شود
محدودیت در حجم تولید که نمیتواند کل نیاز جهانی را پاسخگو باشد
- سوختهای ترموشیمیایی (Thermochemical fuels):
در این روش، باقیماندههای چوب، زیستتوده (بیومس) یا حتی پلاستیکها با حرارت بالا به گاز سنتز (CO و H₂) تبدیل شده و سپس از طریق فرآیندهایی مانند فیشر-تروپش به سوخت مایع تبدیل میشوند.
نقاط قوت:
استفاده از ضایعات و پسماندها به جای مواد غذایی
فناوری صنعتی اثبات شده و مقیاسپذیر
نقاط ضعف:
نیاز به حجم عظیمی از مواد اولیه اولیه
هزینه بالای راهاندازی و نگهداری کارخانههای با دمای بالا
در حال حاضر، بیشترین سهم از بازار سوختهای مصنوعی به سوختهای بیوشیمیایی حاصل از روغنهای بازیافتی تعلق دارد.
سوختهای الکترونیکی: امید جدید اما با بهای سنگین
سوختهای الکترونیکی (E-Fuels) جدیدترین و هیجانانگیزترین گزینه در این عرصه محسوب میشوند. بسیاری از کشورهای پیشرو در حوزه انرژی معتقدند که این سوختها، بهویژه با توجه به محدودیت منابع زیستتوده، نقشی حیاتی در کربنزدایی هوانوردی و کشتیرانی در آینده ایفا خواهند کرد. اما چالش اصلی، مصرف بالای انرژی و هزینههای گزاف مراحل تولید آنها است.
فرآیند پیچیده تولید سوختهای الکترونیکی شامل چهار مرحله اصلی است که هر کدام نیازمند مصرف انرژی قابل توجهی هستند:
- جذب دیاکسید کربن از هوا (Direct Air Capture): برای جذب هر یک تن دیاکسید کربن، حدود ۱ تا ۳ مگاوات ساعت انرژی مصرف میشود. استفاده از دیاکسید کربن تجاری (که یکسوم هزینه کمتری دارد) میتواند فرآیند را اقتصادیتر کند، اما این نوع دیاکسید کربن معمولاً محصول جانبی صنایع فسیلی است و اثر زیستمحیطی منفی دارد.
- تولید هیدروژن از آب (Electrolysis): در بهترین فناوریهای الکترولیز، بازدهی حدود ۷۰ درصد است. برای تولید ۱ کیلوگرم هیدروژن، نیاز به ۵۰ تا ۵۵ کیلووات ساعت برق است، در حالی که تنها ۳۳ کیلووات ساعت انرژی شیمیایی ذخیره میشود. این به معنای اتلاف قابل توجه انرژی ورودی است.
- فشردهسازی یا مایعسازی هیدروژن: هیدروژن باید فشرده یا مایع شود که این مرحله ۱۰ تا ۱۳ کیلووات ساعت انرژی برای هر کیلوگرم هیدروژن نیاز دارد. همچنین، هیدروژن میتواند نشت کند، خطوط لوله فولادی را شکننده سازد و حملونقل آن دشوار و پرهزینه است.
- تبدیل دیاکسید کربن و هیدروژن به سوخت: در واکنشهای فشار و دمای بالا، دیاکسید کربن با هیدروژن ترکیب شده و محصولات خروجی میتوانند الکلهایی مانند متانول و هیدروکربنهای پیچیده مانند پارافینها و واکسها باشند. بسته به محصول نهایی، فرآیندهای تکمیلی دیگری نیز لازم است که باز هم انرژیبر هستند.
مجموع این مراحل، تلفات انرژی را چند برابر میکند. تا زمانی که قیمت برق تجدیدپذیر به میزان قابل توجهی کاهش نیابد، تولید سوختهای الکترونیکی همچنان گران خواهد ماند. در حال حاضر، قیمت برق تجدیدپذیر در مناطقی مانند آمریکا و بریتانیا حدود ۴ برابر و در اروپا حدود ۲.۵ برابر گرانتر از گاز طبیعی است. تا زمانی که این اختلاف کاهش پیدا نکند، رقابت قیمتی سوختهای الکترونیکی با سوختهای فسیلی دشوار خواهد بود.
مسیر آینده: از بیوسوختها تا سوختهای الکترونیکی پایدار
بررسیها نشان میدهد که تا سال ۲۰۴۰، پایدارترین و عملیترین گزینهها همچنان سوختهای بیوشیمیایی و ترموشیمیایی خواهند بود. اما پس از آن، سوختهای الکترونیکی با سریعترین نرخ رشد مواجه خواهند شد و پیشبینی میشود تا سال ۲۰۵۰، بیش از ۵۰ درصد از کل سوختهای مصنوعی جهان را تشکیل دهند.
کشورهایی با منابع فراوان انرژیهای تجدیدپذیر مانند شمال آفریقا، پاتاگونیا و ایسلند، به احتمال زیاد به قطبهای جدید تجارت انرژی پاک تبدیل خواهند شد. سوختهای الکترونیکی از منظر علمی و زیستمحیطی کاملاً عملی و امکانپذیر هستند و پتانسیل ایجاد انقلابی در صنایع حملونقل سنگین را دارند. اما بزرگترین مانع کنونی، اقتصاد تولید آنهاست. تا زمانی که هزینه برق سبز به طور چشمگیری کاهش نیابد و فناوریهای مرتبط بهینهتر نشوند، این سوختها همچنان گزینههایی لوکس، محدود و پرهزینه باقی خواهند ماند.
در عین حال، دولتها باید به طور همزمان بر توسعه برقرسانی، بهبود بهرهوری انرژی و گسترش فناوریهای تجدیدپذیر سرمایهگذاری کنند. سوختهای الکترونیکی میتوانند بخشی جداییناپذیر از راهحل کربنزدایی باشند، اما به تنهایی قادر به نجات جهان از بحران اقلیمی نخواهند بود و نیازمند رویکردی جامع و چندوجهی در حوزه انرژی هستند.
حمل و نقل بین المللی آریا نوین کارگو
مطالب مرتبط
- خطای نرمافزاری در ایرباس A320، هزاران فروند هواپیما را در سراسر جهان زمینگیر ساخت
- پهپاد پیشرفته قیزیل آلما ترکیه با شلیکی تاریخی، عصر جدید نبردهای هوایی را کلید زد
- فرودگاه کاشان، گنج پنهان توسعهای که همچنان در انتظار پرواز است
- چرایی استقرار پژوهشکده هوانوردی در سازمان هواشناسی: ابهامات تخصصی و کشمکشهای مدیریتی ادامه دارد
سایر مطالب
ابهامات پیرامون سقوط هواپیمای آذربایجانی در قزاقستان؛ از پارازیت GPS تا انفجار مخزن اکسیژن
حادثه تلخ در تاسیسات تعمیر هواپیما: سقوط دماغه بوئینگ، جان دو تکنیسین را گرفت
فارسیسازی کارتهای پرواز: ضرورتی که نیاز به اقدام فوری دارد
سازمان هواپیمایی کشوری جزئیات حادثه هواپیمای آموزشی تکنام در قزوین را تشریح کرد