این روزها درباره سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر صحبت های زیادی شده است. این نوع سوخت ها به طور کلی یک فناوری محسوب می شوند که نقش اساسی و مهمی برای رسیدن به صفر خالص در بخش حمل و نقل بر عهده دارند. اصطلاحاتی نظیر سوخت الکترونیکی، سوخت زیستی و سوخت همزمان معمولا به جای یکدیگر استفاده می شوند. اما بین انواع مختلف سوخت های مصنوعی از نظر تولید، پایداری و مقیاس پذیری آن ها تفاوت های مهمی وجود دارد. در ادامه کاربرد سوخت مصنوعی و اصول اولیه تولید سوخت مصنوعی را را مورد بررسی قرار می دهیم.
منظور از انواع سوخت چیست؟
گازوئیل و بنزین با استفاده از نفت تولید می شوند، اما ساختار شیمیایی پایه آن ها از اتم های هیدروژن و کربن ساخته می شود. این هیدروکربن ها را می توان با استفاده از کربن، هیدروژن، آب و هوا ایجاد کرد. این پروسه نیاز به انرژی زیادی دارد، اما این انرژی را می توان از منابع تجدیدپذیر مثل انرژی خورشیدی یا باد نیز تولید کرد. از آن جایی که این پروسه باعث خارج شدن کربن از اتمسفر می شود، به جبران انتشار گازهای گلخانه ای از موتورهایی که سوخت را می سوزانند کمک می کند.
سوخت مصنوعی چیست؟
سوخت های مصنوعی سوخت های مایعی هستند که معمولا خواصی شبیه سوخت های فسیلی دارند اما به شکل مصنوعی تولید می شوند. آن ها را می توان به همان شیوه ای که سوخت های فسیلی در سراسر دنیا کاربرد دارند استفاده کرد. به طور مثال، امکان تولید سوخت جت مصنوعی، دیزل یا بنزین برای کامیون ها، کشتی ها، اتومبیل های معمولی و هواپیماها وجود دارد. تفاوت اصلی و اساسی بین سوخت های مصنوعی و فسیلی در نحوه تولید آن ها است. سوخت های فسیلی در طی میلیون ها سال در زیر زمین از مواد آلی که به زغال سنگ، گاز طبیعی یا نفت تبدیل شده، تشکیل می شوند. سوخت های مصنوعی با تقلید از این فرآیندهای طبیعی با استفاده از منابع تجدیدپذیر تولید خواهند شد.
نحوه تولید سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر چگونه است؟
برای درک تولید سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر بهتر است بدانید که سوخت های فسیلی از چه چیزهای تولید شده اند: به بیان ساده می توان گفت آن ها از زنجیره عناصر هیدروژن و کربن تشکیل شده اند. یا به بیان دیگر از صدها مولکول هیدروکربنی ساخته شده اند. بخش مهم تولید سوخت های مصنوعی گاز سنتری، ترکیبی از مونوکسید کربن و هیدروژن است. بهتر است گاز سنتر را به عنوان یک آجر در نظر بگیرید.
زمانی که آجر دارید می توانید هر شکلی که بخواهید خانه بسازید. Syngas یک آجر جهانی است که برای تولید هر نوع سوخت هیدروکربنی مایع نظیر سوخت جت، دیزل یا بنزین به آن نیاز دارید. تبدیل گاز سنتر به سوخت یک پروسه صنعتی تثبیت شده است که برای چند دهه در مقیاس وسیع با استفاده از گاز طبیعی و زغال سنگ به عنوان مواد اولیه استفاده شده است که البته چندان پایدار نیست. بنابراین چالش مهم، تولید گاز سنتر پایدار است. تولید گاز سنتر نیاز به مقدار زیادی انرژی دارد. برای تولید آن به شیوه پایدار، این انرژی باید از یک منبع تجدیدپذیر مثل خورشید، زیست توده، باد یا آب تأمین شود.
کاربرد سوخت مصنوعی چیست؟
سوخت های مصنوعی به طور کامل با زیرساخت های سوخت جهانی موجود سازگاری کامل دارند. آن ها را می توان در موتورهای احتراق داخلی معمولی و موتورهای جت نیز استفاده کرد، به این معنا که اتومبیل های معمولی، هواپیماها و کشتی ها را می توان بدون نصب مجدد یا تعویض با سوخت های مصنوعی تغذیه کرد. همچنین، آن ها می توانند از زیر ساخت سوخت ایجاد شده برای ذخیره و توزیع استفاده کنند.
از کاربرد سوخت مصنوعی تجدید پذیر می توان به کربن زدایی بخش های حمل و نقلی که نمی توانند برقی شوند، اشاره کرد. حمل و نقل در مسافت های طولانی به حامل های انرژی با چگالی انرژی بسیار زیاد نیاز دارد و به همین خاطر، همچنان به سوخت های مایع وابسته است، زیرا آن ها ۶۰ تا ۱۰۰ برابر انرژی در هر جرم بیشتری نسبت به باتری های لیتیوم یون دارند. برای حمل و نقل هوایی در مسافت های طولانی، باتری ها بسیار حجیم و سنگین هستند. به همین خاطر صنعت هوانوردی برای رسیدن به صفر خالص در آینده روی سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر که به آن ها سوخت های هوایی پایدار می گویند، حساب می کند.
چند نوع سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر وجود دارد؟
تا به امروز، سه شیوه برای تولید گاز سنتری تجدیدپذیر و در نتیجه سوخت های مصنوعی سازگار با آب و هوا شناخته شده است: سوخت های زیستی که از زیست توده تولید می شوند، سوخت های الکترونیکی که با برق تجدیدپذیر تولید می شوند و سوخت های خورشیدی که با انرژی خورشیدی تولید می شوند. حرارت هر سه روش معمولا از طریق گاز سنتر، ترکیبی از مونوکسید کربن و هیدروژن انجام می شود. گاز سنتر معمولا از طریق فرآیندهای صنعتی گاز به مایع به سوخت مایع تبدیل می شود. به همین خاطر گاهی اوقات به این سه شیوه به ترتیب بیوماس به مایع، قدرت به مایع و خورشید به مایع نیز می گویند.
در صورتی که چند پروسه برای تبدیل زیست توده به سوخت مایع وجود دارد، مقیاس پذیرترین و متنوع ترین آن ها از لحاظ مواد اولیه از طریق گازی شدن زیست توده انجام می شود. به طور خاص، زیست توده در دماهای بالاتر تبدیل به گاز سنتر می شود. گرمای ورودی مورد نیاز برای هدایت پروسه به طور معمول با سوزاندن قسمتی از خود زیست توده تولید می شود. مواد اولیه می توانند گیاهان رشد داده شده ( یعنی محصولات انرژی زای مانند ذرت یا نیشکر) زیست توده زباله، یا جلبک باشند. سوخت های زیستی تنها نوع سوخت های مصنوعی تجدیدپذیر محسوب می شوند که امروزه در بازار به مقدار کم وجود دارد. آن ها به علت رقابت با صنایع غذایی برای مصرف آب، زمین های قابل کشت و مقیاس پذیری محدود مورد انتقاد قرار می گیرند.
امیدواریم مطالب این مقاله برای شما عزیزان مفید بوده باشد. در پایان پیشنهاد می کنیم مقالات سیستم پاشش سوخت، صرفه جویی در سوخت و انرژی تجدیدپذیر را نیز مطالعه فرمایید.
منبع : آرگا
