در سالهای اخیر، با شدت گرفتن بحثها پیرامون آلودگی هوا و تغییرات اقلیمی، نیاز به یافتن جایگزینهای پایدار برای سوختهای فسیلی بیش از پیش احساس میشود. یکی از این جایگزینهای نوین، که توانسته است توجهات بسیاری را به خود جلب کند، سوختهای الکترونیکی (E-fuels) است. این سوختها، شامل ترکیباتی مانند اِی-متان (e-methane)، اِی-نفت سفید (e-kerosene) و اِی-متانول (e-methanol) هستند که انرژی مورد نیاز برای تولید آنها از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا بادی تامین میشود.
این موضوع اخیرا به دلیل آنکه آلمان اعلام کرده ممکن است قانون جدید اتحادیه اروپا مبنی بر ممنوعیت فروش خودروهای غیربرقی تا سال ۲۰۳۵ میلادی (۱۴۱۴ شمسی) را وتو کند، اهمیت ویژهای پیدا کرده است. آلمان به دنبال آن است که خودروهایی که از سوختهای الکترونیکی استفاده میکنند، از این قانون مستثنی شوند. این در حالی است که برنامهی فعلی اتحادیهی اروپا، سوق دادن سریع کل قاره به سمت استفاده از خودروهای تمام برقی است.
این کشمکشها انگیزهای شد تا ما در مورد این سوختهای الکترونیکی و بحثهای پیرامون کاربرد آنها، اطلاعات بیشتری کسب کنیم تا بتوانیم استدلالهای موافق و مخالف را بهتر درک کنیم. پس تا انتهای مقاله همراه چرخان باشید.
منظور از سوخت الکترونیکی چیست؟
سوخت الکترونیکی در واقع یک نسخهی مصنوعی و سنتتیک از سوختهای فسیلی است. شیمیدانهای زبردست موفق شدهاند تا زنجیرههای عناصری که زغال سنگ و گاز را تشکیل میدهند (عمدتا هیدروژن و کربن) را تجزیه کنند. استفاده از مواد آلی حاوی مقادیر زیاد کربن و سوزاندن آنها برای تولید انرژی، به هیچ وجه یک فرآیند پایدار به شمار نمیآید؛ زیرا در نهایت هر چند ممکن است در طول عمر ما اتفاق نیفتد، این مواد آلی به پایان خواهند رسید.
در عوض، سوختهای الکترونیکی از طریق استفاده از منابع برق بدون کربن مانند انرژی باد، خورشید یا امواج دریا تولید میشوند. این سوختها میتوانند به شکل گاز یا مایع باشند و از نظر طرفدارانشان، برای محیط زیست مناسبتر هستند. دلیل این ادعا آن است که کربنی که هنگام استفاده از این سوختها آزاد میشود، همان کربنی است که در طول فرآیند تولید آنها از اتمسفر جذب و بازیافت شده است.
سینگاز (Syngas) چیست؟
سینگاز (Syngas) یا گاز سنتز، در قلب مفهوم «سوختهای تجدیدپذیر» قرار دارد. این ماده ترکیبی از هیدروژن و مونوکسید کربن است. سینگاز میتواند از طریق فرآیندی به نام گازیسازی (Gasification) از منابع زیستتوده (بیومس)، سوختهای الکترونیکی یا سوختهای خورشیدی به دست آید. در نهایت، سینگاز به یک سوخت مایع تبدیل میشود که قادر است جایگزین سوختهای فسیلی رایجی شود که امروزه مورد استفاده قرار میدهند.
اگر سوختهای مصنوعی اینقدر عالی هستند، چرا همه از آنها استفاده نمیکنیم؟
این پرسش بسیار مهمی است. در حالی که خنثی بودن انتشار کربن یک مزیت بزرگ محسوب میشود، اما باید توجه داشت که مقدار انرژی مورد نیاز برای تولید سینگاز، به هیچ وجه کم و ناچیز نیست. سه فرآیند صنعتی اصلی برای تولید این سوختها وجود دارد که به ترتیب «تبدیل زیستتوده به مایع» (Biomass-to-liquid)، «تبدیل برق به مایع» (Power-to-liquid) و «تبدیل خورشید به مایع» (Sun-to-liquid) نامیده میشوند.
مشکلات اصلی که هر سه روش با آن روبهرو هستند، حجم تولید (مقیاس) و بهرهوری (بازده) است. ما به عنوان ساکنان کرهی زمین، حجم عظیمی از سوخت را مصرف میکنیم. در روش «تبدیل زیستتوده به مایع»، لازم است گیاهانی کشت شوند تا سپس به سوخت زیستی تبدیل گردند. منتقدان این استدلال را مطرح میکنند که تولید محصول برای سوخت صنعتی، در شرایطی که بسیاری از کشورها با فقر و گرسنگی مواجه هستند، از نظر اخلاقی درست نیست. این موضوع صحیح است که میتوان از زمینهای حاصلخیز به شیوهی بهتری استفاده کرد؛ اما روش «تبدیل برق به مایع» که بر پایهی جداسازی هیدروژن از آب است، نیز به شدت انرژیبر و پرمصرف است. هر دوی این گزینهها به عنوان فرآیندهای غیرمستقیم تلقی میشوند؛ به این معنی که برای استخراج انرژی، باید ابتدا انرژی قابل توجهی وارد سیستم شود.
مسیر «تبدیل خورشید به مایع» ممکن است بهترین گزینه به نظر برسد، زیرا تقریبا تمام کشورهای جهان، به جز شاید مناطقی که شش ماه از سال در دایرهی قطب شمال گرفتارند، میتوانند از آن بهره ببرند. با این حال، بر اساس اعلام موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)، بازده تبدیل انرژی خورشیدی به سوخت در حال حاضر حداکثر هفت درصد است. هدف واقع بینانه فعلی این است که بازده به ۲۰ درصد برسد؛ رقمی که در حال حاضر بسیار خوشبینانه تلقی میشود.
سوخت الکترونیکی (e-Fuel) از چه موادی ساخته میشود؟
سوختهای الکترونیکی از هیدروکربنها، یعنی هیدروژن و کربن ساخته میشوند. همانطور که در بالا توضیح داده شد، این فرآیند میتواند بسته به مسیر تولید متفاوت باشد. با این حال، یک روش متداول به این شکل است که ابتدا آب توسط فرآیند الکترولیز و با استفاده از برق تجدیدپذیر (که البته امیدواریم از منابع پاک باشد) به هیدروژن و اکسیژن تجزیه میشود تا هیدروژن مورد نیاز استخراج شود.
در گام دوم، مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن که ماده حیاتی سینگاز را تشکیل میدهد، وارد فرآیندی میشود که یکی از مشهورترین آنها «فرآیند فیشر-تروپش» (Fischer-Tropsch) است. این فرآیند، از طریق یک سری واکنشهای شیمیایی، سینگاز را به هیدروکربنهای مایع تبدیل میکند. البته این شرحی بسیار ساده شده و در سطح مبانی علم شیمی است.
آیا با استفاده از خودروهای مجهز به سوخت الکترونیکی، میتوان از راندن خودروهای برقی پرهیز کرد؟
این چیزی است که دولت آلمان حداقل برای برخی از خودروهای فوقالعاده سریع (سوپرکارها) انتظار دارد. شرکت پورشه نیز در یک کسب و کار مرتبط با سوختهای الکترونیکی سهم دارد. با این وجود، برخی دیگر از متخصصان این صنعت معتقدند که استفاده از سوختهای الکترونیکی برای خودروها بسیار گران تمام خواهد شد و کاربرد موفقتری در بخش هوانوردی خواهند داشت. خودروسازان تقریباً برای چهار دهه است که در مورد استفاده از هیدروژن در خودروها صحبت میکنند و این اتفاق هنوز به وقوع نپیوسته است. گذر زمان حقیقت را مشخص خواهد کرد. در همین حال، غول بزرگ خودروهای برقی همچنان با قدرت به پیش میرود.
همانطور که مطالعه کردید، آیندهی سوخت خودروها در حال حرکت به سمت یک دوراهی مهم است: تسریع در پذیرش گسترده خودروهای تمامبرقی (EV) یا تکیه بر سوختهای الکترونیکی (E-fuels) به عنوان جایگزینی با انتشار کربن خنثی برای موتورهای احتراقی موجود؟ هر دو مسیر مزایا و چالشهای بزرگی در زمینهی بهرهوری، مقیاس تولید و هزینه دارند. نظر شما در این باره چیست؟ آیا سوختهای مصنوعی میتوانند راهکاری عملی و اقتصادی برای دهههای آینده باشند یا پیشرفت فناوری باتریها و زیرساختهای شارژ، پیروزی نهایی را از آن خودروهای برقی خواهد کرد؟ دیدگاهها و نظرات خود را درباره این نبرد فناورانه و سرنوشت سوختها، با ما و کاربران چرخان در میان بگذارید.
مطالب مرتبط:
