تولید مواد مورد نیاز برای زیرساخت‌ها و اشیاء روزمره ما، بیش از ۲۰ درصد از انتشار جهانی گازهای گلخانه‌ای را به خود اختصاص می‌دهد. کاهش کربن در این صنایع یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در مسیر انتقال به انرژی‌های پایدار است، چرا که گزینه‌های محدودی برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ، گاز و نفت وجود دارد. در این زمینه، هیدروژن، فناوری‌های جذب کربن و برق‌رسانی باید آزمایش و مقیاس‌بندی شوند تا تا سال ۲۰۳۰ کاهش قابل توجهی در انتشار گازهای صنعتی حاصل شود. فناوری‌های پالایشگاه زیستی نیز در این مسیر اهمیت به سزایی دارند و با تولید سوخت‌های زیستی، گذار انرژی را هموارتر می‌کنند.
استفاده از فناوری‌های جدید برای کاهش کربن ممکن است باعث افزایش هزینه‌ها شود، اما این افزایش به حدی نیست که به طور چشمگیری قیمت‌ها را بالا ببرد. برای تولید فولاد، آلومینیوم و پتروشیمی‌ها، بسیاری از روش‌های رسیدن به کربن صفر شامل افزایش هزینه‌ای حدود ۵۰ درصد یا کمتر هستند و در برخی موارد، ممکن است حتی منجر به کاهش هزینه‌ها در آینده شوند. این افزایش هزینه کمتر از آن چیزی است که در بخش‌های دیگر، مانند سوخت‌های پایدار هوایی گزارش شده و تأثیر زیادی بر قیمت محصولات نهایی نخواهد داشت. برای تسریع این فرآیند، به قیمت‌های کربن، یارانه‌ها و حمایت‌های دیگر نیاز داریم تا بتوانیم به سرعت ظرفیت‌های جدید و پاک را راه‌اندازی کنیم.
چالش‌های تبدیل پالایشگاه‌ها به پالایشگاه‌های زیستی
برای تحقق اهداف توافق‌نامه پاریس و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در فرآیندهای پالایش سنتی، نیاز است که سوخت‌های فسیلی با ترکیبی از وسایل نقلیه الکتریکی، سوخت‌های زیستی و تجدیدپذیر جایگزین شوند. دارایی‌های موجود در صنعت پالایش و پتروشیمی به عنوان ابزارهای کلیدی در مسیر انتقال به انرژی‌های پایدار در نظر گرفته می‌شوند، زیرا بسیاری از زیرساخت‌های فعلی می‌توانند به طور مجدد برای این تغییرات مورد استفاده قرار گیرند. این تغییرات، پالایشگران سنتی را به بررسی گزینه‌های جدید پردازش و تنظیم پیکربندی برای سازگاری با خوراک‌ها و محصولات جدید و همچنین گزینه‌های انرژی جدید، وادار خواهد کرد. شرکت‌هایی که بتوانند با این تغییرات سازگار شوند و همچنان سودآوری خود را حفظ کنند، در آینده به موفقیت خواهند رسید.
بررسی چالش‌های اصلی در مسیر سوخت‌های تجدیدپذیر
قوانین و مقررات جدید به‌طور چشمگیری به تبدیل پالایشگاه های سوخت فسیلی به پالایشگاه های زیست‌سوخت (پالایشگاه های زیستی) کمک خواهند کرد. پالایشگاه های زیستی آینده، به طور عمده بر پایه پالایشگاه‌های کنونی ساخته خواهند شد و به طور تدریجی به فناوری‌های جدید زیست‌سوخت تغییر خواهند یافت. این تحول به گونه‌ای است که پالایشگاه‌های موجود با ویژگی‌ها و قابلیت‌های متفاوت، امکان تبدیل به پالایشگاه های زیستی را فراهم می‌آورند.
برای مثال، پالایشگاه‌های ساده‌تر ممکن است به سرمایه‌گذاری بیشتری برای تبدیل به پالایشگاه های زیستی نیاز داشته باشند، در حالی که پالایشگاه‌های پیچیده‌تر به دلیل زیرساخت‌های موجود، تبدیل آن‌ها به پالایشگاه‌های زیست‌سوخت ساده‌تر خواهد بود. تبدیل به پالایشگاه زیستی به احتمال زیاد به صورت مرحله‌ای انجام خواهد شد. در مرحله اول، تمرکز بر حذف کربن از منابع سوختی موجود خواهد بود، در حالی که استفاده از خوراک‌های فسیلی کاهش یافته و به تدریج با خوراک‌های بیولوژیکی و منابع تجدیدپذیر جایگزین خواهند شد.
پالایشگاه های زیستی، ترکیبی از منابع خوراک تجدیدپذیر و منابع فسیلی را برای کاهش انتشار CO2 به کار خواهند برد. تأمین نیازهای انرژی پالایشگاه‌ها از منابع سبز و سیستم‌های یکپارچه صورت خواهد گرفت. برق به‌طور فزاینده‌ای از منابع کم‌کربن نظیر توربین‌های بادی، پنل‌های خورشیدی و انرژی هسته‌ای تأمین خواهد شد. همچنین، بخار تولید شده از فرآیندهای گازی‌سازی یا اصلاح متان با بخار (SMR) و/یا اصلاح اتوترمال (ATR) جایگزین بخار تولید شده از بویلرهای معمولی خواهد شد. این تغییرات به کاهش نیاز به سوخت‌های احتراقی و استفاده از هیدروژن به جای سوخت‌های فسیلی در کوره‌های دمای بالا کمک خواهد کرد.
تکنیک‌های حذف کربن
برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای پیش از احتراق، کربن از سیستم گاز سوختی با استفاده از فناوری‌های اصلاح بخار متان (SMR) یا اصلاح اتوترمال (ATR) و همچنین گازی‌سازی حذف می‌شود. در این فرآیند، دی‌اکسید کربن (CO2) حاصل از این فناوری‌ها جذب شده و هیدروژن تولید شده برای منابع سوختی پایین‌دست استفاده می‌شود، به‌طوری‌که تنها بخار آب در خروجی تولید خواهد شد. علاوه بر این، تزریق اکسیژن به سیستم می‌تواند موجب افزایش میزان CO2 در دودکش شده و فرآیند حذف CO2 را بهبود بخشد.
حذف پس از احتراق از فناوری‌های جداسازی شیمیایی یا فیزیکی برای حذف کربندی‌اکسید (CO2) از گازهای دودکش استفاده می‌کند. با به‌کارگیری فناوری‌های جذب کربن، تجهیزات سوختی پالایشگاه به وضعیت کربن خنثی خواهند رسید، و تنها مقدار محدودی از CO2 باقی خواهد ماند که قادر به جذب آن نخواهیم بود.
طرح‌های پالایشی
برای طراحی پالایشگاه‌های سوخت زیستی، باید از فناوری‌های موجود استفاده کرده و به نوع خوراک‌های مصرفی توجه کرد. فرآیندهای پالایش باید با توجه به انواع مختلف خوراک‌ها طراحی شوند، زیرا هر نوع خوراک محدودیت‌هایی را در پردازش خوراک‌های تجدیدپذیر ایجاد می‌کند. چالش اصلی در اینجا تأمین مقیاس‌پذیر خوراک‌ها و مدیریت هزینه‌ها و پایداری است.
امیدواریم این مقاله به شما در فهم و بررسی چالش‌ها و فرصت‌های مرتبط با تبدیل پالایشگاه‌ها به پالایشگاه های زیستی سبز کمک کند. با توجه به تحولات سریع و نیاز به نوآوری در این حوزه، شرکت‌ها باید با دقت برنامه‌ریزی کرده و گزینه‌های مناسب را انتخاب کنند تا بتوانند در این بازار جدید به موفقیت دست یابند و جایگاه خود را حفظ کنند.
