حرکت صنایع جهان به‌سوی کربن‌زدایی با بهره‌گیری از فناوری‌های پاک

کربن‌زدایی از صنایع به‌عنوان اولویت مهم تا سال ۲۰۳۰ در کشور‌های مختلف جهان مورد توجه است هرچند که در کوتاه‌مدت هزینه‌ای برای آن‌ها خواهد داشت، بااین‌حال، برخی صنایع با پیشرفت فناوری می‌توانند در آینده کاهش هزینه داشته باشند.

کد خبر: ۱۱۶۴۷۵۵

شنبه - ۲۰ مرداد ۱۴۰۳ / August 10, 2024

به گزارش گروه سیاسی خبرگزاری دانشجو به‌نقل از اداره کل امور اوپک، مجامع و سازمان‌های بین‌المللی وزارت نفت، فرایند مربوط به صنایع و تولید مواد موردنیاز برای زیرساخت‌ها و وسایلی که ما هر روز استفاده می‌کنیم، بیش از ۲۰درصد انتشار جهانی کربن را تشکیل می‌دهد.

اگرچه در سال‌های اخیر و در مجامع بین‌المللی مربوط به حفاظت از محیط‌زیست همواره بر کاهش انتشار کربن در جو زمین تأکید شده است، اما کربن‌زدایی از صنایع بسیار دشوار است و گزینه‌های اندکی برای جایگزینی زغال‌سنگ، گاز طبیعی و نفت در سوخت و مواد اولیه آن‌ها وجود دارد. بااین‌حال، در ۶ سال آینده فناوری‌های هیدروژن، جذب کربن و برقی‌سازی باید آزمایش و در مقیاس تجاری به‌ کار گرفته شوند، زیرا انتشار گازهای گلخانه‌ای بخش صنعت از سال ۲۰۳۰ به بعد باید به‌طور قابل توجهی کاهش یابند.

کربن‌زدایی از صنایع به‌عنوان اولویت مهم تا سال ۲۰۳۰ در کشورهای مختلف جهان مورد توجه خواهد بود، اما این روند و استفاده از فناوری‌های تازه و سوخت پاک می‌تواند هزینه تولید را به‌شدت افزایش دهد. خبرگزاری بلومبرگ معتقد است به‌کارگیری فناوری‌های جدید هزینه‌های تولید صنعتی را افزایش می‌دهد، اما این افزایش به‌صورت نجومی نخواهد بود، تا آنجا که بسیاری از روش‌های انتشار صفر کربن در صنعت فولاد، آلومینیوم و پتروشیمی، هزینه‌ اضافه حدود ۵۰درصدی را برای این صنایع به دنبال دارد. بااین‌حال، برخی صنایع با پیشرفت فناوری می‌توانند در آینده کاهش هزینه داشته باشند.

نکته مهم آن است که در شرایط کنونی، این حجم افزایش هزینه تأثیر حداقلی بر هزینه تولید اکثر محصولات نهایی خواهد داشت و کمتر از افزایش هزینه‌ گزارش‌شده در دیگر بخش‌ها مانند سوخت‌های پایدار هوانوردی (SAF) است که انتشار کربن آن‌ها را نیز به‌سختی می‌توان کاهش داد، بنابراین مالیات سبز، قیمت‌گذاری کربن یا یارانه همچنان نیاز خواهد بود تا زمین بازی هموار و اطمینان حاصل شود ظرفیت تازه و پاک در سریع‌ترین زمان ممکن به بهره‌برداری می‌رسد.

گزارش جدید مؤسسه بلومبرگ‌نف (BloombergNEF) با عنوان «هزینه ترازشده مواد خالص انتشار صفر کربن ۲۰۲۴»، هزینه فولاد سبز، پتروشیمی و آلومینیوم را در سال‌های ۲۰۲۴، ۲۰۳۰ و ۲۰۵۰ برای ۱۲ منطقه در سراسر جهان برآورد کرده است.

تولید فولاد، رقابتی‌ترین گزینه‌ سوخت سبز

پیش‌بینی‌ها تا سال ۲۰۳۰، کاهش هزینه‌های سوخت پاک، قیمت کربن در اروپا و اعطای یارانه‌ها در ایالات‌متحده نشان می‌دهد مقداری از تولید فولاد خالص انتشار صفر می‌تواند با تولید بدون کاهش انتشار با بالاترین هزینه رقابت کند. هزینه تولید فولاد سبز به‌طور میانگین ۶۶درصد بیشتر از مسیرهای تولید موجود (استفاده از سوخت‌های فسیلی) در سال ۲۰۳۰ است که تا سال ۲۰۵۰ به ۳۹درصد کاهش می‌یابد.

هزینه تولید فولاد کم‌کربن هرگز از ارزان‌ترین واحدهای موجود پایین‌تر نمی‌آید، اما می‌تواند در مقایسه با ساخت یک واحد جدید با سوخت زغال‌سنگ، به گزینه‌ای رقابتی تبدیل شود. خط تولید احیای مستقیم گاز طبیعی اکنون ارزان‌تر از خط‌ تولید فولاد با زغال‌سنگ است و می‌تواند به‌گونه‌ای طراحی شود که از فناوری جذب کربن با هزینه کمتری نسبت به کوره‌های بلند استفاده کند.

منابع هر منطقه در جهان تأثیر زیادی روی این مسئله که کدام مسیر تولید انتخاب شود، دارند. در چین و آمریکای جنوبی، جایی که هزینه‌های هیدروژن می‌تواند در بین کمترین قیمت‌ها در جهان باشد، ساخت کارخانه‌های جدید فولاد مبتنی بر هیدروژن، ارزان‌تر از به‌کارگیری فناوری جذب کربن در کوره‌های بلند زغال‌سنگ موجود تا سال ۲۰۳۰ است.

بااین‌حال، در مناطق با هزینه بسیار بالا، مانند ژاپن، استفاده از فناوری جذب کربن در کوره‌های بلند موجود، گزینه‌ کم‌هزینه‌تری است.

از سوی دیگر، برای بازیافت فولاد، قیمت قراضه به‌جای قیمت برق، هزینه‌ تولید را تعیین می‌کند. امروزه مناطقی با زنجیره تأمین قراضه توسعه‌یافته می‌توانند فولاد بازیافتی سبز ارزان‌قیمت تولید کنند، اما الکترولیز یک فناوری در مراحل اولیه است که دستیابی به مقیاس تجاری آن به زمان نیاز دارد و حتی در سال ۲۰۳۰ همچنان این فناوری گران خواهد بود و فقط مناطقی که برق پاک ارزان‌قیمت دارند، می‌توانند قادر به استفاده رقابتی از آن باشند.

یارانه‌ها، رمز رقابتی‌شدن پتروشیمی سبز در ایالات‌متحده

اگرچه مسیر برای کاهش انتشار کربن در صنایع فولاد به نظر هموارتر می‌رسد، اما فرایند کربن‌زدایی پتروشیمی‌ها پیچیده است. در این مسیر اگر از جذب کربن برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای استفاده شود، می‌توان از نفتای مبتنی بر نفت به‌عنوان مواد اولیه صنعت پتروشیمی استفاده کرد، همچنین نفتای زیستی (Bio-naphta) که از روغن پخت‌وپز مصرف شده یا از محصولات دانه‌های روغنی تهیه می‌شود، جایگزینی برای مواد اولیه‌ فسیلی صنعت پتروشیمی به‌ شمار می‌رود، اما گران‌تر و عرضه‌ آن نیز محدود است.

بااین‌حال، پسماندهای پلاستیکی که به‌صورت شیمیایی بازیافت شده و به نفتا تبدیل شده‌اند، پرهزینه‌ترین گزینه‌ خوراک پتروشیمی هستند؛ زیرا این مواد اولیه برای تولید اتیلن، پروپیلن و مواد آروماتیک مورد استفاده برای ساخت پلاستیک باید شکافته شوند. این کار را می‌توان در کراکرهای نو با انرژی الکتریکی یا رآکتورهای روتودینامیکی با برق پاک و کراکرهایی با هیدروژن آبی انجام داد.

هزینه‌های ترازشده مواد شیمایی با ارزش بالا با پایه نفتا

با توجه به الزام‌های زیست‌محیطی، تولید پتروشیمی‌های سبز در سال ۲۰۳۰ به‌طور میانگین ۴۵درصد پرهزینه‌تر خواهد بود. بااین‌حال، یارانه‌های ناشی از قانون کاهش تورم ایالات‌متحده (US RIA) می‌تواند تولید را برای پتروشیمی‌هایی که از مقدار انتشار کربن کاسته‌اند را نسبت به آن دسته که این کار را انجام نداده‌اند، ارزان‌تر کند. اگرچه هزینه‌ها به‌طور قابل‌ توجهی بین خوراک‌های پتروشیمی متفاوت است، اما استفاده از نفتای فسیلی، با کاهش انتشار از طریق استفاده از فناوری جذب کربن، همیشه کم‌هزینه‌ترین و مقیاس‌پذیرترین گزینه است، البته تا زمانی که امکان حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در دسترس باشد.

از سوی دیگر، نفتای زیستی و بازیافتی هر دو به پسماند با زنجیره‌ تأمین بسیار پراکنده متکی‌اند. این موضوع باعث می‌شود استفاده از این خوراک‌ها در صنعت پتروشیمی گران‌قیمت و تولیدشان در مقیاس تجاری دشوار شود، بنابراین انتظار می‌رود هر دو در کراکرهای نفتا ترکیب شوند، اما به‌ندرت برای تأمین ۱۰۰درصد خوراک پتروشیمی استفاده شوند.

همچنین، کراکرهای برقی گزینه‌ای محبوب در اروپاست و چند پروژه آزمایشی در این منطقه وجود دارد که هر دو فناوری را آزمایش می‌کنند. این روش دارای مزیت افزوده کارایی بیشتر، از نظر مصرف انرژی و مواد اولیه است.

در آمریکای شمالی که خطوط لوله و سایت‌های ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن موجود است، تولیدکنندگان پتروشیمی بر جذب کربن و هیدروژن آبی تمرکز کرده‌اند. این نیروگاه‌ها امکان استقرار سریع‌تر تولید خالص انتشار صفر را با کمک فناوری‌ها فراهم می‌کنند.

آلومینیوم بازیافتی، محصولی سبز با قیمت پایین

اگرچه صنعت پتروشیمی با فراز و فرودهای بسیاری برای کاهش انتشار کربن در سال‌های آینده همراه خواهد بود، اما هزینه آلومینیوم بازیافتی خالص بین سال‌های ۲۰۲۴ تا ۲۰۵۰ تغییر بسیار کمی دارد. هم‌اکنون بیشترین کاهش هزینه‌های صنعت آلومینیوم در سوخت‌های پاک اتفاق می‌افتد، اما این قیمت‌های قراضه است که هزینه‌ تولید آلومینیوم بازیافتی را تعیین می‌کند.

در سال‌های اخیر، بازار قراضه آلومینیوم به بلوغ رسیده است و انتظار می‌رود تغییرات کمی در هزینه‌های قراضه در شرایط واقعی وجود داشته باشد. بااین‌حال، تفاوت زیادی در قیمت قراضه بین مناطق وجود دارد، از استرالیا در پایین‌ترین سطح که بازیافت‌نکردن آلومینیوم داخلی به‌معنای نبود تقاضا برای ضایعات است تا هند که مقادیر زیادی ضایعات آلومینیوم از کشورهای دیگر وارد می‌کند، هزینه قراضه آلومینیوم متفاوت است. این تفاوت در قیمت قراضه، باعث ایجاد دامنه متفاوت در هزینه تولید بدون کاهش انتشار می‌شود.

بااین‌حال، آلومینیوم بازیافتی اکنون ردپای کربن بسیار کمتری نسبت به ساخت آلومینیوم جدید دارد. کربن‌زدایی در این صنعت را می‌توان با جایگزینی سوخت گاز یا زغال‌سنگ با سوخت‌های زیستی یا هیدروژن، استفاده از کوره الکتریکی، یا جذب کربن در نیروگاه‌های سوخت فسیلی کامل کرد. سوخت‌های زیستی، هیدروژن و برقی‌سازی در پایین‌ترین هزینه‌ها با هم رقابت می‌کنند، اما به‌طور میانگین، کربن‌زدایی آلومینیوم بازیافتی تنها اضافه‌هزینه بسیار کم و حدود ۱۰درصد را به همراه دارد. با توجه به این مهم، بسیاری از کشورها ذخایر قراضه خود را راهبردی می‌بینند و در حال بررسی ممنوعیت صادرات هستند تا از این گزینه به‌نسبت کم‌هزینه و کوتاه‌مدت، برای کربن‌زدایی استفاده کنند.