الميثانول الإلكتروني.. كيف يتم إنتاجه وهل يساعد في خفض الكربون؟

يعمل صناع السياسات وقادة الصناعة على تكثيف جهود إزالة الكربون من القطاعات “التي يصعب التخفيف منها” مثل الشحن والصناعة الكيميائية.

ورغم أن الكهربة قد دفعت بهذه العملية إلى الأمام في مجال سيارات الركاب والمباني وبعض الصناعات، فإنها تظل تشكل تحدياً كبيراً بالنسبة للتطبيقات كثيفة الطاقة وعالية الحرارة.

يتم إنتاج الميثانول الإلكتروني عن طريق الجمع بين الهيدروجين الأخضر وثاني أكسيد الكربون الملتقط، وله دورة كربون مغلقة: فهو لا ينبعث منه سوى ثاني أكسيد الكربون (CO2) الذي يلتقطه أثناء الإنتاج.

باعتباره وقودًا مستدامًا للشحن ومادة خام كيميائية، يوفر الميثانول الإلكتروني طريقًا لبعض أصعب تحديات إزالة الكربون.

تمثل الشحنات العالمية حاليًا حوالي 3% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، مع إمكانية ارتفاع هذه النسبة في حالة عدم اتخاذ إجراءات أكثر صرامة.

استجابت المنظمة البحرية الدولية (IMO) باستراتيجيتها للغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي لعام 2023، مطالبة بخفض انبعاثات الشحن بنسبة 20% بحلول عام 2030، وتصعيدها إلى 70-80% بحلول عام 2040.

وفي الوقت نفسه، تمثل الصناعة الكيميائية، التي تعتمد بشكل كبير على الميثانول كمادة أولية للعديد من منتجاتها، قطاعًا آخر كثيف الانبعاثات يجب أن يعمل على تنظيف سلاسل التوريد الخاصة به بسرعة.

الدور المزدوج الذي يلعبه الميثانول الإيثيلي كوقود بحري ومادة خام كيميائية يتماشى تمامًا مع هذه المطالب العاجلة، فتعدد استخداماته يجعله حلاً ملموسًا في الأمد القريب يمكن دمجه في البنية الأساسية القائمة، وخاصة في الموانئ ومراكز التصنيع الكيميائي.

مسارات الإنتاج والفوائد البيئية

تتضمن عملية إنتاج الميثانول عادة ثلاث خطوات رئيسية:

 إنتاج الهيدروجين الأخضر: يتم إنتاج المادة الخام للهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الطاقة المتجددة.

 التقاط ثاني أكسيد الكربون: يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون من غازات المداخن الصناعية (مثل مصانع الصلب أو مصانع الأسمنت) أو مباشرة من الهواء، مما يقلل من الانبعاثات الإجمالية عند المصدر.

تخليق الميثانول: يتم دمج الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في مفاعل تحفيزي تحت الضغط، مما يؤدي إلى إنتاج الميثانول مع الحد الأدنى من المنتجات الثانوية.

وتُظهِر التقييمات التي أجريت على منشآت تجارية مبكرة مثل فلاجشيب وان في السويد، أن الميثانول الإلكتروني قادر على تحقيق انبعاثات صافية منخفضة تصل إلى -1.3 كيلوجرام من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوغرام من الوقود من خلال اعتمادات احتجاز الكربون، مما يجعله سلبي الكربون.

وحتى عند النظر في النقل والاحتراق ــ طريقة “البئر إلى الاستيقاظ” لتقييم الانبعاثات ــ يظل الميثانول الإلكتروني أنظف من الوقود الأحفوري.

محركات الطلب

ومن المتوقع أن تصبح صناعة الشحن أول مستخدم رئيسي للميثانول الإلكتروني، وبكثافة طاقة تبلغ 19.9 ميجا جول لكل كيلوجرام، فإنه يعمل في المحركات البحرية المعدلة ويناسب الطرق الطويلة.

وتتيح عمليات التحديث لأصحاب السفن تحديث أنظمة الوقود دون الحاجة إلى استبدال السفن بتكلفة باهظة.

ارتفعت طلبات السفن التي تعمل بالميثانول بنسبة 88% في عام 2023، مما يدل على الثقة المتزايدة في هذا القطاع.

وقد قامت شركات كبرى مثل ميرسك بالفعل بتكليف العديد من سفن الحاويات التي ستعمل بالميثانول؛ ومن المتوقع أن يخفض كل منها انبعاثات ثاني أكسيد الكربون السنوية بنحو مليون طن .

وعلاوة على ذلك، فإن المبادرات التي تمولها مؤسسة هورايزون أوروبا مثل POSEIDON تثبت كفاءة احتراق شبه كاملة وانبعاثات منخفضة بشكل كبير من أكسيد النيتروجين، وهو ما يؤكد الملف البيئي الواعد للوقود.

التصنيع الكيميائي

يعد الميثانول عنصراً أساسياً في عدد لا يحصى من العمليات الكيميائية، من البلاستيك إلى المنسوجات.

يمكن أن ينبعث من الإنتاج التقليدي ما يصل إلى 3 أطنان من ثاني أكسيد الكربون لكل طن من الميثانول، ولكن الميثانول الإلكتروني يمكن أن يكون بديلاً يزيل الكربون من سلسلة التوريد دون تغيير العمليات اللاحقة.

ومع ارتفاع أسعار الكربون ــ والتي من المتوقع أن تصل إلى 150 يورو للطن في أوروبا بحلول عام 2030 ــ تصبح الحجة الاقتصادية لصالح الميثانول الإلكتروني أكثر إقناعا.

التوسع والتكلفة

وعلى الرغم من التقدم الملحوظ، فإن الميثانول الإلكتروني يظل أغلى من نظيره الأحفوري بمرتين إلى ثلاث مرات، حيث تتراوح تكاليف إنتاجه حول 1000 دولار للطن المتري .

هناك العديد من العوامل التي تؤدي إلى هذا التفاوت، بما في ذلك سعر الكهرباء المتجددة وكفاءة أجهزة تحليل المياه بالكهرباء.

مصانع الميثانول التقليدية الضخمة، والتي قد تكلف ما يصل إلى 2 مليار دولار ويستغرق بناؤها سنوات، تفسح المجال بشكل متزايد لمصانع الميثانول الإلكتروني المعيارية.

المصانع المعيارية والتصنيع الموزع

يمكن وضع هذه الأنظمة الأصغر حجماً والمقسمة إلى وحدات أقرب إلى مصادر ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى خفض تكاليف النقل وتسهيل الطريق أمام التجمعات الصناعية لمشاركة البنية الأساسية لالتقاط الكربون.

ويعمل توجيه المفوضية الأوروبية بشأن التقاط الكربون وتخزينه على تعزيز مثل هذا التعاون، مما يشير إلى أن مستقبل الميثانول الإلكتروني قد يكمن في الشبكات الموزعة وليس في الشركات العملاقة المركزية.

ومن الأمثلة على التصميم المعياري وتكنولوجيا الالتقاط المتكاملة الجديدة مشروع UP-TO-ME الذي تموله مؤسسة Horizon Europe التابعة لمؤسسة ICODOS فهو يقرب الإنتاج من مصادر ثاني أكسيد الكربون ويحسن كل خطوة من خطوات العملية للمساعدة في خفض التكاليف الإجمالية، مما يوضح مسارًا قابلاً للتطبيق للتبني على نطاق واسع.

من أجل مستقبل خالٍ من الانبعاثات الكربونية

البيئة السياسية الداعمة تشكل أهمية بالغة لتحقيق اعتماد الميثانول الإلكتروني على نطاق واسع. ومن بين الروافع الرئيسية لذلك ما يلي:

 معايير انبعاثات دورة الحياة: يمكن للمنظمة البحرية الدولية والاتحاد الأوروبي اعتماد منهجيات “من البئر إلى الاستيقاظ” التي تعترف بالبصمة الكربونية القريبة من الصفر للميثانول الإلكتروني، ومكافأة الوقود منخفض الكربون بشكل فعال في الشحن العالمي.

 عقود الكربون مقابل الفروقات

من خلال ضمان سعر ثابت للكربون، تستطيع الحكومات الحد من مخاطر الاستثمار في المحطات الأولى من نوعها، ويستخدم نموذج H2Global في الدنمرك بالفعل آليات مماثلة لدفع الابتكار في مجال الهيدروجين والوقود الإلكتروني.

– الممرات البحرية الخضراء: إن تحديد الطرق ذات الأولوية (على سبيل المثال روتردام – شنغهاي) والمزودة بمرافق متخصصة للتزود بالوقود وتبسيط التصاريح يمكن أن يحفز الاستخدام على نطاق واسع.

كما تتزايد أشكال التعاون، فقد حفز قانون الصناعة الصفرية الصافية في الاتحاد الأوروبي إقامة شراكات عبر الحدود وأدوات استثمارية مثل مبادرة H2Global الألمانية، التي تعمل على تحفيز واردات الهيدروجين خصيصًا لإنتاج الوقود الإلكتروني.

وفي الوقت نفسه، تدير شركة نينجشيا باوفينج للطاقة الصينية أكبر مصنع في العالم لإنتاج الميثانول الإلكتروني بطاقة 600 ألف طن سنويا، وهو ما يسلط الضوء على قدرة التصدير المتنامية لمنطقة آسيا والمحيط الهادئ.

وتشير التوقعات إلى أن قدرة الميثانول الإلكتروني قد تتوسع بنسبة تزيد عن 20% سنويا على مدى العقد المقبل، مدفوعة بتفويضات السياسة، وتحسين التكنولوجيات، والطلب المتزايد من صناعات الشحن والمواد الكيميائية.

بحلول عام 2035، يتوقع الخبراء أن يتمكن الميثانول الإلكتروني من تلبية 60% من احتياجات قطاع الكيماويات من الميثانول، بشرط أن يواكب ذلك تسعير الكربون واستثمارات البنية التحتية.

ومع ذلك، فإن النجاح يعتمد على ابتكار أجهزة التحليل الكهربائي، واحتجاز ثاني أكسيد الكربون، وتنسيق سلسلة التوريد.

وفي الأمد البعيد، يشكل دمج الطاقة المتجددة واحتجاز الكربون وإنتاج الميثانول مفتاحاً لخفض التكاليف وتعظيم الفوائد البيئية.

قد يأتي ظهور الميثانول الإلكتروني في الوقت المناسب في السباق نحو تحقيق صافي الصفر من خلال التحول العادل والشامل للطاقة.

بفضل التعاون القوي بين الحكومات والصناعة ومؤسسات البحث، يمكن للميثانول الإلكتروني أن يتوسع إلى ما هو أبعد من المشاريع التجريبية ليصبح محركًا قويًا للتغيير في قطاعاتنا الأكثر كثافة في الانبعاثات.