تاریخ انتشار : ۱۴۰۱/۰۶/۲۴ ساعت ۰۹:۴۷
کد مطلب : ۳۵۸۴۴۹
به عصر آهن جدید خوش آمدید!
گروه علم و فناوری: لازم نیست متخصص باشید تا بفهمید جهان ما با چه مشکل عظیمی در حوزه انرژی مواجه است و این مشکلی نیست که با پایان جنگ در اوکراین حل شود. آن چه مورد نیاز است کربن‌زدایی پایدار از سیستم انرژی است: سوخت‌های بدون آلایندگی. پژوهش در مورد منابع انرژی تجدیدپذیر و هیدروژن سبز به سرعت ادامه دارد اما به نظر کافی نیست. بنابراین، چندین تیم پژوهشی در سراسر جهان در حال مطالعه منبع انرژی دیگری هستند که می‌تواند به حل مشکل کمک کند: آهن. این ماده معدنی به عنوان سوخت آزمایش شده و می‌تواند برای ذخیره انرژی خورشیدی یا بادی مورد استفاده قرار گیرد. آهن فراوان، ارزان و حمل و نقل آن آسان است.
به گزارش فرارو به نقل از ال پائیس، «کارمن مایورال گاستون» رئیس فرآیندهای شیمیایی و فناوری نانو در شورای ملی تحقیقات اسپانیا (CSIC) می‌گوید: «سوزاندن آهن مقدار انرژی مشابه سوزاندن زغال سنگ را تولید می‌کنند اما بدون ذره‌ای انتشار دی اکسید کربن زیرا آهن حاوی کربن نیست».
او می‌افزاید: «زمانی که آهن را می‌سوزانید چیزی که به دست می‌آورید یک محصول جانبی به نام اکسید آهن است. اگر اکسیژن را از آن اکسید آهن خارج کنید دوباره آهن دریافت می‌کنید. این یک فرایند مُدَوَر است: شما آهن را می‌سوزانید، اکسید آهن دریافت می‌کنید. شما اکسیژن را حذف می‌کنید و دوباره آهن دارید که آماده استفاده به عنوان سوخت است».
در نتیجه، استفاده از آهن به عنوان منبع انرژی نه تنها آسان به نظر می‌رسد بلکه ایده آل است. ممکن است در آینده نزدیک استفاده از آهن به عنوان منبع انرژی و سوخت به واقعیت تبدیل شود. دو پروژه پژوهشی مهم در اروپا در حال انجام است: سوخت آهن در هلند و «چرخه‌های پاک» در آلمان. پروژه هلندی پیشرفته‌ترین پروژه است و مدیر علمی آن «فیلیپ دی گوی» می‌گوید: «در سال ۲۰۲۴ میلادی می‌توانیم پودر آهن را از اکسید آهن در یک فرآیند کاملاً مُدَوَر و بدون انتشار به دست آوریم».تیم Iron Fuel چنین سیستمی را برای یک کارخانه آبجوسازی در هلند نصب و راه اندازی کرده است. اگرچه این یک سیستم کم مصرف می‌باشد اما ثابت کرد که واقعا کارآمد است.
«آندریاس درایزلر» سخنگوی تیم «چرخه‌های پاک» معتقد است که ما به زمانی که بتوانیم از آهن به عنوان سوخت استفاده کنیم بسیار نزدیک هستیم. او به «ال پائیس» می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که تنها چند سال با استفاده از آهن به عنوان ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر فاصله داریم.برای فرآیندهای صنعتی در مقیاس کوچک که حرارت مورد نیاز است تخمین می‌زنیم که آهن به عنوان سوخت در حدود سه تا پنج سال آینده در دسترس خواهد بود و برای نوسازی سیستم‌های در مقیاس بزرگ مانند نیروگاه‌ها ممکن است حدود ده سال زمان لازم باشد. برای دستیابی به این ضرب الاجل، آلمان پروژه بلندپروازانه چرخه‌های پاک» را با با بودجه ۱۲ میلیون دلاری ظرف مدت چهار سال راه اندازی کرده است».
درایزلر با اشاره به دو حوزه مورد توجه پژوهشگران هلندی و آلمانی می‌گوید: «ما هنوز به طور کامل فرآیندهایی را که طی اکسیداسیون آهن و کاهش اکسید آهن رخ می‌دهد درک نمی‌کنیم». هم چنین، پروژه‌های آنان به دنبال کاربردهای فوری پژوهش در بخش‌های صنعتی، اجتماعی، اقتصادی و سیاسی هستند.
از آنجایی که به نظر می‌رسد استفاده از آهن به عنوان سوخت و منبع ذخیره انرژی تجدیدپذیر به طور فزاینده‌ای قابل دوام است باید به بخشی جدایی ناپذیر از استراتژی کلی انتقال انرژی تبدیل شود. آهن فراوان است و حمل و نقل آن آسان می‌باشد. ایده استفاده از آن به عنوان سوخت غیرمعمول است زیرا اکثر مردم فکر نمی‌کنند که شما می‌توانید آهن را بسوزانید. اما آهن می‌سوزد و اولین ماده جامدی نیست که به عنوان سوخت استفاده می‌شود. زغال سنگ نیز یک سوخت جامد است و از مواد جامد برای روشن کردن کبریت‌ها و پرتاب موشک به فضا استفاده شده است.
«کارمن مایورال» می‌گوید: «آهن باید به صورت پودر باشد تا به عنوان سوخت استفاده شود. این یک پودر بسیار ریز است، مانند آرد، شبیه به پودر زغال سنگ که در نیروگاه‌های حرارتی استفاده می‌شود. چگالی انرژی آن ۱۱.۳ کیلووات ساعت است که برای مثال، از بنزین بالاتر است. اما چند مشکل نیز در آن وجود دارد مانند وزن آهن. برای تولید مقدار انرژی معادل، پودر آهن فضای کمتری را نسبت به بنزین اشغال می‌کند اما وزن آن تقریباً ۱۰ برابر بیش‌تر است. این بدان معناست که نمی‌توان آهن را به راحتی در خودرو یا برای گرمایش خانه مورد استفاده قرار داد. با این وجود، آهن برای نیروبخشی به نیروگاه‌های صنعتی و کشتی‌های بزرگ که هر دو تولید کنندگان آلاینده‌های سنگین هستند سوختی عالی محسوب می‌شود».
فرآیند چرخه‌ای استفاده از آهن به عنوان سوخت آن را برای ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر بسیار ارزشمند می‌سازد. هنگامی که آهن برای سوخت نیروگاه حرارتی یا کارخانه استفاده می‌شود باقیمانده اکسید آهن به تاسیساتی انتقال می‌یابد که در آنجا دوباره به آهن تبدیل می‌شوند. برای حذف اکسیژن از اکسید آهن و تبدیل آن به آهن باید از انرژی استفاده کرد. کارمن مایورال می‌افزاید: «با این وجود، اگر این انرژی از هیدروژن تجدیدپذیر تولید شده توسط انرژی خورشیدی به دست آید شما دایره‌ای با انتشار کربن صفر را کامل کرده‌اید و این دقیقا دستیابی به هدف مدنظر ماست».
«فیلیپ دی گوی» دانشمند هلندی می‌گوید: «آهن بهترین روش برای ذخیره و انتقال مقادیر زیادی انرژی تجدیدپذیر از کشورهایی است که می‌توان آن را ارزان تولید کرد. در ۲۰ یا ۳۰ سال آینده هلند تنها قادر خواهد بود ۲۰ درصد انرژی مورد نیاز خود را از منابع تجدیدپذیر تولید کند در حالی که اسپانیا و سایر کشورها ممکن است دارای مقادیر مازاد باشند. آهن را می‌توان برای انتقال انرژی خورشیدی تولید شده در اسپانیا به کشورهای شمالی که نمی‌توانند به تنهایی انرژی پایدار کافی تولید کنند مورد استفاده قرار داد».
مایورال می‌گوید: «نکته مهم این است که به یک راه حل تکیه نکنیم. هیدروژن، انرژی‌های تجدیدپذیر و آهن. باید از همه منابع موجود استفاده کنیم و آهن به طور فزاینده‌ای یکی از آن منابع در دسترس به نظر می‌رسد».
به گزارش فرارو به نقل از ال پائیس، «کارمن مایورال گاستون» رئیس فرآیندهای شیمیایی و فناوری نانو در شورای ملی تحقیقات اسپانیا (CSIC) می‌گوید: «سوزاندن آهن مقدار انرژی مشابه سوزاندن زغال سنگ را تولید می‌کنند اما بدون ذره‌ای انتشار دی اکسید کربن زیرا آهن حاوی کربن نیست».
او می‌افزاید: «زمانی که آهن را می‌سوزانید چیزی که به دست می‌آورید یک محصول جانبی به نام اکسید آهن است. اگر اکسیژن را از آن اکسید آهن خارج کنید دوباره آهن دریافت می‌کنید. این یک فرایند مُدَوَر است: شما آهن را می‌سوزانید، اکسید آهن دریافت می‌کنید. شما اکسیژن را حذف می‌کنید و دوباره آهن دارید که آماده استفاده به عنوان سوخت است».
در نتیجه، استفاده از آهن به عنوان منبع انرژی نه تنها آسان به نظر می‌رسد بلکه ایده آل است. ممکن است در آینده نزدیک استفاده از آهن به عنوان منبع انرژی و سوخت به واقعیت تبدیل شود. دو پروژه پژوهشی مهم در اروپا در حال انجام است: سوخت آهن در هلند و «چرخه‌های پاک» در آلمان. پروژه هلندی پیشرفته‌ترین پروژه است و مدیر علمی آن «فیلیپ دی گوی» می‌گوید: «در سال ۲۰۲۴ میلادی می‌توانیم پودر آهن را از اکسید آهن در یک فرآیند کاملاً مُدَوَر و بدون انتشار به دست آوریم».تیم Iron Fuel چنین سیستمی را برای یک کارخانه آبجوسازی در هلند نصب و راه اندازی کرده است. اگرچه این یک سیستم کم مصرف می‌باشد اما ثابت کرد که واقعا کارآمد است.
«آندریاس درایزلر» سخنگوی تیم «چرخه‌های پاک» معتقد است که ما به زمانی که بتوانیم از آهن به عنوان سوخت استفاده کنیم بسیار نزدیک هستیم. او به «ال پائیس» می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که تنها چند سال با استفاده از آهن به عنوان ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر فاصله داریم.برای فرآیندهای صنعتی در مقیاس کوچک که حرارت مورد نیاز است تخمین می‌زنیم که آهن به عنوان سوخت در حدود سه تا پنج سال آینده در دسترس خواهد بود و برای نوسازی سیستم‌های در مقیاس بزرگ مانند نیروگاه‌ها ممکن است حدود ده سال زمان لازم باشد. برای دستیابی به این ضرب الاجل، آلمان پروژه بلندپروازانه چرخه‌های پاک» را با با بودجه ۱۲ میلیون دلاری ظرف مدت چهار سال راه اندازی کرده است».
درایزلر با اشاره به دو حوزه مورد توجه پژوهشگران هلندی و آلمانی می‌گوید: «ما هنوز به طور کامل فرآیندهایی را که طی اکسیداسیون آهن و کاهش اکسید آهن رخ می‌دهد درک نمی‌کنیم». هم چنین، پروژه‌های آنان به دنبال کاربردهای فوری پژوهش در بخش‌های صنعتی، اجتماعی، اقتصادی و سیاسی هستند.
از آنجایی که به نظر می‌رسد استفاده از آهن به عنوان سوخت و منبع ذخیره انرژی تجدیدپذیر به طور فزاینده‌ای قابل دوام است باید به بخشی جدایی ناپذیر از استراتژی کلی انتقال انرژی تبدیل شود. آهن فراوان است و حمل و نقل آن آسان می‌باشد. ایده استفاده از آن به عنوان سوخت غیرمعمول است زیرا اکثر مردم فکر نمی‌کنند که شما می‌توانید آهن را بسوزانید. اما آهن می‌سوزد و اولین ماده جامدی نیست که به عنوان سوخت استفاده می‌شود. زغال سنگ نیز یک سوخت جامد است و از مواد جامد برای روشن کردن کبریت‌ها و پرتاب موشک به فضا استفاده شده است.
«کارمن مایورال» می‌گوید: «آهن باید به صورت پودر باشد تا به عنوان سوخت استفاده شود. این یک پودر بسیار ریز است، مانند آرد، شبیه به پودر زغال سنگ که در نیروگاه‌های حرارتی استفاده می‌شود. چگالی انرژی آن ۱۱.۳ کیلووات ساعت است که برای مثال، از بنزین بالاتر است. اما چند مشکل نیز در آن وجود دارد مانند وزن آهن. برای تولید مقدار انرژی معادل، پودر آهن فضای کمتری را نسبت به بنزین اشغال می‌کند اما وزن آن تقریباً ۱۰ برابر بیش‌تر است. این بدان معناست که نمی‌توان آهن را به راحتی در خودرو یا برای گرمایش خانه مورد استفاده قرار داد. با این وجود، آهن برای نیروبخشی به نیروگاه‌های صنعتی و کشتی‌های بزرگ که هر دو تولید کنندگان آلاینده‌های سنگین هستند سوختی عالی محسوب می‌شود».
فرآیند چرخه‌ای استفاده از آهن به عنوان سوخت آن را برای ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر بسیار ارزشمند می‌سازد. هنگامی که آهن برای سوخت نیروگاه حرارتی یا کارخانه استفاده می‌شود باقیمانده اکسید آهن به تاسیساتی انتقال می‌یابد که در آنجا دوباره به آهن تبدیل می‌شوند. برای حذف اکسیژن از اکسید آهن و تبدیل آن به آهن باید از انرژی استفاده کرد. کارمن مایورال می‌افزاید: «با این وجود، اگر این انرژی از هیدروژن تجدیدپذیر تولید شده توسط انرژی خورشیدی به دست آید شما دایره‌ای با انتشار کربن صفر را کامل کرده‌اید و این دقیقا دستیابی به هدف مدنظر ماست».
«فیلیپ دی گوی» دانشمند هلندی می‌گوید: «آهن بهترین روش برای ذخیره و انتقال مقادیر زیادی انرژی تجدیدپذیر از کشورهایی است که می‌توان آن را ارزان تولید کرد. در ۲۰ یا ۳۰ سال آینده هلند تنها قادر خواهد بود ۲۰ درصد انرژی مورد نیاز خود را از منابع تجدیدپذیر تولید کند در حالی که اسپانیا و سایر کشورها ممکن است دارای مقادیر مازاد باشند. آهن را می‌توان برای انتقال انرژی خورشیدی تولید شده در اسپانیا به کشورهای شمالی که نمی‌توانند به تنهایی انرژی پایدار کافی تولید کنند مورد استفاده قرار داد».
مایورال می‌گوید: «نکته مهم این است که به یک راه حل تکیه نکنیم. هیدروژن، انرژی‌های تجدیدپذیر و آهن. باید از همه منابع موجود استفاده کنیم و آهن به طور فزاینده‌ای یکی از آن منابع در دسترس به نظر می‌رسد».
پربينندهترين مطالب و خبرها
