به نقل از «فرارو»

به عصر آهن جدید خوش آمدید!

تاریخ انتشار: ۲۳ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۰۱۷۶۵۴

فرارو- 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.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

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».

منبع: فرارو

کلیدواژه: انرژی آهن عنوان سوخت ذخیره انرژی اکسید آهن

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۰۱۷۶۵۴ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

دست یاری صنعت هسته‌ای به صنعت نفت

وزارت نفت و سازمان انرژی اتمی ایران، به‌عنوان صنایع حیاتی در کشور، اوایل این هفته تفاهم‌نامه امضا کردند تا از دستاوردهای یکدیگر به‌صورت متقابل بهره‌ ببرند اما در این میان شاید برای خیلی از مردم این سؤال پیش بیاید که به‌واقع این دو صنعت چه کمکی می‌توانند به‌ یکدیگر کنند؟

یکی از مدیران صنعت هسته‌ای که روزگاری در زمان جنگ تحمیلی سکان وزارت نفت را در دست داشت و نقش اساسی نیز در رشد سال‌های اخیر سازمان انرژی اتمی ایفا کرد، غلامرضا آقازاده، از مدیران موفق وزارت نفت است. ارتباط این دو صنعت راهبردی در ایران از دیرباز به‌دلیل حضور وی وجود داشته است، اما به نظر می‌رسد در دولت سیزدهم این ارتباط رشد و ارتقا خواهد یافت. یکی از نشانه‌های آن هم امضای تفاهم‌نامه جامع همکاری‌های دو مجموعه با یکدیگر است. شاید در جامعه، صنعت هسته‌ای محدود به چرخه سوخت هسته‌ای و نیروگاه‌های اتمی تلقی شود، به همین دلیل در این نوشتار تلاش می‌شود کاربردهای صنعت هسته‌ای در صنعت نفت به‌صورت خلاصه بیان شود.

شرح و بسط علمی تفاهم‌نامه اخیر بین این دو صنعت بزرگ کشور در فرصتی دیگر و در مجامع علمی و صنعتی باید در دستور کار دو طرف باشد. بی‌شک مهم‌ترین نقش انرژی هسته‌ای در جهان امروز، تولید برق هسته‌ای است که به‌صورت میانگین حدود ۱۰درصد برق جهان را تأمین می‌کند. متأسفانه کشور ما در این شاخص با میانگین جهانی فاصله دارد، که امید است با اقدام‌های در حال انجام سازمان انرژی اتمی، در سال‌های آینده کمتر شود. باید توجه داشت که به‌ دلیل ناترازی برق در سال‌های اخیر، دولت صنایع بزرگ را به‌سمت مشارکت در تأمین برق مورد نیاز خود سوق داده است.

همچنین، از محل صرفه‌جویی ناشی از مصرف سوخت فسیلی، مشوق‌هایی برای نیروگاه‌های تولیدکننده برق پاک و سایر صنایع قرار داده شده است که در هر دو زمینه، وزارت نفت می‌تواند کمک شایانی به توسعه برق هسته‌ای کند. رادیوایزوتوپ‌ها به‌دلیل خواص خود نقش بارزی در صنعت ابزار دقیق و سنجش‌گرها دارند و به همین دلیل رادیومتریک و ابزار دقیق هسته‌ای یکی از مهم‌ترین زمینه‌های کاربرد فناوری هسته‌ای در صنعت نفت است. سازمان انرژی اتمی در این زمینه فعالیت موفق و بسیار پرثمری از سال‌های دور داشته و بسیاری از صنایع را از واردات این تجهیزات بی‌نیاز کرده است.

چاه‌پیمایی و اکتشاف مخازن نفت و گاز، ردیابی سیال با مواد نشان‌دارشده با رادیوایزوتوپ‌ها و نشت‌یابی با رادیوایزوتوپ‌ها ازجمله نشت‌یابی خطوط لوله زیرزمینی نفت، ضخامت‌سنجی، تشخیص عیوب به روش رادیوگرافی، جریان‌سنج/غلظت‌سنج دوفازی، سطح‌سنج و ارتفاع‌سنج هسته‌ای نقطه‌ای و پیوسته مخازن به‌ویژه در سیالات دوغابی و تشخیص سطوح مرزی، چگالی‌سنج هسته‌ای، چگالی – سطح‌سنج هسته‌ای، رسوب‌سنج هسته‌ای برای اندازه‌گیری آنلاین و غیرمخرب ضخامت رسوبات درون خطوط لوله، بازرسی برای تشخیص عیوب ساختاری یا عملکردی برج‌های فرایندی با گاما اسکن، تصویربرداری نوترونی از اجزای داخلی قطعات و درکل بسیاری از آزمون‌های غیرمخرب، از موارد در حال انجام در این حوزه است.

از خدمات جانبی واحدهای مختلف این سازمان در این بخش می‌توان به تولید چشمه‌های رادیواکتیو مورد نیاز دستگاه‌های مختلف از نوع نقطه‌ای و میله‌ای، خدمات پسمانداری برای مراقبت از چشمه‌های رادیواکتیو استفاده‌شده، تولید چشمه‌های مورد استفاده در کالیبراسیون و تعمیرات و استانداردسازی تجهیزات ابزار دقیق پرتوی اشاره کرد.

از دیگر کاربردهای فناوری هسته‌ای در صنعت نفت و دیگر صنایع وابسته می‌توان به کاربرد پرتوها در تبدیل مواد یا بهبود خواص مواد اشاره کرد. ازجمله این موارد می‌توان شیرین‌سازی میعانات خام ترش، کراکینگ مشتقات نفتی سنگین و تبدیل به نفت سبک، ارتقای خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها، و استحصال سوخت از پسماندهای پلاستیک به روش پیرولیز حرارتی - پرتوی را نام برد.

یکی دیگر از زمینه‌های کاری سازمان انرژی اتمی و صنعت هسته‌ای، کار روی انواع ایزوتوپ‌ پایدار ازجمله آب‌ سنگین است. استفاده از اکسید دوتریوم (آب سنگین) به‌عنوان ردیاب در صنایع بالادستی و مخازن و چاه‌های نفت و گاز، شناسایی هویت سیالات (Finger Printing) میدان‌های نفتی منتخب با استفاده از آنالیز غنای ایزوتوپ‌های پایدار سیالات مخزنی (آب و نفت) میدان‌های نفتی و آنالیز ایزوتوپی ایزوتوپ‌های پایدار سبک (هیدروژن، اکسیژن، کربن، نیتروژن و گوگرد) ازجمله خدمات قابل ارائه در این بخش است.

فناوری پلاسما از دیگر زمینه‌های فعالیت در صنعت هسته‌ای به‌ شمار می‌رود که در سال‌های اخیر با اقبال دوچندان همراه شده است و ازجمله کاربردهای آن در صنعت نفت می‌توان به ساخت مشعل و چشمه پلاسمایی، ازدیاد برداشت نفت با استفاده از فناوری پلاسما، امحای پسماندها به کمک زباله‌سوز پلاسمایی و گوگردزدایی از ترکیبات نفتی اشاره کرد. شایان ذکر است که برخی از موارد بالا در مرحله تحقیقاتی است.

وزارت نفت در حوزه اکتشاف چاه‌های نفت و گاز و سازمان انرژی اتمی در حوزه اکتشاف و استخراج اورانیوم و دیگر عناصر پرتوزا نقشی بی‌بدیل و منحصربه‌فرد دارند. تجربه ممتد چنددهه‌ای هر دو سازمان در این حوزه، کمک شایانی به طرف مقابل است. تبادل گزارش و نتایج مطالعات زمین‌شناسی، اطلاعات ژئوفیزیک هوابرد و ژئوفیزیک زمینی شامل مغناطیس‌سنجی، ثقل‌سنجی، تبادل اطلاعات در زمینه مطالعات انجام‌شده روی شیل‌های سیاه (Black Shale) و حضور عناصری ازجمله وانادیوم، مولیبدن و نیکل و اورانیوم در این مناطق و تبادل نتایج و اطلاعات چاه‌پیمایی، از ضروری‌ترین حوزه‌ها برای هم‌افزایی این دو سازمان خواهد بود.

در زمینه محیط‌زیست، فناوری هسته‌ای با تصفیه پساب‌ها و کاهش آلاینده‌های پساب‌های پتروشیمی ازجمله کاستیک مستعمل، با استفاده از پرتودهی و فناوری پلاسما می‌تواند کمک شایانی به صنعت نفت کند. همچنین، سازمان انرژی اتمی به‌دلیل نیاز به ساخت تجهیزات با کاربرد در اتمسفر خلأ، تجربه مناسبی در این زمینه از جمله ساخت انواع شیرآلات خلأ و فشارسنج خلأ خازنی نیز دارد.

وانگهی باید به نقش تنظیم‌گری سازمان انرژی اتمی و مرکز نظام ایمنی هسته‌ای آن در حوزه کنترل پرتوگیری مردم و کارکنان نیز اشاره کرد. باید توجه داشت که مواد پرتوزای طبیعی در تمام فرایندهای اکتشافی نفتی و غیرنفتی همراه مواد در پوسته زمین حضور دارند و با استخراج مواد، کارکنان و دیگر مصرف‌کنندگان در معرض این عناصر پرتوزا خواهند بود. مرکز نظام ایمنی هسته‌ای ایران با چند دهه فعالیت در این بخش می‌تواند در زمینه بررسی سطح پرتودهی و پرتوزایی، مدیریت پسماندهای حاوی مواد پرتوزای طبیعی، مشاوره، آموزش ضوابط، تنظیم دستورعمل‌ها و دیگر موارد کمک‌کار صنعت نفت باشد.

جواد اصغری