دبي -محمد منصور
عرض الجناح السعودي في مؤتمر الأطراف في اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن تغير المناخ (COP 28)، في دبي، مجموعة من الابتكارات التقنية الرائدة التي تشكل خطوة جديدة نحو الاستدامة والتطور البيئي.
ومع تبني رؤية تحقيق التنمية المستدامة، والانتقال نحو مستقبل طاقوي أكثر نظافة، قدَّم الجناح السعودي ابتكارات متنوعة، منها: تطوير محرك يعمل بالهيدروجين.
محرك بلا انبعاثات
المحرك، الذي طوَّره علماء وباحثون في شركة "أرامكو" السعودية، يُشبه تماماً المحركات العادية التي تعمل بالوقود الأحفوري، لكن دون أيّ انبعاثات كربونية على الإطلاق.
وتعتمد محركات الاحتراق الداخلي التقليدية في المقام الأول على الوقود الأحفوري، مما يساهم بشكل كبير في انبعاثات الغازات الدفيئة وتلوث الهواء. ومع ذلك، تمثل محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية نقلة نوعية؛ حيث توفر خياراً أكثر نظافة وكفاءة لتوليد الطاقة.
يتمتع الهيدروجين، باعتباره حاملاً للطاقة، بخصائص فريدة تجعله وقوداً بديلاً جذَّاباً. وعند استخدامه في محرك الاحتراق الداخلي، يتحد الهيدروجين مع الأكسجين الموجود في الهواء في عملية تسمى "الاحتراق".
وعلى عكس الوقود التقليدي، فإن المنتج الثانوي الوحيد لاحتراق الهيدروجين هو بخار الماء، مما يجعله مصدر طاقة عديم الانبعاثات.
وبحسب الأوراق العلمية لهذا المحرك - اطلعت عليها "الشرق" - ينطوي المبدأ الأساسي لمحرك الاحتراق الداخلي للهيدروجين على خلط غاز الهيدروجين مع الهواء في أسطوانات المحرك. ويتم بعد ذلك إشعال هذا الخليط لتوليد الطاقة اللازمة لقيادة السيارة أو تشغيل الآلات.
وفي المحرك، الذي يعرضه الجناح السعودي، أُجْرِيَت تعديلات على تقنية الإشعال التقليدية لاستيعاب الخصائص المحددة للهيدروجين كوقود.
وتشمل مزايا محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية قدرتها على تقليل انبعاثات الكربون بشكل كبير، وتوفر انتقالاً ممكناً من المحركات التقليدية إلى البدائل الأنظف، دون الحاجة إلى بنية تحتية جديدة تماماً للتزود بالوقود، أو تغييرات واسعة النطاق في تصميم السيارة.
تحديات الاعتماد على المحركات الهيدروجينية
ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات في الاعتماد على نطاق واسع على محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية؛ حيث تمثل عملية إنتاج وتخزين وتوزيع الهيدروجين عقبات لوجستية يجب معالجتها. بالإضافة إلى ذلك، يعد التقدم في تصميم المحرك والمواد ضرورياً لتحسين الأداء وضمان معايير السلامة.
وقد جرَّب العديد من مصنعي السيارات والمؤسسات البحثية محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية، وأجروا تجارب واختبارات لتعزيز الكفاءة والموثوقية والقدرة على تحمل التكاليف.
ويتماشى تطوير محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية مع الجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ، وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري؛ فقد استثمرت دول، مثل اليابان وألمانيا، بكثافة في تكنولوجيا الهيدروجين بهدف إنشاء اقتصاد قائم على ذلك العنصر الكيميائي.
وبحسب أعضاء بالوفد السعودي المشارك في COP 28، فإن الاستثمار في الطاقة النظيفة والمتجددة يعكس التزام المملكة العربية السعودية بتطوير تقنيات جديدة تحمل معها الفوائد البيئية والاقتصادية.
مواد بناء غير تقليدية
في المعركة المستمرة ضد تغير المناخ، تشكل صناعة البناء والتشييد عقبة كبيرة؛ بسبب مساهمتها المتزايدة في انبعاثات الكربون العالمية.
فالخرسانة هي حجر الزاوية في البناء الحديث، ومصدر بارز لانبعاثات غازات الدفيئة. ومع ذلك، فإن التقدم في استخدام المكونات والمواد غير المعدنية داخل الخرسانة يوفر وسيلة واعدة للحد من أثرها البيئي.
تتكون الخرسانة التقليدية، بشكل أساسي، من الأسمنت، والرمل والحصى والماء. ويمثل إنتاج الأسمنت جزءاً كبيراً من البصمة الكربونية لصناعة البناء والتشييد. وتتضمن عملية تصنيع الأسمنت استهلاكاً كبيراً للطاقة، وتطلق كميات كبيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما يسهم في تغير المناخ.
ويعرض الجناح السعودي أفكاراً غير تقليدية للبناء، منها: استخدام مادة تُشبه "الفلين" كلبنات أساسية للبناء عوضاً عن استخدام الطوب الإسمنتي العادي.
وبحسب الأبحاث العلمية ذات الصلة، يُمكن تخفيض الانبعاثات الكربونية الناجمة عن استخدام الخرسانة التقليدية، بنسبة تقترب من 70% إذا ما تم استخدام تلك المواد في التشييد.
وتساهم المكونات، والمواد غير المعدنية في الخرسانة في خفض الكربون المتجسِّد، والذي يشير إلى إجمالي انبعاثات الكربون المرتبطة بإنتاج المادة، ونقلها، وتركيبها. بالإضافة إلى ذلك، تساعد هذه الابتكارات في تعزيز متانة وقوة وأداء الهياكل الخرسانية.
ويكتسب اعتماد ممارسات ملموسة مستدامة زخماً في جميع أنحاء العالم. وتؤيد الحكومات والمنظمات وأصحاب المصلحة في الصناعة شهادات ومعايير البناء الأخضر التي تشجع على استخدام مواد وتقنيات البناء الصديقة للبيئة.
ويقول باحثون سعوديون لـ"الشرق"، خلال مشاركتهم بمؤتمر المناخ في دبي، إنهم تمكنوا من بناء أكثر من 1500 منشأة باستخدام ذلك النوع من الطوب غير الخرساني.
وتعد الاستفادة من المكونات والمواد غير المعدنية في الخرسانة خطوة حاسمة نحو تحقيق ممارسات بناء أكثر استدامة. وتوفر هذه الابتكارات طريقاً لتقليل التأثير البيئي للخرسانة، وتخفيف انبعاثات الكربون، وتعزيز بيئة مبنية أكثر خضرة وأكثر مرونة.
كما يعد البحث المستمر، والتطوير والجهود التعاونية بين أصحاب المصلحة أمراً ضرورياً لمواصلة تطوير مثل هذه الحلول المستدامة ومواجهة التحديات من أجل صناعة بناء أكثر استدامة.
نظام لإزالة الكبريت من الوقود
في سعيها للحصول على طاقة أنظف، وتقليل الأثر البيئي، تعمل صناعة النفط والغاز بنشاط على استكشاف طرق مبتكرة للتخفيف من انبعاثات الكبريت. ومن بين هذه التقنيات، تبرز عملية "إزالة الكبريت التأكسدي"، المعزز بالموجات فوق الصوتية، كتقنية واعدة وفعَّالة لإزالة مركبات الكبريت من الوقود، مما يوفر حلاً مستداماً لمكافحة تلوث الهواء.
ويعرض الجناح السعودي تقنية جديدة، نفذها باحثون من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، لإزالة الكبريت من الوقود الثقيل.
تساهم المركبات المحتوية على الكبريت الموجودة في الوقود، مثل الديزل والبنزين، في تلوث الهواء عن طريق إطلاق ثاني أكسيد الكبريت عند حرقها. ولا يساهم هذا المركب في هطول الأمطار الحمضية فحسب، بل يشكل أيضاً مخاطر صحية خطيرة، مثل: مشكلات الجهاز التنفسي، بالإضافة إلى التدهور البيئي. ولذلك، أصبح تقليل محتوى الكبريت في الوقود أولوية لتلبية اللوائح البيئية الصارمة وتحسين جودة الهواء.
ويمثل إزالة الكبريت التأكسدي المعزز بالموجات فوق الصوتية ابتكاراً واعداً في السعي نحو الوقود الأنظف وتقليل الأثر البيئي.
ومع استمرار صناعة النفط والغاز في التركيز على الاستدامة، يحمل التقدم في هذه التكنولوجيا القدرة على إحداث ثورة في عمليات إزالة الكبريت من الوقود، والمساهمة في هواء أنظف، وتحسين الصحة العامة ومستقبل أكثر استدامة.
وبحسب باحث سعودي تحدث لـ"الشرق"، داخل الجناح السعودي في COP 28، تتضمن عملية إزالة الكبريت التأكسدي، المعزز بالموجات فوق الصوتية، تطبيق الموجات فوق الصوتية، بالتزامن مع عاملٍ مؤكسد لتحطيم مركبات الكبريت الموجودة في الوقود. وتعمل هذه العملية على تعزيز أكسدة مركبات الكبريت، مما يسهل إزالتها من خلال الاستخلاص أو تقنيات الفصل الأخرى.
وتخلق الموجات فوق الصوتية فقاعات تجويف في الوقود، مما يتسبب في تغيرات موضعية في الضغط، وإثارة مجهرية مكثفة. ويؤدي تأثير التجويف هذا إلى تعطيل المركبات المحتوية على الكبريت، مما يجعلها أكثر سهولة في الوصول إلى العوامل المؤكسدة للتفاعل. ويؤدي الجمع بين الموجات فوق الصوتية، والعوامل المؤكسدة، إلى تسريع عملية إزالة الكبريت، مما يحقق كفاءة أعلى مقارنة بالطرق التقليدية.
ومن ضمن المزايا الرئيسية لإزالة الكبريت التأكسدي، المعزز بالموجات فوق الصوتية، هي قدرتها على استهداف مركبات كبريتية معينة، دون التأثير، بشكل كبير، على جودة الوقود أو أدائه. بالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه التقنية في ظل ظروف معتدلة، مما يقلل من استهلاك الطاقة، ويقلل من توليد النفايات الثانوية.
وتتماشى تلك التقنية في صناعة النفط والغاز مع الجهود المبذولة لإنتاج وقود أنظف مع تلبية المعايير التنظيمية. كما توفر حلاً قابلاً للتطبيق لتقليل محتوى الكبريت في الوقود إلى مستويات منخفضة للغاية، مما يضمن الامتثال للوائح الانبعاثات الصارمة، بشكل متزايد، في جميع أنحاء العالم.
كما يمتد جانب الاستدامة لإزالة الكبريت التأكسدي، المعزز بالموجات فوق الصوتية، إلى إمكاناته للتطوير، والتكامل ضمن عمليات التكرير الحالية؛ فقدرته على التكيف مع أنواع الوقود المختلفة، وتوافقه مع البنية التحتية الحالية تجعله حلاً ممكنًا وفعالاً من حيث التكلفة للتطبيقات واسعة النطاق.
وأمام تحديات تحسين هذه التكنولوجيا، وتسويقها تجاريًا على نطاق صناعي؛ تستمر الجهود البحثية لتحسين الكفاءة، وقابلية التوسع، والجدوى الاقتصادية لإزالة الكبريت التأكسدي المعزز بالموجات فوق الصوتية، ومعالجة عوامل متنوعة، مثل: فعالية التكلفة، والاستقرار، والمعايير التشغيلية.
تصنيفات
