الطاقة
إدارة الميثان – من تعدين البيتكوين إلى إنتاج وقود طائرات مستدام
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
تحويل الميثان من قنبلة مناخية إلى مورد
Methane (CH4)، المكوّن الرئيسي للغاز الطبيعي، هو غاز دفيئة (GHG) أقوى بـ 28 مرة من CO2. لذا، يمكن لانبعاثات الميثان أن تسرّع الاحترار العالمي على المدى القصير. الخبر “الجيد” الوحيد هو أنه يبقى 12 سنة في الغلاف الجوي بدلاً من قرون للـ CO2.
ولكن حتى عندما يُدمّر أخيراً في الطبقة العليا من الغلاف الجوي، فإنه لا يزال يسبب تأثير الدفيئة من خلال تحوله إلى CO2.
لذلك فإن انبعاثات الميثان مهمة بقدر ما، إن لم تكن أكثر أهميةً، من انبعاثات CO2 عندما يتعلق الأمر بالمناخ، مما يجعله أحد أهم غازات الدفيئة.
المصدر: EPA
يُنتج الميثان من العديد من المصادر، كثير منها مرتبط مباشرةً بالأنشطة البشرية.
الأول هو الوقود الأحفوري، حيث تُعد تسريبات الغاز الطبيعي المصدر الأساسي، بالإضافة إلى تسريبات من مناجم الفحم ومكامن النفط.
مصدر آخر هو الزراعة، التي تحدث عندما يتخمّر المادة العضوية في غياب الأكسجين. يحدث هذا في الغالب في الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة مثل الأبقار والأغنام والماعز (التخمّر المعوي). ومع ذلك، يمكن أن يحدث أيضاً في حقول الأرز المغمورة وأي كومة من المادة العضوية ذات التهوية الضعيفة.
أخيراً، مصدر رئيسي آخر هو مكبات النفايات، التي تحتوي على كميات هائلة من المادة العضوية المدفونة التي تتحلل إلى ميثان. محطات معالجة مياه الصرف الصحي هي مصدر مشابه آخر للمادة العضوية التي ستنتج غازاً حيوياً إذا تُركت دون معالجة.
المصدر: EPA
قد يكون الميثان مشكلة أكبر بسبب “جليد النار”، وهو شكل من الميثان المتجمد صلباً (هيدرات الميثان) الموجود في أعماق المحيط، بالإضافة إلى رواسب الميثان المحبوسة في الجليد في القطب الشمالي.
يمكن أن يؤدي الاحترار المناخي إلى زعزعة استقرار هذه المخزونات الطبيعية من الميثان، مما يسبب مزيداً من الانبعاثات، ومزيداً من الاحترار، ومزيداً من الزعزعة، في حلقة تغذية راجعة كارثية. ناقشنا هذا الموضوع بمزيد من التفصيل في “إدارة الميثان قد تكون المفتاح لتحقيق أهداف المناخ – من أين يأتي وما الذي يُجرى حيال ذلك؟”.
لكن لا ينبغي أن يكون هذا كله تشاؤماً. الميثان هو مورد طاقة قيم ومصدر قوي للمواد العضوية التي يمكن استخدامها لأغراض صناعية.
طريقة جديدة تم اكتشافها مؤخراً قد تساعد حتى في تحويل الميثان من مكبات النفايات إلى وقود طائرات مستدام.
من النفايات إلى وقود الطائرات
قضية رئيسية في استغلال الغاز الحيوي هي أنه يتطلب أحد الخيارين التاليين:
- بناء شبكة أنابيب واسعة لنقله إلى المراكز الصناعية والحضرية من أجل استبدال الغاز الطبيعي المستخرج من الوقود الأحفوري.
- إيجاد طريقة لاستخدامه في الموقع.
هذا القيد ناتج عن أن الغاز الحيوي متقلب جداً، ولا يمكن نقله بهذه الصيغة بسهولة على مسافات طويلة. إنه هيدروكربون مختلف تماماً بسلاسل أطول (مثل النفط) يمكن نقله بسهولة في شكل سائل أكثر كثافة.
وبالتوازي، بعض القطاعات الاقتصادية يصعب تحييدها، مثل الطيران، الذي لا يزال يعتمد 100% على الهيدروكربونات السائلة لتوفير وقود كافٍ لتشغيل الطائرات.
لذلك من المنطقي جمع الغاز الحيوي من مكبات النفايات ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي وتحويله إلى وقود طائرات قيم.
ناقشنا الغاز الحيوي وكيف يُستغل حالياً في مقالتنا “الغاز الحيوي الصديق للبيئة – أفضل 5 أسهم للميثان الحيوي”.
البلازما لإنتاج وقود الطائرات
اكتشف باحثون في جامعة سيدني بأستراليا وجامعة شيان جياتونغ في الصين طريقة لتحسين طريقة تستخدم الميثان، تُدعى البلازما غير الحرارية الجوية (NTP). إحدى المزايا الكبيرة لهذه الطريقة هي أنها يمكن أن تأخذ CO2 والميثان وتحوّلهما إلى هيدروكربونات مفيدة في درجة حرارة الغرفة، مما يقلل بشكل كبير من رأس المال المطلوب وتعقيد المشروع.
المشكلة في الـ NTP هي أنه قادر فقط على إنتاج مركبات هيدروكربونية بسيطة مثل حمض الفورمك (HCOOH)، الإيثanol (CH3CH2OH)، الأيزوبروبانول (CH3CHOHCH3)، وحمض الخليك (CH3COOH).
في منشور علمي بعنوان “الهيدروكربونات طويلة السلسلة من تحويل الغاز الحيوي باستخدام البلازما غير الحرارية”، نُشر في مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية، أعلن الباحثون أنهم نجحوا في توليد هيدروكربونات أكثر تعقيداً باستخدام طريقة الـ NTP.
المصدر: JACS
اكتشفوا أنه عندما تُطبق الـ NTP على مزيج غازي غني بالميثان وفقير بـ CO2، فإن النتيجة النهائية تحتوي على هيدروكربونات أكثر تعقيداً بكثير. كما ينتج منتجات غازية، أساساً غاز التوليف (Syngas) (H2 و CO)، بالإضافة إلى كحوليات وأحماض سائلة.
غاز التوليف هو المادة الخام الأساسية لمعظم الصناعات البتروكيميائية. يمكن تحويل المنتجات المؤكسجة، مثل الكحوليات والأحماض الكربوكسيلية، إلى هيدروكربونات مشبعة طويلة السلسلة أيضاً.
المصدر: JACS
وبالتالي، يمكن تحويل معظم الميثان (الغاز الحيوي) من المكبات إلى مواد خام بتركيبة بترولية وكحوليات سائلة طويلة السلسلة تُستخدم لإنتاج وقود الطائرات.
عملية فعّالة وصديقة للبيئة
الكرزة على الكعكة هي أنه من خلال التحكم في تركيز الميثان، تمكن الباحثون من التحكم في تركيبة المنتج النهائي.
لذلك يمكن تحسين العملية أكثر للحصول على الهيدروكربون الدقيق الذي نحتاجه لإنتاج وقود طائرات محايد للكربون من انبعاثات الميثان.
نظرًا لأن الـ NTP يخلق بلازما في ظروف جوية، فإنه لا يتطلب حرارة أو ضغط. هذا يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، مما يعني أن العملية يمكن أن تُشغل بالكامل بواسطة مصادر الطاقة المتجددة.
نهاية نفايات الميثان
هذا الاستخدام الجديد للبلازما لتحويل الميثان إلى وقود طائرات هو أحد العديد من الابتكارات التي تسعى لاستغلال الميثان الذي كان يُهدر حتى الآن.
مثال آخر على مثل هذا الابتكار هو كيفية استخدام الميثان النفايات لتعدين البيتكوين. هذا الأمر ذو صلة خاصةً بالميثان القادم من مصادر مثل آبار النفط النائية أو مناجم الفحم. عادةً ما يُحرق هذا النوع من الميثان، فيُهدر طاقته وتُرسل كميات كبيرة منه إلى الغلاف الجوي دون احتراق.
هذا يُظهر كيف أن الانتقادات قصيرة الأمد للابتكارات، مثل استهلاك الطاقة للبيتكوين والعملات الرقمية، أو استحالة جعل وقود الطائرات “أخضر”، غالباً ما تكون ضيقة النظر ولا تأخذ في الاعتبار إمكانية التآزر بين التقنيات الجديدة.
شركات استغلال الميثان
1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)
تتخصص Greenlane في تحسين الغاز الحيوي، أي عملية إضافة توليد الغاز الحيوي إلى المنشآت القائمة مثل محطات معالجة مياه الصرف أو المكبات. مع 140 نظاماً مُنَشَّأ حول العالم، هي الشركة رقم 1 في هذا القطاع.
المصدر: Greenlane
تتفوق Greenlane كثيراً على منافسيها من حيث إجمالي حجم الغاز الحيوي المُنتج بآلاتها، حتى أمام عمالقة صناعيين مثل Air Liquid. ومن الجدير بالذكر أن باستثناء Air Liquid وWartsila (الذين يُعد الغاز الحيوي جزءاً صغيراً من نشاطهما الكلي)، فإن أكبر منافسي Greenlane مثل Prodeval وDMT أو Bright biomethane غير مدرجة في البورصات.
المصدر: Greenlane
توفر الشركة 3 تقنيات مختلفة لإنتاج الغاز الحيوي (الأغشية، الغسل بالماء، وامتصاص ضغط التبديل PSA)، والتي تُعد الأنسب حسب الظروف المحلية ونوع المادة الأولية. يتيح ذلك إزالة الملوثات من الغاز مثل النيتروجين، CO2، الأكسجين، أو الشوائب السامة المحتملة.
في سبتمبر 2023، أطلقت Greenlane خط إنتاج جديد مع تصاميم جاهزة لكل قطاع من قطاعات توليد الغاز الحيوي (مخلفات قصب السكر، المكبات، الروث، إلخ).
إنها المزود الوحيد القادر على تقديم جميع الحلول الثلاثة، مما يجعلها خياراً جيداً للعملاء الذين يرغبون في تبني التقنية الأنسب لظروفهم الفريدة.
المصدر: Greenlane
قطاع نمو رئيسي للشركة سيكون البرازيل (قوة زراعية عالمية)، حيث وقعت مؤخرًا اتفاقية لإنشاء إنتاج صناعي واسع النطاق.
تم توقيع الاتفاقية مع ZEG Biogás، المملوكة بنسبة 50% لشركة VIBRA، التي كانت سابقاً وحدة توزيع الوقود التابعة لشركة Petrobras، الشركة الوطنية للنفط. الهدف هو الوصول إلى إنتاج في أكثر من 75 موقعاً خلال 5 سنوات.
وبما أنها ليست منتجاً للغاز الحيوي، بل بائع للآلات التي تُنتج الغاز الحيوي، يجب النظر إلى Greenlane كسهم “المعولبة” (pick and shovel)، حيث يعكس مبيعاتها وتيرة تبني حلول الغاز الحيوي عالمياً. وهي أكبر شركة مدرجة في هذا المجال.
كشركة متخصصة في حلول الهندسة لجمع الغاز الحيوي، ستستفيد Greenlane بشكل كبير من التحسينات المستمرة في تحقيق الدخل واستخدام هذا المورد. يمكنها الحصول على الغاز الحيوي ليس فقط من المكبات بل أيضاً من المواقع الزراعية الكبيرة، مما يسمح لها بتغطية 2 من أصل 3 مصادر رئيسية لانبعاثات الميثان.
2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)
تبيع وتنتج BioKraft الغاز الحيوي في السويد (230 GWh من الغاز الحيوي وbioLNG)، والنرويج (155 GWh من bioLNG) وكوريا الجنوبية (60 GWh من الغاز الحيوي المضغوط).
في أبريل 2023، قررت الشركة دخول السوق الألمانية مع توليد مستقبلي قدره 240 GWh في مشروعين من المقرر الانتهاء منهما في 2025.
لديها إجمالي 875 GWh من الغاز الحيوي و825 GWh من bioLNG في مشاريع جديدة قيد التنفيذ، من المخطط الانتهاء منها بحلول 2025-2026.
سيُرفع هذا السعة الإنتاجية الحالية من 445 GWh إلى 1,200 GWh بحلول 2026. الهدف طويل الأمد للشركة هو الوصول إلى إجمالي 3 TWh (3,000 GWh) بحلول 2030. تقريباً جميع المشاريع الجديدة ستزود مادتها الأولية من الروث والنفايات الزراعية.
المصدر: Biokraft
عانت الشركة من بعض الخسائر نتيجة انخفاض أسعار بيع الطاقة والغاز في الربعين الأخيرين، خاصةً في الدول الإسكندنافية. وهذا يجعل الشركة جزئياً رهاناً على انتعاش أسعار الغاز الأوروبية.
يمكن لاحقاً استغلال إمدادات الميثان هذه مع البلازما لإنتاج وقود الطائرات أو غاز التوليف، مما يحسّن ربحية هذه العمليات.
بينما تسعى الشركة إلى تحقيق أهداف نمو طموحة وتواجه حاليًا عدم الربحية، تُعد Biokraft الخيار الأنسب للمستثمرين المستعدين لتحمل المخاطر والرهان على تحول الشركة، جزئياً بفضل دخولها السوق الألمانية وربما تحول سوق الغاز الأوروبي ككل.
