گسترش فناوری الکترولیز CO2 با چالش‌های متعددی همراه است که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، مقیاس‌پذیری و بهینه‌سازی فرآیندها در سطح صنعتی است. فناوری‌های الکترولیز نیاز به منابع عظیمی از انرژی دارند که باید از منابع تجدیدپذیر تأمین شود تا این فرآیند به‌طور کامل پایدار باشد
در مسیر دستیابی به تولید پایدار و خنثی‌سازی کربن، الکترولیز دی‌اکسید کربن (CO2) به عنوان یک فناوری تحول‌آفرین با پتانسیل بسیار بالا مطرح شده است. با استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر نظیر انرژی خورشیدی، بادی، و هسته‌ای یا ترکیب شبکه برق، فناوری الکترولیز CO2 امکان تبدیل دی‌اکسید کربن به واسطه‌های با ارزشی همچون مونوکسید کربن و هیدروژن را فراهم می‌کند. این واسطه‌ها به‌عنوان اجزای اساسی در بسیاری از کاربردهای صنعتی، به‌ویژه در توسعه سوخت‌های حمل‌ونقل مایع و سوخت‌های پایدار هواپیمایی کاربرد دارند.
روش‌های مختلف الکترولیز CO2
- الکترولیز در دمای اتاق
الکترولیز در دمای اتاق یکی از ساده‌ترین و کارآمدترین روش‌های تبدیل دی‌اکسید کربن به مونوکسید کربن است. این روش به‌دلیل نیاز کمتر به انرژی و استفاده از سیستم‌های ساده، در برخی کاربردهای صنعتی محبوب است. در این فرآیند، با عبور جریان الکتریسیته از CO2، مولکول‌های CO2 به مونوکسید کربن و اکسیژن تجزیه می‌شوند که می‌تواند به‌عنوان خوراک برای سایر فرآیندهای صنعتی استفاده شود.
- الکترولیز در دمای بالا
در روش الکترولیز در دمای بالا، از گرما برای افزایش سرعت واکنش‌ها و کاهش نیاز به انرژی الکتریکی برای تولید مونوکسید کربن استفاده می‌شود. این روش که عمدتاً در دماهای بیش از ۸۰۰ درجه سانتی‌گراد انجام می‌شود، با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، می‌تواند بازده بالایی داشته باشد و هزینه‌های تولید را کاهش دهد. از سوی دیگر، چالش اصلی این روش، نیاز به زیرساخت‌های پیچیده‌تر و هزینه بالاتر تجهیزات است.
- هم‌الکترولیز CO2 و آب
هم‌الکترولیز یکی دیگر از روش‌های کارآمد است که با استفاده همزمان از الکترولیز CO2 و آب، گاز سنتزی غنی از مونوکسید کربن و هیدروژن تولید می‌کند. این گاز سنتزی می‌تواند برای تولید سوخت‌های سنتزی، مواد شیمیایی یا هیدروکربن‌ها مورد استفاده قرار گیرد. از آنجایی که هم‌الکترولیز توانایی ترکیب واکنش‌های مختلف را دارد، این روش از نظر کارایی انرژی و بهره‌وری مواد اولیه، یکی از بهینه‌ترین روش‌ها به‌شمار می‌رود.
شرکت‌های پیشرو در توسعه الکترولیز CO2
- Haldor Topsøe
شرکت Haldor Topsøeیکی از پیشگامان در توسعه فناوری الکترولیز CO2 است که سیستم ™eCOs خود را با استفاده از فناوری سلول‌های الکترولیز اکسید جامد (SOEC) توسعه داده است. این شرکت با آغاز آزمایشات میدانی در سال ۲۰۱۷ با واحدهای نمایشی ۱۲ کیلوواتی در ایالات متحده، توانست بازده بالایی را از این سیستم‌ها به نمایش بگذارد. در سال ۲۰۱۹، این شرکت دو واحد ۳۰۰ کیلوواتی را به شرکت DeLille Oxygen Co عرضه کرد و در مسیر تجاری‌سازی بزرگ‌مقیاس این فناوری گام‌های مهمی برداشت.
- Sunfire
شرکت Sunfire نیز با حمایت دولت آلمان در پروژه Kopernikus P2X، یک واحد هم‌الکترولیز برای تولید گاز سنتزی با بازده بالا راه‌اندازی کرده است. این واحد با خروجی تا ۲۲۰ کیلووات و کارایی الکتریکی بیش از ۸۵ درصد، یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های هم‌الکترولیز در جهان به‌شمار می‌رود. Sunfire در حال کار بر روی گسترش مقیاس این فناوری و افزایش بازدهی آن است تا بتواند تولید سوخت‌های پایدار را در مقیاس صنعتی محقق سازد.
چالش‌ها و فرصت‌ها در مقیاس‌بندی الکترولیز CO2
گسترش فناوری الکترولیز CO2 با چالش‌های متعددی همراه است که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، مقیاس‌پذیری و بهینه‌سازی فرآیندها در سطح صنعتی است. فناوری‌های الکترولیز نیاز به منابع عظیمی از انرژی دارند که باید از منابع تجدیدپذیر تأمین شود تا این فرآیند به‌طور کامل پایدار باشد. از سوی دیگر، زیرساخت‌های لازم برای این فناوری‌ها باید به‌گونه‌ای توسعه یابند که امکان پذیرش این سیستم‌ها در صنایع مختلف فراهم شود.
به‌منظور حمایت از توسعه این فناوری‌ها، چارچوب‌های سیاستی و نظارتی مانند توافق‌نامه پاریس و سیستم تجارت انتشار گازهای گلخانه‌ای اتحادیه اروپا (ETS) نقشی کلیدی در تشویق صنایع به‌سمت فناوری‌های خنثی‌سازی کربن دارند. این چارچوب‌ها با اعمال جریمه برای صنایع با شدت کربن بالا و ارائه مشوق‌های مالی برای فناوری‌های پایدار، انگیزه‌های لازم برای سرمایه‌گذاری در این فناوری‌ها را فراهم می‌کنند.
از دیگر فرصت‌های کلیدی، افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکه‌های برق و تعهدات جهانی به هدف‌گذاری صفر خالص انتشار گازهای گلخانه‌ای تا سال ۲۰۵۰ است که باعث افزایش تقاضا برای راه‌حل‌های پایدار مانند الکترولیز CO2 می‌شود.
فناوری الکترولیز دی‌اکسید کربن (CO2) به‌عنوان یکی از نوآورانه‌ترین راه‌حل‌ها برای مقابله با تغییرات اقلیمی و تحقق اهداف کربن‌زدایی جهانی مطرح شده است. این فناوری، با تبدیل دی‌اکسید کربن به مواد شیمیایی با ارزش مانند مونوکسید کربن و هیدروژن، نقشی کلیدی در صنایع مختلف، به‌ویژه در تولید سوخت‌های پایدار، دارد. الکترولیز CO2 نه تنها به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند، بلکه با به‌کارگیری منابع انرژی تجدیدپذیر، اقتصادی و پایدار است.
با وجود پتانسیل‌های عظیم، مقیاس‌بندی این فناوری همچنان با چالش‌هایی روبه‌رو بوده که نیازمند زیرساخت‌های پیشرفته، سیاست‌های حمایتی و سرمایه‌گذاری‌های بزرگ است. چارچوب‌های بین‌المللی مانند توافق‌نامه پاریس و سیستم تجارت انتشار اتحادیه اروپا، نقش مهمی در تشویق صنایع به سمت فناوری‌های پایدار ایفا می‌کنند و تقاضای بیشتری برای این فناوری‌ها ایجاد می‌کنند. شرکت‌هایی مانند Haldor Topsøe و Sunfire، به‌عنوان پیشگامان این فناوری، گام‌های مهمی در راستای توسعه و تجاری‌سازی آن برداشته‌اند.
در این میان، موسسات مشاوره‌ای مانند سپینود شرق می‌توانند نقش بسیار مهمی در ارزیابی فرصت‌ها و چالش‌های این فناوری ایفا کنند. سپینود شرق با ارائه خدمات مشاوره تخصصی، مطالعات امکان‌سنجی و تحلیل بازار، به سرمایه‌گذاران و فعالان صنعتی کمک می‌کند تا با شناخت دقیق‌تری از فناوری الکترولیز CO2، به تصمیم‌گیری‌های استراتژیک و موفقیت‌آمیز در این حوزه دست یابند. در نهایت، با توجه به افزایش اهمیت پایدارسازی محیط‌زیست و الزام‌های جهانی برای کاهش انتشار کربن، همکاری با شرکت‌هایی مانند سپینود شرق می‌تواند راه‌گشای مسیرهای نوآورانه و سودآور در حوزه فناوری‌های سبز باشد.
تهیه شده در گروه مطالعات سپینود شرق
