نقش قطران زغال سنگ خالص در فناوری سبز؟ 

قطران زغال سنگ و فناوری سبز را در یک جمله می شنوید، اکثر افراد در صنعت یا به تمسخر می گیرند یا کاملا گیج به نظر می رسند. من آن را دریافت می کنم. برای چندین دهه، قطران زغال سنگ، چسباننده، ستون فقرات تولید کربن سنتی، راز کثیف بوده است - شر ضروری برای آندها و الکترودها. داستان همه چیز در مورد دور شدن از پیش سازهای مبتنی بر فسیل بوده است. اما این چیزی است که ما اغلب در آن دیدگاه ساده انگارانه از دست می دهیم: نقش تار زغال سنگ خالص بحث سبز بودن خود مواد خام نیست. این در مورد کارایی، کاهش ضایعات و عملکردی است که در پایین دست در فناوری‌هایی که بدون شک بخشی از گذار سبز هستند را ممکن می‌سازد. این تفاوت ظریفی است که در صحبت های روابط عمومی گم می شود.

پیشروی سوء تفاهم شده

شفاف باشیم ما در مورد قطران خام و چند جزئی صحبت نمی کنیم. کلمه کلیدی است تار زغال سنگ خالص، به طور خاص زمین قطران زغال سنگ تصفیه شده (CTP) با ترکیب کنترل شده. اشتباه رایج این است که تمام پیش سازهای کربن با هم جمع می شوند. بیوپیچ‌ها امیدوارکننده هستند، اما قوام و ارزش کک‌سازی آن‌ها؟ هنوز یک قمار در مقیاس صنعتی است. میدان نفتی مسائل مربوط به نوسانات و عرضه خود را دارد. یک CTP با خلوص بالا نقطه شروع شناخته شده و قابل اعتمادی را ارائه می دهد. ساختار مولکولی آن، آن معطر بودن، در واقع یک مزیت برای ایجاد شبکه‌های کربنی منظم مورد نیاز در آندهای گرافیتی برای باتری‌های خودروهای الکتریکی است. بخش سبز زمانی شروع می شود که شما گزینه جایگزین را در نظر بگیرید: یک فرآیند کمتر کارآمد که به انرژی بیشتر نیاز دارد، رد بیشتر، و در نهایت، ردپای کربن بیشتر در واحد عملکرد.

من پروژه ای را به یاد می آورم که حدود پنج سال پیش، تلاش می کرد تا بخشی از CTP را با یک چسب جدید مشتق شده از زیستی برای الکترودهای گرافیتی جایگزین کند. نتایج آزمایشگاه زیبا بود. افزایش مقیاس تا اجرای آزمایشی در یک مرکز شریک یک فاجعه بود. چرخه پخت غیرقابل پیش بینی شد، تراکم محصول نهایی در همه جا بود و در نهایت با نرخ ضایعات 40 درصدی مواجه شدیم. انرژی هدر رفته در پخت آن بیلت های معیوب احتمالاً برای سال ها هرگونه مزیت زیست محیطی را از این ماده زیستی نفی کرده است. این یک درس سخت در کارایی سیستم بود. گاهی اوقات، مواد خام سبزتر به طور کلی منجر به فرآیند کثیف‌تر می‌شود.

اینجاست که شرکت‌هایی با تجربه عمیق علم مواد وارد می‌شوند. من مشخصات تولیدکنندگان قدیمی مانند شرکت Hebei Yaofa Carbon ، Ltd. (شما می توانید جزئیات آنها را در https://www.yaofatansu.com). تمرکز آنها بر مواد افزودنی کربن و الکترودهای گرافیت به قوام پیش ساز وابسته است. Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd.، به عنوان یک تولید کننده بزرگ کربن با بیش از 20 سال فعالیت در این بازی، درک می کند که خلوص و پایداری مواد اولیه قطران زغال سنگ آنها مستقیماً به عملکرد در محصول نهایی ترجمه می شود - پف کردن کمتر در طول گرافیتی شدن، رسانایی بهتر، طول عمر بیشتر. این طول عمر در یک EAF فولادسازی یا یک باتری لیتیوم یونی یک مزیت پایداری مستقیم است.

وابستگی پنهان فناوری سبز

به دو محرک بزرگ فناوری سبز نگاه کنید: برق رسانی حمل و نقل و ذخیره انرژی تجدیدپذیر. هر دو به شدت بر مواد کربنی پیشرفته تکیه دارند. بازار آند گرافیت در حال انفجار است. اما این گرافیت مصنوعی از کجا می آید؟ یک مسیر اصلی از طریق گرافیتیزه کردن کک سوزنی است که خود از آن تولید می شود... درست حدس زدید. تار زغال سنگ یا جریان های نفتی فشار برای ظرفیت بالاتر، شارژ سریع تر - فشار زیادی بر ساختار آند وارد می کند. یک کک خالص‌تر و سازگارتر می‌تواند نقص‌های کمتری داشته باشد و سینتیک‌های بین‌افزایی یون لیتیوم را بهتر ارائه دهد. این یک ماده توانمند است، نه سرفصل.

سپس جنبه کمتر جذاب وجود دارد: رسانا مواد افزودنی کربن. چیزهایی مانند کربن سیاه برای کاتدهای Li-ion یا عوامل رسانا برای ابرخازن ها. برخی از بالاترین عملکردها از فرآوری تخصصی قطران به دست می آیند. آنها رسانایی را در حداقل بارها بهبود می بخشند، به این معنی که شما از مواد فعال کمتری استفاده می کنید، چگالی انرژی را افزایش می دهید. باز هم، این یک ضرب کننده نیرو برای کارایی دستگاه سبز است. من دیده ام که سازندگان سلول های باتری به منبع لیتیوم وسواس دارند اما افزودنی کربن را به عنوان یک کالا در نظر می گیرند. اشتباه بزرگ تغییرات 2 درصدی در ساختار افزودنی می تواند طول عمر چرخه را کاهش دهد.

ما همچنین با استفاده از جریان های قیر بازیافت شده از سایر صنایع آزمایش کردیم. ایده طلای اقتصاد دایره ای بود. واقعیت یک کابوس فیلتراسیون و تصفیه برای حذف آلاینده های فلزی بود که سلول باتری را مسموم می کرد. هزینه رسیدن آن به مشخصات خالص بالاتر از شروع با یک ماده اولیه بکر و کنترل شده بود. بلعیدن این قرص سخت است، اما هر مسیر بازیافتی بلافاصله از نظر فنی یا اقتصادی قابل دوام نیست. اولویت باید عملکرد و قابلیت اطمینان فناوری سبز نهایی باشد.

موانع عملی در زنجیره تامین

در مورد تار زغال سنگ خالص فقط یک مشکل شیمی نیست؛ این یک پازل تدارکات و منبع یابی است. عرضه در حال فشرده شدن است. با کاهش عملیات کک سازی سنتی در برخی مناطق، تامین جریان ثابت از قطران با کیفیت بالا یک نگرانی واقعی است. این نوسان، مطمئناً به نوآوری می‌افزاید، اما خطر کاهش کیفیت را نیز به دنبال دارد. من محموله‌هایی داشته‌ام که محتوای نامحلول در کینولین (QI) از مشخصات خارج شده بود و کل فرآیند آغشته‌سازی دسته‌ای از الکترودهای UHP را از بین برد. روزهایی از زمان تولید از دست رفت.

به همین دلیل است که یکپارچگی عمودی یا روابط بسیار محکم با تامین کنندگان اهمیت دارد. تولیدکننده‌ای که مواد اولیه خود را از مرحله کوره کک کنترل می‌کند یا عمیقاً درک می‌کند، یک مزیت بزرگ دارد. آنها می توانند بررسی های کیفیت را زودتر اجرا کنند، پارامترهای پالایش را تنظیم کنند و از آن اطمینان حاصل کنند تار زغال سنگ خالص خروجی واقعاً برای هدف مناسب است. اگر به دنبال گران‌قیمت هستید، این چیزی نیست که بتوانید فقط از یک بازار نقدی خرید کنید الکترودهای گرافیتی یا حق بیمه مواد افزودنی کربن بازار وب سایت Hebei Yaofa Carbon به بیش از 20 سال تجربه تولید اشاره می کند. در این زمینه، این تجربه احتمالاً به این معنی است که آنها چندین مشکل عرضه را پشت سر گذاشته اند و خطوط لوله پیش ساز خود را تثبیت کرده اند، که برای تامین مواد با فناوری سبز قابل مذاکره غیرقابل مذاکره است.

سردرد دیگر انتشار گازهای گلخانه ای است. VOC ها از زمین در طول کربنیزاسیون یک چالش زیست محیطی مشروع هستند. نقش سبز در اینجا از خود تار به فناوری که حاوی و درمان آن انتشارات است تغییر می کند. سیستم‌های جمع‌آوری و احتراق دود پیشرفته، که گرمای تلف شده را به انرژی فرآیندی برمی‌گرداند - این همان جایی است که تمرکز زیست‌محیطی فعلی برای فرآیندهای مبتنی بر قیر به درستی نهفته است. این یک تحول سرمایه‌گذار اما حیاتی است.

آینده: پل، نه مقصد

بنابراین، است تار زغال سنگ خالص آینده مواد با فناوری سبز؟ نه، و من کسی را در تحقیق و توسعه نمی شناسم که فکر کند چنین است. این یک پل حیاتی است. نقش آن فراهم کردن مواد کربنی قابل اعتماد و با کارایی بالا است که برای افزایش مقیاس فناوری‌هایی مانند خودروهای برقی و ذخیره‌سازی شبکه‌ای امروزه مورد نیاز است، در حالی که نسل بعدی پیش‌سازهای کاملاً پایدار (مبتنی بر پایه زیستی، کربن بازیافتی و غیره) توسعه یافته و مهم‌تر از همه، در مقیاس میلیون تنی به اثبات رسیده است.

تحقیق شدید است. زمین مشتق شده از لیگنین، از پلاستیک های زباله از طریق تجزیه در اثر حرارت. اما هر بار که به دیتا شیت ها نگاه می کنم، سؤالات یکسان است: آیا می توانید هر ماه 10000 تن از آن را با همان مشخصات بسازید؟ هزینه هر تن در مقایسه با افزایش عملکرد چقدر است؟ آیا ناخالصی های جدیدی وارد می کند؟ ما هنوز آنجا نیستیم رها کردن سیستم فعلی قبل از آماده شدن سیستم جدید، خود انتقال سبز را متوقف می کند.

بنابراین، عملی ترین استراتژی سبز در حال حاضر، به حداکثر رساندن کارایی در هر مرحله از استراتژی موجود است تار زغال سنگزنجیره محصول به کربن این به معنای سرمایه‌گذاری در پالایش برای دریافت خالص‌ترین مواد اولیه، بهینه‌سازی کوره‌های پخت و گرافیتی‌سازی برای بهره‌وری انرژی، و رساندن طول عمر محصول به حد مجاز است. یک الکترود UHP که 20 درصد بیشتر در یک کوره قوس دوام می آورد، مقادیر زیادی انرژی و مواد خام را به ازای هر تن فولاد تولید شده ذخیره می کند. این یک تأثیر سبز ملموس است که توسط ماده ای که اغلب خیلی سریع از آن بد جلوه می کنیم فعال می شود.

نتیجه گیری بدون تعظیم

هیچ نتیجه گیری دقیقی در اینجا وجود ندارد. به هم ریخته است نقش در ظاهر متناقض اما در سنگرها منطقی است. تار زغال سنگ خالص، این ماده صنعتی قدیمی، در حال حاضر یک عامل ضروری برای فناوری هایی است که هدف آنها جابجایی سیستم های صنعتی قدیمی است. ارزش محیطی آن غیرمستقیم و سیستمیک است - در کارایی و عملکردی که به برنامه نهایی اعطا می کند، یافت می شود. نادیده گرفتن این نکته ظریف، و اصرار برای جایگزینی زودهنگام آن بر اساس اپتیک به تنهایی، می تواند آسیب بیشتری به سرعت نوآوری وارد کند. تمرکز باید بر روی منبع‌یابی مسئولانه، بهینه‌سازی فرآیند بی‌امان، و برخورد با این مواد کربنی نه به عنوان کالا، بلکه به عنوان اجزای مهندسی دقیق آینده فناوری سبز ما باشد. کار، مثل همیشه، در جزئیات ریز است.