תפקידה של זפת פחם טהור בטכנולוגיה ירוקה? 

אתה שומע זפת פחם וטכנולוגיה ירוקה באותו משפט, רוב האנשים בתעשייה או לועגים או נראים מבולבלים לחלוטין. אני מבין את זה. במשך עשרות שנים, זפת זפת פחם, המקשר, עמוד השדרה של ייצור הפחמן המסורתי, היה הסוד המלוכלך - הרוע ההכרחי לאנודות ואלקטרודות. הנרטיב עוסק כולו בהתרחקות ממבשרים מבוססי מאובנים. אבל הנה הדבר שאנו מפספסים לעתים קרובות בהשקפה פשטנית זו: התפקיד של זפת פחם טהורה לא עוסק בחומר הגלם עצמו שהוא ירוק; מדובר ביעילות, הפחתת הפסולת והביצועים שהיא מאפשרת במורד הזרם בטכנולוגיות שהן באופן חד משמעי חלק מהמעבר הירוק. זה ניואנס שהולך לאיבוד בדיבור יחסי ציבור.

המבשר הלא מובן

בואו נהיה ברורים. אנחנו לא מדברים על הזפת הגסה, מרובת הרכיבים. מילת המפתח היא זפת פחם טהורה, זפת זפת פחם מזוקקת במיוחד (CTP) עם הרכב מבוקר. הטעות הנפוצה היא חיבור כל מבשרי הפחמן יחד. ביו-פיצ'ים מבטיחים, אבל העקביות והערך שלהם? עדיין הימור בקנה מידה תעשייתי. למגרש הנפט יש בעיות תנודתיות ואספקה ​​משלו. CTP בטוהר גבוה מציע נקודת התחלה ידועה ואמינה. המבנה המולקולרי שלו, אותה ארומטיות, היא למעשה יתרון ליצירת סריג הפחמן המסודר הדרושים, למשל, באנודות הגרפיט לסוללות רכב חשמלי. החלק הירוק מתחיל כשחושבים על האלטרנטיבה: תהליך פחות יעיל שדורש יותר אנרגיה, יותר דחיות, ובסופו של דבר, טביעת רגל פחמנית גדולה יותר ליחידת ביצועים.

אני זוכר פרויקט לפני כחמש שנים, שניסה להחליף חלק מ-CTP בחומר חדש שמקורו ביולוגי לאלקטרודות גרפיט. תוצאות המעבדה היו יפות. ההרחבה לניסוי במתקן שותף היה אסון. מחזור האפייה הפך לבלתי צפוי, הצפיפות של המוצר הסופי הייתה בכל מקום, ובסופו של דבר קיבלנו שיעור גרוטאות של 40%. האנרגיה שהתבזבזת על אפייה של אותם בילטים פגומים כנראה שללה כל תועלת סביבתית מהביו-חומר במשך שנים. זה היה שיעור קשה ביעילות כלל המערכת. לפעמים, חומר הגלם הירוק יותר מוביל לתהליך מלוכלך יותר בסך הכל.

כאן נכנסות לתמונה חברות עם ניסיון מעמיק במדעי החומר. בדקתי מפרט של מפיקים ותיקים כמו Hebei Yaofa Carbon Co. בע"מ. (אתה יכול למצוא את הפרטים שלהם ב https://www.yaofatansu.com). ההתמקדות שלהם ב תוספי פחמן ואלקטרודות גרפיט תלויות בעקביות המבשר. Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., כיצרנית פחמן גדולה עם למעלה מ-20 שנה במשחק, מבינה שהטוהר והיציבות של חומרי הזנה של זפת הפחם שלהם מתורגמים ישירות לביצועים במוצר הסופי - פחות התנפחות במהלך גרפיטיזציה, מוליכות טובה יותר, תוחלת חיים ארוכה יותר. אריכות ימים זו ב-EAF לייצור פלדה או בסוללת ליתיום-יון היא רווח ישיר של קיימות.

התלות הנסתרת של גרין טק

תסתכל על שני המניעים הגדולים של הטכנולוגיה הירוקה: חשמול של תחבורה ואחסון אנרגיה מתחדשת. שניהם נשענים בכבדות על חומרי פחמן מתקדמים. שוק האנודות של הגרפיט מתפוצץ. אבל מאיפה הגרפיט הסינטטי הזה? דרך עיקרית היא באמצעות גרפיטיזציה של קולה מחט, שבעצמה מופקת מ... ניחשתם נכון, מעודן פחם זפת או זרמי נפט. הדחיפה לקיבולת גבוהה יותר, טעינה מהירה יותר - היא מפעילה לחץ עצום על מבנה המיקרו של האנודה. קוק קוק טהור יותר ועקבי יותר שמקורו במזפת יכול להציע פחות פגמים, קינטיקה טובה יותר של שילוב ליתיום-יון. זה חומר מאפשר, לא אקט הכותרת.

ואז יש את הצד הפחות זוהר: מוליך תוספי פחמן. דברים כמו פחמן שחור עבור קתודות Li-ion או חומרים מוליכים עבור קבלי-על. חלק מהביצועים הגבוהים ביותר נגזרים מעיבוד זפת מיוחד. הם משפרים מוליכות בעומסים מינימליים, מה שאומר שאתה משתמש בפחות חומר פעיל, מגדיל את צפיפות האנרגיה. שוב, זהו מכפיל כוח ליעילות המכשיר הירוק. ראיתי יצרני תאי סוללות אובססיביים לגבי מקור הליתיום אבל מתייחסים לתוסף הפחמן כאל מצרך. טעות גדולה. שינוי של 2% במבנה התוסף יכול לשאוב את חיי המחזור.

כמו כן, התנסינו בשימוש בזרמי זפת ממוחזרים מתעשיות אחרות. הרעיון היה זהב כלכלה מעגלית. המציאות הייתה סיוט של סינון וטיהור כדי להסיר מזהמים מתכתיים שירעילו תא סוללה. העלות של קבלתו למפרט טהור הייתה גבוהה יותר מאשר התחלה עם חומר הזנה בתולי ומבוקר. זו כדור שקשה לבלוע, אבל לא כל מסלול מיחזור ישים מיידית מבחינה טכנית או כלכלית. העדיפות צריכה להיות הביצועים והאמינות של הטכנולוגיה הירוקה הקצה.

המכשולים המעשיים בשרשרת האספקה

מדברים על זפת פחם טהורה היא לא רק בעיה בכימיה; זה פאזל לוגיסטיקה ומקור. ההיצע הולך ומתהדק. עם הדעיכה של פעולות קוקינג מסורתיות באזורים מסוימים, הבטחת זרם קבוע של זפת באיכות גבוהה היא דאגה אמיתית. התנודתיות הזו דוחפת חדשנות, כמובן, אבל היא גם מסתכנת בדילול איכותי. היו לי משלוחים שבהם התוכן הבלתי מסיס בקינולין (QI) היה מחוץ למפרט, וזה הפיל את כל תהליך ההספגה עבור אצווה של אלקטרודות UHP. ימים של זמן ייצור אבדו.

זו הסיבה ששילוב אנכי או קשרי ספקים הדוקים מאוד חשובים. ליצרן השולט או מבין לעומק את חומרי ההזנה שלו משלב תנור הקולה יש יתרון עצום. הם יכולים ליישם בדיקות איכות מוקדם יותר, להתאים פרמטרים של זיקוק ולהבטיח זאת זפת פחם טהורה הפלט באמת מתאים למטרה. זה לא משהו שאתה יכול פשוט לקנות משוק ספוט אם אתה מכוון לרמה הגבוהה אלקטרודות גרפיט או פרימיום תוספי פחמן שוק. באתר של הביי יפה פחמן מוזכר למעלה מ-20 שנות ניסיון בייצור. בהקשר זה, סביר להניח שניסיון זה אומר שהם ניהלו משבר אספקה ​​מרובים וייצבו את צינורות הקודמים שלהם, דבר שאינו ניתן למשא ומתן עבור אספקת חומרי טכנולוגיה ירוקה אמינה.

כאב ראש נוסף הוא פליטת האפייה. ה-VOCs מהמגרש במהלך הפחממה הם אתגר סביבתי לגיטימי. התפקיד הירוק כאן עובר מהזפת עצמה לטכנולוגיה שמכילה ומטפלת בפליטות הללו. מערכות מתקדמות ללכידת אדים ושריפה, שהופכות את חום הפסולת בחזרה לאנרגיית תהליך - שם נמצא בצדק המיקוד הסביבתי הנוכחי לתהליכים מבוססי זפת. זו אבולוציה עתירת השקעה אך קריטית.

עתיד: גשר, לא יעד

אז, הוא זפת פחם טהורה העתיד של חומרים טכנולוגיים ירוקים? לא, ואני לא מכיר אף אחד במו"פ שחושב שכן. זה גשר קריטי. תפקידו לספק את חומרי הפחמן האמינים, בעלי הביצועים הגבוהים הדרושים להגדלת טכנולוגיות כמו EVs ואחסון רשתות כיום, בעוד הדור הבא של מבשרים ברי קיימא לחלוטין (מבוסס ביו, פחמן ממוחזר וכו') מפותח, ובאופן מכריע, מוכח בקנה מידה של מיליון טון.

המחקר אינטנסיבי. זפת המופקת מליגנין, מפסולת פלסטיק באמצעות פירוליזה. אבל בכל פעם שאני מסתכל על דפי הנתונים, השאלות זהות: האם אתה יכול לייצר ממנו 10,000 טון עם אותו מפרט מדי חודש? מה העלות לטון בהשוואה לעליית הביצועים? האם זה מכניס זיהומים חדשים? אנחנו עדיין לא שם. נטישת המערכת הנוכחית לפני שהמערכת החדשה תהיה מוכנה תעכב את המעבר הירוק עצמו.

לכן, האסטרטגיה הירוקה הפרגמטית ביותר לעת עתה היא למקסם את היעילות בכל שלב של הקיים פחם זפתשרשרת מוצרים לפחמן. זה אומר להשקיע בזיקוק כדי לקבל את חומרי ההזנה הטהורים ביותר, אופטימיזציה של תנורי אפייה וגרפיטיזציה ליעילות אנרגטית, ולדחוף את תוחלת החיים של המוצר לקצה גבול היכולת. אלקטרודת UHP שמחזיקה מעמד 20% יותר בכבשן קשת חוסכת כמויות אדירות של אנרגיה וחומרי גלם לכל טון פלדה המיוצרת. זו השפעה ירוקה מוחשית, המתאפשרת על ידי חומר שלעתים קרובות אנחנו ממהרים מדי להכפיש.

לסיים בלי קידה

אין כאן מסקנה מסודרת. זה מבולגן. התפקיד סותר על פני השטח אבל הגיוני בתעלות. זפת פחם טהורה, חומר תעשייתי מדור קודם זה, מהווה כיום גורם הכרחי עבור הטכנולוגיות שמטרתן לעקור מערכות תעשייתיות מדור קודם. הערך הסביבתי שלו הוא עקיף ומערכתי - נמצא ביעילות ובביצועים שהוא מעניק לבקשה הסופית. התעלמות מהניואנס הזה, דחיפה להחלפתו בטרם עת בהתבסס על אופטיקה בלבד, עלולה לגרום יותר נזק מתועלת לקצב החדשנות. ההתמקדות צריכה להיות במקור אחראי, אופטימיזציה בלתי פוסקת של תהליכים, והתייחסות לחומרי פחמן אלו לא כאל סחורות, אלא כמרכיבים מהונדסים דיוק של עתיד הטכנולוגיה הירוקה שלנו. העבודה, כמו תמיד, נמצאת בפרטים הקשים.