Улогата на чистиот јаглен во зелената технологија? 

Слушате катран од јаглен и зелена технологија во истата реченица, повеќето луѓе во индустријата или се потсмеваат или изгледаат крајно збунети. Сфаќам. Со децении, каменот од катран од јаглен, врзивото, столбот на традиционалното производство на јаглерод, беше валканата тајна - неопходното зло за анодите и електродите. Наративот се однесуваше на оддалечување од прекурсори базирани на фосили. Но, тука е она што често ни недостасува во тој поедноставен поглед: улогата на чист катран за јаглен не се работи за тоа дека самата суровина е зелена; се работи за ефикасноста, намалувањето на отпадот и перформансите што ги овозможува низводно во технологиите кои недвосмислено се дел од зелената транзиција. Тоа е нијанса што се губи во ПР-говорот.

Неразбраниот претходник

Да бидеме јасни. Не зборуваме за суров, повеќекомпонентен катран. Клучниот збор е чист катран за јаглен, специјално рафинирано катран од јаглен (CTP) со контролиран состав. Честа грешка е згрутчувањето на сите јаглеродни прекурсори заедно. Био-тереновите се ветувачки, но нивната конзистентност и вредност за коксирање? Сè уште е коцкање во индустриско ниво. Нафтениот терен има свои проблеми со нестабилноста и снабдувањето. CTP со висока чистота нуди позната, сигурна почетна точка. Неговата молекуларна структура, таа ароматичност, всушност е придобивка за создавање на нарачани јаглеродни решетки потребни во, да речеме, графитните аноди за батериите на електричните возила. Зелениот дел започнува кога ќе ја земете предвид алтернативата: помалку ефикасен процес кој бара повеќе енергија, повеќе отфрлања и на крајот, поголем јаглероден отпечаток по единица изведба.

Се сеќавам на еден проект пред околу пет години, обидувајќи се да замени дел од CTP со нов био-изведен врзивно средство за графитни електроди. Резултатите од лабораторијата беа прекрасни. Скалирањето до пробна работа во партнерски објект беше катастрофа. Циклусот на печење стана непредвидлив, густината на финалниот производ беше насекаде, и завршивме со стапка на отпад од 40%. Потрошената енергија за печење на тие неисправни заготовки веројатно ја негирала секоја еколошка придобивка од биоматеријалот со години. Тоа беше тешка лекција за ефикасност на целиот систем. Понекогаш, позелената суровина води до повалкан процес во целина.

Ова е местото каде што доаѓаат компании со длабоко искуство во науката за материјали. Ги прегледав спецификациите од долгогодишни производители како Хебеи Јаофа Карбон копродукции, ООД (можете да ги најдете нивните детали на https://www.yaofatansu.com). Нивниот фокус на Адитиви за јаглерод а графитните електроди се зависат од конзистентноста на претходниците. Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., како голем производител на јаглерод со повеќе од 20 години во играта, разбира дека чистотата и стабилноста на нивната суровина од катран од јаглен директно се преведуваат на перформансите на финалниот производ - помало дувкање за време на графитизацијата, подобра спроводливост, подолг животен век. Таа долговечност во EAF за производство на челик или литиум-јонска батерија е директна добивка за одржливост.

Скриена зависност на Green Tech

Погледнете ги двата најголеми двигатели на зелената технологија: електрификација на транспортот и складирање на обновлива енергија. И двете се потпираат многу на напредни јаглеродни материјали. Пазарот на графитни аноди експлодира. Но, од каде потекнува тој синтетички графит? Главниот пат е преку графитизација на игла кокс, кој самиот се произведува од... погодувате, рафинирано јаглен катран или нафтени текови. Притискањето за поголем капацитет, побрзо полнење - врши огромен притисок врз микроструктурата на анодата. Почиста, поконзистентна кокс, добиена од точен тон може да понуди помалку дефекти, подобра кинетика на интеркалација на литиум-јони. Тоа е материјал што овозможува, а не наслов.

Потоа, тука е помалку гламурозната страна: проводен Адитиви за јаглерод. Работи како саѓи за Li-ion катоди или спроводливи агенси за суперкондензатори. Некои од оние со највисоки перформанси се добиени од специјализирана обработка на катран. Тие ја подобруваат спроводливоста при минимални оптоварувања, што значи дека користите помалку активен материјал, ја зголемувате густината на енергијата. Повторно, тоа е мултипликатор на сила за ефикасноста на зелениот уред. Сум видел дека производителите на батериски ќелии се опседнати со изворот на литиум, но го третираат јаглеродниот додаток како стока. Голема грешка. Варијација од 2% во структурата на адитивот може да го намали животниот век на циклусот.

Ние, исто така, експериментиравме со користење на рециклирани струи од катран од други индустрии. Идејата беше злато од кружна економија. Реалноста беше кошмар на филтрирање и прочистување за отстранување на металните загадувачи што ќе ја отрујат ќелијата на батеријата. Трошоците за добивање на чиста спецификации беа повисоки отколку да се започне со девствена, контролирана суровина. Тоа е тешко апче за голтање, но не секој пат за рециклирање е веднаш технички или економски одржлив. Приоритет треба да бидат перформансите и доверливоста на крајната зелена технологија.

Практичните пречки во синџирот на снабдување

Зборувајќи за чист катран за јаглен не е само хемиски проблем; тоа е загатка за логистика и извори. Снабдувањето се стеснува. Со падот на традиционалните операции за коксирање во некои региони, обезбедувањето постојан прилив на висококвалитетен катран е вистинска грижа. Оваа нестабилност, секако, ги турка иновациите, но ризикува и разредување на квалитетот. Имав пратки каде содржината нерастворлива во хинолин (QI) беше отфрлена од спецификациите и го исфрли целиот процес на импрегнација за серија UHP електроди. Изгубени денови од времето на производство.

Ова е причината зошто вертикалната интеграција или многу тесните односи со добавувачите се важни. Производителот кој го контролира или длабоко ја разбира својата суровина од фазата на кокс-фурна има огромна предност. Тие можат да спроведат проверки на квалитетот порано, да ги приспособат параметрите за рафинирање и да го обезбедат тоа чист катран за јаглен излезот е навистина погоден за целта. Тоа не е нешто што можете едноставно да го купите од самото место на пазарот ако се стремите кон високата класа графитни електроди или премија Адитиви за јаглерод пазар. Веб-страницата за Hebei Yaofa Carbon споменува над 20 години искуство во производството. Во овој контекст, тоа искуство веројатно значи дека тие поминале низ повеќе проблеми со снабдувањето и ги стабилизирале нивните претходници нафтоводи, што не може да се преговара за доверливо снабдување со материјали со зелена технологија.

Друга главоболка се емисиите од печење. VOCs од теренот за време на карбонизацијата се легитимен еколошки предизвик. Зелената улога овде се префрла од самиот катран кон технологијата што ги содржи и ги третира тие емисии. Напредни системи за зафаќање и согорување на чад, претворајќи ја отпадната топлина назад во процесна енергија - тука со право лежи моменталниот фокус на животната средина за процесите базирани на катран. Тоа е интензивна, но критична еволуција.

Иднина: Мост, а не дестинација

Така, е чист катран за јаглен иднината на зелените технолошки материјали? Не, и не познавам никој во истражување и развој кој мисли дека е. Тоа е критичен мост. Неговата улога е да обезбеди доверливи јаглеродни материјали со високи перформанси потребни за зголемување на технологиите како електричните возила и складирањето на мрежата денес, додека следната генерација на целосно одржливи прекурсори (био-базирани, рециклиран јаглерод, итн.) е развиена и, најважно, докажана во размер од милиони тони.

Истражувањето е интензивно. Теренот добиен од лигнин, од отпадна пластика преку пиролиза. Но, секогаш кога ќе ги погледнам листовите со податоци, прашањата се исти: дали можете да направите 10.000 тони од тоа со истите спецификации секој месец? Која е цената по тон во споредба со зголемувањето на перформансите? Дали внесува нови нечистотии? Сè уште не сме таму. Напуштањето на сегашниот систем пред да биде готов новиот ќе ја закочи самата зелена транзиција.

Затоа, најпрагматичната зелена стратегија засега е да се максимизира ефикасноста на секој чекор од постоечката јаглен катран- синџир на производи до јаглерод. Тоа значи инвестирање во рафинирање за да се добие најчистата суровина, оптимизирање на печките за печење и графитизација за енергетска ефикасност и дотерување на животниот век на производите до нивната граница. Електродата UHP која трае 20% подолго во лачна печка заштедува огромни количини на енергија и суровина по тон произведен челик. Тоа е опипливо зелено влијание, овозможено од материјалот што честопати премногу брзо го омаловажуваме.

Заклучување без лак

Тука нема уреден заклучок. Неуредно е. Улогата е контрадикторна на површина, но логична во рововите. Чист катран за јаглен, овој наследен индустриски материјал, моментално е незаменлив овозможувач за самите технологии кои имаат за цел да ги поместат наследените индустриски системи. Неговата еколошка вредност е индиректна и системска - се наоѓа во ефикасноста и перформансите што ги дава на конечната апликација. Игнорирањето на оваа нијанса, притискањето за нејзина предвремена замена само врз основа на оптика, може да направи повеќе штета отколку добро за темпото на иновациите. Фокусот треба да биде на одговорното снабдување, немилосрдната оптимизација на процесите и третирањето на овие јаглеродни материјали не како стока, туку како прецизно дизајнирани компоненти на нашата зелена технолошка иднина. Работата, како и секогаш, е во ситните детали.