Jukumu safi la lami ya makaa ya mawe katika teknolojia ya kijani kibichi? 

Unasikia lami ya makaa ya mawe na teknolojia ya kijani kibichi katika sentensi sawa, watu wengi kwenye tasnia wanadhihaki au wanaonekana kuchanganyikiwa kabisa. Ninaipata. Kwa miongo kadhaa, lami ya makaa ya mawe, binder, uti wa mgongo wa utengenezaji wa kaboni wa jadi, imekuwa siri chafu-uovu wa lazima kwa anodi na elektroni. Masimulizi yamekuwa kuhusu kuhama kutoka kwa vitangulizi vya msingi wa visukuku. Lakini hapa kuna jambo ambalo mara nyingi tunakosa katika mtazamo huo rahisi: jukumu la Tar safi ya makaa ya mawe sio kuhusu malighafi yenyewe kuwa ya kijani; ni kuhusu ufanisi, upunguzaji wa taka, na utendaji unaowezesha chini ya mkondo katika teknolojia ambazo ni sehemu ya mabadiliko ya kijani kibichi. Ni nuance ambayo inapotea katika PR-speak.

Mtangulizi Asiyeeleweka

Hebu tuwe wazi. Hatuzungumzii juu ya lami ghafi, yenye sehemu nyingi. Neno kuu ni Tar safi ya makaa ya mawe, lami iliyosafishwa ya makaa ya mawe (CTP) yenye muundo unaodhibitiwa. Makosa ya kawaida ni kuunganisha vitangulizi vyote vya kaboni pamoja. Viwanja vya bio vinaahidi, lakini uthabiti wao na thamani ya coking? Bado kamari katika kiwango cha viwanda. Kiwango cha mafuta kina tete na masuala yake ya usambazaji. CTP ya usafi wa juu inatoa hatua inayojulikana, ya kuaminika ya kuanzia. Muundo wake wa molekuli, kunukia huko, kwa kweli ni faida kwa kuunda lati za kaboni zilizoagizwa zinazohitajika, tuseme, anodi za grafiti kwa betri za gari za umeme. Sehemu ya kijani kibichi huanza unapozingatia mbadala: mchakato usiofaa sana ambao unahitaji nishati zaidi, kukataliwa zaidi, na hatimaye, alama kubwa ya kaboni kwa kila kitengo cha utendakazi.

Nakumbuka mradi kama miaka mitano nyuma, nikijaribu kubadilisha sehemu ya CTP na binder ya riwaya inayotokana na bio kwa elektroni za grafiti. Matokeo ya maabara yalikuwa mazuri. Kuongeza hadi majaribio katika kituo cha washirika ilikuwa janga. Mzunguko wa kuoka haukutabirika, wiani wa bidhaa ya mwisho ulikuwa mahali pote, na tukamaliza na kiwango cha 40% cha chakavu. Nishati iliyopotea katika kuoka bili hizo mbovu pengine ilipuuza manufaa yoyote ya kimazingira kutoka kwa nyenzo za kibayolojia kwa miaka. Lilikuwa somo gumu katika ufanisi wa mfumo mzima. Wakati mwingine, malighafi ya kijani husababisha mchakato mchafu zaidi kwa ujumla.

Hapa ndipo kampuni zilizo na uzoefu wa kina wa sayansi huingia. Nimekagua vipimo kutoka kwa wazalishaji wa muda mrefu kama vile Hebei Yaofa Carbon Co, Ltd. (unaweza kupata maelezo yao kwenye https://www.yaofatansu.com) Mtazamo wao juu ya Viongezeo vya kaboni na elektroni za grafiti hutegemea uthabiti wa mtangulizi. Hebei Yaofa Carbon Co., Ltd., kama kampuni kubwa ya kutengeneza kaboni iliyo na zaidi ya miaka 20 kwenye mchezo, inaelewa kuwa usafi na uthabiti wa malisho yao ya lami ya makaa ya mawe hutafsiri moja kwa moja hadi utendaji wa bidhaa ya mwisho—kupumua kidogo wakati wa grafiti, udumishaji bora, maisha marefu. Urefu huo wa maisha katika EAF ya kutengeneza chuma au betri ya lithiamu-ioni ni faida endelevu ya moja kwa moja.

Utegemezi Uliofichwa wa Green Tech

Angalia vichochezi viwili vikubwa vya teknolojia ya kijani kibichi: uwekaji umeme wa usafiri na uhifadhi wa nishati mbadala. Zote mbili hutegemea sana nyenzo za hali ya juu za kaboni. Soko la anode ya grafiti linalipuka. Lakini grafiti hiyo ya sintetiki inatoka wapi? Njia kuu ni kupitia mchoro wa coke ya sindano, ambayo yenyewe hutolewa kutoka ... uliikisia, iliyosafishwa. Tar ya makaa ya mawe au mito ya petroli. Kushinikiza kwa uwezo wa juu, kuchaji haraka-huweka shinikizo kubwa kwenye muundo mdogo wa anode. Koka safi, thabiti zaidi inayotokana na lami inaweza kutoa kasoro chache, kinetiki bora za mwingiliano wa lithiamu-ioni. Ni nyenzo inayowezesha, sio kitendo cha kichwa.

Kisha kuna upande usiovutia sana: conductive Viongezeo vya kaboni. Vitu kama vile kaboni nyeusi kwa cathode za Li-ion au viboreshaji vya vidhibiti vya juu. Baadhi ya zile zinazofanya vizuri zaidi zimetokana na usindikaji maalum wa lami. Wanaboresha conductivity kwa upakiaji mdogo, ambayo inamaanisha unatumia nyenzo zisizo na kazi, kuongeza wiani wa nishati. Tena, ni kiongeza nguvu kwa ufanisi wa kifaa cha kijani. Nimeona watengenezaji wa seli za betri wakizingatia chanzo cha lithiamu lakini wanachukulia kiongeza cha kaboni kama bidhaa. Kosa kubwa. Tofauti ya 2% katika muundo wa nyongeza inaweza kushughulikia maisha ya mzunguko.

Pia tulijaribu kutumia mitiririko ya lami iliyorejelezwa kutoka kwa viwanda vingine. Wazo lilikuwa dhahabu ya uchumi wa mviringo. Ukweli ulikuwa ndoto ya kuchujwa na utakaso ili kuondoa uchafu wa metali ambao ungetia sumu seli ya betri. Gharama ya kuipata kwa hali halisi ilikuwa kubwa kuliko kuanza na malisho ya bikira, yaliyodhibitiwa. Ni kidonge kigumu kumeza, lakini si kila njia ya kuchakata inaweza kutumika kiufundi au kiuchumi. Kipaumbele kinapaswa kuwa utendaji na uaminifu wa teknolojia ya mwisho ya kijani.

Vikwazo vya Kiutendaji katika Msururu wa Ugavi

Kuzungumza juu Tar safi ya makaa ya mawe si tu tatizo la kemia; ni fumbo la vifaa na kutafuta vyanzo. Ugavi unaimarisha. Pamoja na kupungua kwa shughuli za kitamaduni za kupikia katika baadhi ya maeneo, kupata lami ya ubora wa juu ni jambo linalotia wasiwasi sana. Tete hii inasukuma uvumbuzi, hakika, lakini pia inahatarisha dilution ya ubora. Nimekuwa na usafirishaji ambapo maudhui ya kwinolini-isiyoyeyuka (QI) hayakubainishwa, na ilitupilia mbali mchakato mzima wa upachikaji mimba kwa kundi la elektrodi za UHP. Siku za muda wa uzalishaji zimepotea.

Hii ndiyo sababu ujumuishaji wima au uhusiano wa mtoa huduma unaobana sana ni muhimu. Mtengenezaji anayedhibiti au kuelewa kwa undani malisho yake kutoka kwa hatua ya oveni ya coke ana faida kubwa. Wanaweza kutekeleza ukaguzi wa ubora mapema, kurekebisha vigezo vya uboreshaji, na kuhakikisha hilo Tar safi ya makaa ya mawe pato linafaa kwa kusudi. Sio kitu ambacho unaweza kununua tu kwenye soko la doa ikiwa unalenga ubora wa juu elektroni za grafiti au malipo Viongezeo vya kaboni soko. Tovuti ya Hebei Yaofa Carbon inataja zaidi ya miaka 20 ya uzoefu wa uzalishaji. Katika muktadha huu, huenda uzoefu huo unamaanisha kuwa wamepitia misururu mingi ya ugavi na wameimarisha mabomba yao ya awali, ambayo hayawezi kujadiliwa kwa usambazaji wa nyenzo za teknolojia ya kijani kibichi.

Kichwa kingine cha kichwa ni uzalishaji wa kuoka. VOCs kutoka kwa lami wakati wa kaboni ni changamoto halali ya mazingira. Jukumu la kijani hapa linabadilika kutoka lami yenyewe hadi teknolojia iliyo na na kutibu utoaji huo. Mifumo ya hali ya juu ya kunasa mafusho na mwako, kugeuza joto hilo taka kuwa nishati ya mchakato—hapo ndipo lengo la sasa la mazingira kwa michakato inayotegemea lami lipo ipasavyo. Ni mageuzi makubwa lakini muhimu.

Wakati Ujao: Daraja, Sio Lengwa

Kwa hivyo, ni Tar safi ya makaa ya mawe mustakabali wa vifaa vya teknolojia ya kijani? Hapana, na sijui mtu yeyote katika R&D ambaye anadhani ni hivyo. Ni daraja muhimu. Jukumu lake ni kutoa nyenzo za kaboni zinazotegemewa na zenye utendaji wa juu zinazohitajika ili kuongeza teknolojia kama vile EV na uhifadhi wa gridi ya taifa leo, huku kizazi kijacho cha vianzilishi endelevu (msingi wa kibayolojia, kaboni iliyosindikwa, n.k.) kikitengenezwa na, muhimu sana, kuthibitishwa kwa kiwango cha tani milioni.

Utafiti ni mkali. Lami inayotokana na lignin, kutoka kwa plastiki taka kupitia pyrolysis. Lakini kila wakati ninapoangalia karatasi za data, maswali ni sawa: Je, unaweza kutengeneza tani 10,000 zake kwa vipimo sawa kila mwezi? Ni gharama gani kwa tani ikilinganishwa na uboreshaji wa utendaji? Je, inaleta uchafu mpya? Bado hatujafika. Kuacha mfumo wa sasa kabla ya mpya kuwa tayari kutazuia mabadiliko ya kijani yenyewe.

Kwa hivyo, mkakati wa kisayansi zaidi wa kijani kwa sasa ni kuongeza ufanisi katika kila hatua ya sasa Tar ya makaa ya mawe-kwa-kaboni mnyororo wa bidhaa. Hiyo inamaanisha kuwekeza katika uboreshaji ili kupata malisho safi zaidi, kuboresha tanuu za kuoka na za michoro kwa ufanisi wa nishati, na kusukuma maisha ya bidhaa kufikia kikomo. Electrodi ya UHP ambayo hudumu kwa 20% kwa muda mrefu katika tanuru ya arc huokoa kiasi kikubwa cha nishati na malighafi kwa kila tani ya chuma inayozalishwa. Hayo ni athari ya kijani kibichi, inayowezeshwa na nyenzo ambazo mara nyingi huwa haraka sana kufanya ubaya.

Kuhitimisha Bila Upinde

Hakuna hitimisho safi hapa. Ni fujo. Jukumu linapingana juu ya uso lakini lina mantiki katika mitaro. Tar safi ya makaa ya mawe, nyenzo hii ya urithi wa viwanda, kwa sasa ni kiwezeshaji cha lazima kwa teknolojia zinazolenga kuondoa mifumo ya urithi wa viwanda. Thamani yake ya kimazingira si ya moja kwa moja na ya kimfumo-inapatikana katika ufanisi na utendaji inayotoa kwa matumizi ya mwisho. Kupuuza nuance hii, kusukuma uingizwaji wake wa mapema kulingana na optics pekee, kunaweza kudhuru zaidi kuliko faida kwa kasi ya uvumbuzi. Lengo linapaswa kuwa katika kutafuta vyanzo vinavyowajibika, uboreshaji wa mchakato bila kuchoka, na kutibu nyenzo hizi za kaboni si kama bidhaa, lakini kama vipengele vilivyobuniwa kwa usahihi vya siku zijazo za teknolojia ya kijani kibichi. Kazi, kama kawaida, iko katika maelezo mafupi.