استفاده از آهن بهعنوان سوخت پاك و بازيافتي
بسياري از صنايع از فرايندهاي داراي حرارت شديد استفاده ميكنند كه معمولا به سوزاندن سوختهاي فسيلي فراوان نياز دارد؛ اما سوخت جايگزين سبز شگفتآوري بهشكل پودرهاي فلزي در حال ظهور است. پودر آهني كه بهشكل بسيار ريز درآمده باشد، در دماهاي بسيار زياد بهراحتي ميسوزد و هنگام اكسيدشدن انرژي خود را آزاد ميكند. در اين فرايند، هيچ كربني منتشر نميشود و تنها خروجي آن زنگ يا اكسيدآهني است كه بهراحتي جمعآوريشدني است.
اگر سوزاندن پودر فلزي بهعنوان سوخت عجيب بهانديشه متخصصين ميرسد، قسمت بعدي فرايند از اين هم عجيبتر است. زنگ حاصل از فرايند مذكور را ميتوان با استفاده از برق دوباره به پودر آهن تبديل كرد و اگر اين كار را با استفاده از انرژي خورشيدي يا بادي يا ديگر سيستمهاي توليد انرژي بدون كربن انجام دهيد، درنهايت به چرخهاي ميرسيد كه بهكلي عاري از كربن است. آهن بهعنوان نوعي باتري پاك براي فرايندهاي احتراق عمل ميكند و ازطريق روشهاي ديگري ازجمله الكتروليز شارژ ميشود و شارژ خود را بهشكل شعله و گرما تخليه ميكند.
اخيرا شركت باواريا (Swinkels Family Brewers) در هلند به اولين شركتي در جهان تبديل شده است كه اين فرايند را در مقياس صنعتي اجرا ميكند. اين شركت با همكاري پژوهشگران و متخصص كارشناسان درحال نصب سيستم سوخت چرخشي آهن در باواريا است كه ميتواند حرارت موردنياز براي توليد حدود ۱۵ ميليون ليوان نوشيدني در سال را تأمين كند. پير اﺳﻮﯾﻨﮑﻠﺰ، مديرعامل شركت باواريا گفت:
بسيار افتخار ميكنيم اولين شركتي هستيم كه سوخت جديد را در مقياسي صنعتي بهمنظور كمك به تسريع در انتقال به انرژيهاي پاك آزمايش ميكنيم. بهعنوان تجارتي خانوادگي، روي اقتصاد پايدار و چرخشي سرمايهگذاري ميكنيم؛ زيرا فقط به چند سال آينده نگاه نميكنيم؛ بلكه چندين نسل را در انديشه متخصصين ميگيريم. ميخواهيم ازطريق اين فناوري نوآورانه، وابستگي فرايند توليد نوشيدني خود به سوختهاي فسيلي را كاهش دهيم. ما سرمايهگذاري روي اين نوآوري را ادامه خواهيم داد.
از مزاياي پودر آهن بهعنوان واسطهي ذخيره انرژي سوختني پاك آن است كه اين منبع ارزان و فراوان و حملونقلش آسان است و تراكم انرژي مناسبي دارد. همچنين، دماي سوزاندن آن بسيار زياد است (تا ۱۸۰۰ درجهي سانتيگراد) و برخلاف هيدروژن به سردكردن نيازي ندارد و اگر طولانيمدت نگهداري شود، انرژي خود را از دست نميدهد.
بازده چرخهي انرژي سيستم به فرايندهاي استفادهشده براي قراردادن انرژي درون آهن در فرايند بازتوليد بستگي دارد. براساس مقالهي منتشرشده در سال ۲۰۱۸، الكتروليز با بازده زياد از اكسيدآهن ميتواند تا ۸۰ درصد انرژي ورودي را در سوخت آهن ذخيره كند. اين مشابه بازدهي است كه دربارهي شكافت هيدروژن مدرن بهدست ميآيد.
ناگفته نماند برنامههاي بزرگتري براي اين فناوري وجود دارد. چان بوتر هدايت گروه Team Solid را برعهده دارد و درزمينهي پيشرفت در سوختهاي فلزي فعاليت ميكند. او ميگويد:
با وجود افتخار به اين نقطهي عطف، به آينده نيز نگاه ميكنيم. درحالحاضر، پروژهي پيگيري وجود دارد كه هدف آن تحققبخشيدن به سيستم يكمگاواتي است كه در آن روي بهبود متخصص سيستم نيز كار ميكنيم. همچنين در حال برنامهريزي سيستم ۱۰ مگاواتي هستيم كه بايد در سال ۲۰۲۴ آماده شود. هدف مهم ما اين است كه تا سال ۲۰۳۰ اولين نيروگاههاي مبتنيبر سوخت زغالسنگ را به نيروگاههاي سوخت آهن پايدار تبديل كنيم.
سيستم احتراق سوخت آهن روي كاميوني به شركت باواريا تحويل داده ميشود
براساس مقالهي منتشرشده در سال ۲۰۱۸، استفاده از اين فرايند چرخهاي براي توليد انرژي ميتواند به بازده تئوريكي حدود ۴۰ درصد برسد. درحاليكه توليد انرژي تجديدپذير و سپس بيرونانداختن ۶۰ درصد از آن بهشكل فرايندهاي ناكارآمد ممكن است عجيب بهانديشه متخصصين برسد، درنهايت ميتواند به روشي مقرونبهصرفه و انطباقپذير براي گرفتن و توزيع و حتي صادركردن انرژي تجديدپذير تبديل شود.
استفاده از پودر آهن با استفاده از زيرساختهاي توليد نيروي موجود كه ممكن است فقط به كمي تغيير براي كار با فرايندهاي احتراق متفاوت نياز داشته باشد، ايجاد شبكهي انرژي بسيار پاك و پاسخگوي تقاضايي را ممكن ميسازد كه ميتواند با ذخيرهاي از مواد خام اجرا شود كه بهراحتي انبارشدني است.
علم اقتصاد سرانجام مشخص خواهد كرد كه اين ايده تا كجا پيش ميرود؛ اما بهانديشه متخصصين ميرسد درمقايسهبا هيدروژن، نيروگاه تلمبهي ذخيرهاي يا باتريها يا ذخيرهي انرژي جنبشي مزايايي داشته باشد و ايدهي جالبي است كه بايد ببينيم آيندهي آن چه خواهد شد.
هم انديشي ها