من الرؤية إلى الواقع: TAKE-OFF يشكل مستقبل وقود الطيران [Promoted content]

لا يزال قطاع الطيران أحد أكثر الصناعات تحديًا في مجال إزالة الكربون حيث يكافح العالم مع الحاجة الملحة لخفض انبعاثات الكربون. يعد السفر الجوي مسؤولاً عن حوالي 2-3٪ من انبعاثات الكربون العالمية، ومن المتوقع أن ينمو الطيران بنسبة ~ 2٪ سنويًا وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA). الدافع الرئيسي لهذه الانبعاثات هو الاعتماد على وقود الطائرات التقليدي القائم على الوقود الأحفوري. يعد مشروع TAKE-OFF – الذي بدأه برنامج البحث والابتكار Horizon 2020 التابع للاتحاد الأوروبي – مبادرة طموحة لتطوير أحدث التقنيات لتحويل ثاني أكسيد الكربون المحتجز والمياه والطاقة المتجددة إلى وقود اصطناعي يتم تحويله إلى وقود طيران مستدام إلكترونيًا (e-SAF). وهذا انخفاض في وقود الطائرات الذي يمكن استخدامه في الطائرات الحالية دون إجراء تعديلات على محركاتها. يوفر مسار التوليف هذا دورة كربون دورية قصيرة حيث تكون الانبعاثات بمثابة مواد أولية بدلاً من المساهمة في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

يقدم نهج مشروع TAKE-OFF لإنتاج القوات المسلحة السودانية (e-SAF) من ثاني أكسيد الكربون المحتجز العديد من المزايا الملحوظة مقارنة بالوقود الأحفوري التقليدي والبدائل الحيوية الأخرى:

· الحياد الكربوني: من المزايا الرئيسية لـ SAF المعتمد على ثاني أكسيد الكربون توافقه مع دورة الكربون الدائرية. فبدلاً من إدخال ثاني أكسيد الكربون الجديد إلى الغلاف الجوي، يتم إعادة تدوير انبعاثات الطيران بشكل فعال. يتم تعويض ثاني أكسيد الكربون المنبعث أثناء الرحلة من خلال ثاني أكسيد الكربون الذي يتم احتجازه لإنتاج الوقود، مما يؤدي إلى صافي انبعاثات تقترب من الصفر.

· التوافق مع البنية التحتية الحالية: على عكس الطائرات الهيدروجينية أو الكهربائية، التي تتطلب أنظمة دفع وبنية تحتية جديدة، يمكن مزج القوات المسلحة السودانية المعتمدة على ثاني أكسيد الكربون مع وقود الطائرات التقليدي واستخدامها في المحركات وأنظمة الوقود الحالية. وهذا يقلل من الحاجة إلى إصلاحات باهظة الثمن أو تغييرات واسعة النطاق في البنية التحتية الحالية للطيران.

· قابلية التوسع وتوافر المواد الأولية: يوفر SAF المعتمد على ثاني أكسيد الكربون حلاً مستدامًا وقابلاً للتطوير من خلال استخدام مادة خام وفيرة – ثاني أكسيد الكربون – إلى جانب الهيدروجين المتجدد. وهذا يتجنب المنافسة مع إنتاج الغذاء التي يواجهها الوقود الحيوي، مما يضمن سلسلة توريد أكثر موثوقية.

· المواءمة مع الأطر التنظيمية: ويتوافق مشروع TAKE-OFF مع المبادرات التنظيمية الرئيسية، مثل الصفقة الخضراء للاتحاد الأوروبي، التي تستهدف الحياد الكربوني بحلول عام 2050، وCORSIA التابعة لمنظمة الطيران المدني الدولي، والتي تهدف إلى تثبيت انبعاثات الطيران. وهذا يدعم جهود صناعة الطيران لتحقيق أهداف الاستدامة والمناخ طويلة المدى.

لا تزال تكاليف الوقود تشكل عائقًا كبيرًا أمام اعتماد الوقود الاصطناعي في الطيران، حيث يمثل حوالي ثلث إجمالي نفقات شركات الطيران. وبالتالي، فإن أي زيادة في تكاليف الوقود بسبب استخدام النظام المالي الإلكتروني (e-SAF) يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الأداء المالي لشركات الطيران. ولمواجهة هذه التحديات، فإن اتخاذ تدابير سياسية قوية أمر بالغ الأهمية. ومن بين التدابير المحتملة فرض ضريبة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في قطاع الطيران. ومع ذلك، فإن وقود الطائرات معفى حاليا من الضرائب في معظم دول الاتحاد الأوروبي بسبب هيكله المالي الفريد. ويتطلب تغيير هذا الأمر التوصل إلى اتفاق بالإجماع بين الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي، وهو ما يشكل تحديا كبيرا. يتوقف الامتصاص الناجح لـ SAFs

بشأن تقليص الفجوة السعرية بين وقود الطائرات المستدام ووقود الطائرات المشتق من الوقود الأحفوري. وبدون تدخلات سياسية مستهدفة، أو حوافز ضريبية، أو جهود القطاع الخاص لسد هذه الفجوة، فإن اعتماد أطر العمل الاستراتيجي على نطاق واسع ومستدام سيظل بعيد المنال.

ال مبادرة الطيران ReFuelEU تهدف إلى تعزيز سوق القوات الجوية السودانية (SAF) بشكل كبير من خلال زيادة حصة القوات المسلحة السودانية (SAF) تدريجيًا في وقود الطائرات الذي يتم توفيره في مطارات الاتحاد الأوروبي. بدءًا من مزيج SAF بنسبة 2٪ في عام 2025، تستهدف المبادرة مزيجًا بنسبة 70٪ بحلول عام 2050، منها 35٪ يجب أن تكون من SAF الإلكتروني. ستؤدي هذه اللائحة إلى زيادة الطلب على SAF، وتشجيع الإنتاج والاستثمار على نطاق واسع في تقنيات SAF. ومن خلال إنشاء سوق مستقر لـ SAF، لن تساعد المبادرة في تقليل البصمة الكربونية للطيران فحسب، بل ستدعم أيضًا أهداف الاتحاد الأوروبي المناخية وتعزيز الابتكار في قطاع SAF. وهذا سيجعل النقل الجوي أكثر استدامة وتنافسية على المدى الطويل.

مهمة مشروع TAKE-OFF

بدأ مشروع TAKE-OFF في عام 2021، وقد قام بعرض وتقييم جميع أجزاء سلسلة إنتاج الطاقة الكيميائية الحرارية إلى SAF من خلال اختبار المصنع التجريبي والعمل المختبري والتحليل الفني والاقتصادي والبيئي. في تقنية TAKE-OFF، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الملتقط مع الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي لتكوين أوليفينات خفيفة مباشرة، أو بشكل غير مباشر عبر المواد الوسيطة مثل الميثانول و/أو ثنائي ميثيل إيثر. يتم بعد ذلك ترقية الأوليفينات الخفيفة (المواد الخام الأساسية لإنتاج مجموعة واسعة من المواد الكيميائية المستخدمة في الصناعات الناشئة والتقليدية مثل البلاستيك والوقود الاصطناعي والمواد الكيميائية) كيميائيًا إلى SAF باستخدام محفزات مبتكرة لاستهداف كفاءة أعلى في استخدام الطاقة ومعدل تحويل كربون أفضل للطاقة. منتج وقود الطائرات من المعيار الحالي، أي عملية فيشر تروبش. الخيار الأخير هو اختيار تصميمي يتم من خلاله توجيه الكيمياء لزيادة التجمع السائل لجزيئات نطاق وقود الطائرات المستهدفة بخصائص كافية لتلبية المتطلبات المحددة لاستخدامها كوقود قابل للإسقاط. علاوة على ذلك، فإن غياب الكبريت في المواد الأولية ونقص المركبات العطرية في وقود الطائرات TAKE-OFF، سيؤدي استخدامه إلى تجنب إطلاق أكاسيد الكبريت الملوثة للهواء، وقد أظهر قياس مؤشر عتبة السناج (TSI) انخفاضًا كبيرًا في انبعاثات السناج . أخيرًا، يتقدم المشروع من مستوى الاستعداد التكنولوجي (TRL) 3 إلى TRL 5. ويشير هذا إلى تقدم تكنولوجي كبير ومسار واضح نحو التحقق الصناعي.

الإنجازات الرئيسية والعمل المستقبلي لمشروع TAKE-OFF هي:

كجزء من جهودنا المستمرة لتعزيز الأداء البيئي والاقتصادي لمسار TAKE-OFF، يتم متابعة العديد من التطورات الرئيسية. يتضمن ذلك تحسين أداء المحفز ومن خلال تطبيق محفزات فعالة ومستقرة وغير نبيلة ثنائية الوظيفة (دعم تكثيف العملية) يتم تقليل استخدام النفقات الرأسمالية والمواد الهامة (أي المحفزات). بالإضافة إلى ذلك، من خلال دمج مفاعل غشائي مبتكر مع ظروف مفاعل مضبوطة بدقة، يتم الحصول على إنتاج أعلى من الميثانول، مما يحسن كفاءة جزيئات المواد الخام مثل ثاني أكسيد الكربون وH2. ويتم أيضًا تطبيق الهندسة الذكية لزيادة تحسين كفاءة العمليات. علاوة على ذلك، يعد تحسين إنتاجية النظام بشكل عام أمرًا أساسيًا لتعزيز كفاءة تحويل الكربون إلى الكيروسين واستهلاك الطاقة. ويظل التركيز القوي على خفض التكاليف، وهو ما يتم تحقيقه من خلال الاستفادة من وفورات الحجم، وتحسين استخدام تدفقات التطهير (مثل النفايات)، وتحسين سلسلة التوريد وتنفيذ أنظمة التحكم في العمليات المتقدمة. تهدف هذه التحسينات معًا إلى وضع مسارات TAKE-OFF كخيار أكثر تنافسية مقارنةً بمسارات الطاقة إلى السائل الأخرى، مثل مسار FT، في سيناريوهات قصيرة ومتوسطة وطويلة الأجل.

ستقوم الأبحاث المستقبلية بتقييم كيفية تأثير العوامل الاقتصادية، مثل التخفيض المحتمل في التكلفة المستوى للهيدروجين (LCOH) بسبب السياسات أو التقدم التكنولوجي، على التكلفة المستوى لوقود الطيران المستدام (LCOSAF). سوف يستكشف هذا التحليل القدرة التنافسية لشركة SAF ضد البدائل القائمة على الوقود الأحفوري ويقدم نظرة ثاقبة حول جدواها الاقتصادية وديناميكيات السوق المستقبلية.

وفي نهاية المطاف، فإن قرار اعتماد وقود الطيران الاصطناعي سوف يقع على عاتق المجتمع والشركات والمستهلكين، الذين يتعين عليهم الموازنة بين المفاضلات بين التكاليف المالية والفوائد البيئية. في حين أن الوقود الاصطناعي لديه القدرة على الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة والمساهمة في حماية المناخ بشكل كبير، إلا أنه غالبا ما يأتي مع تكاليف إنتاج أعلى مقارنة بالوقود الأحفوري التقليدي. ونتيجة لذلك، سيتعين على مختلف أصحاب المصلحة – الحكومات والشركات والأفراد – تقييم ما إذا كانت الفوائد الطويلة الأجل لمكافحة تغير المناخ والحد من تلوث الهواء تبرر الاستثمار الأولي. وسوف يتأثر هذا القرار بعوامل مثل السياسات التنظيمية، والتقدم التكنولوجي الذي قد يقلل من تكاليف الإنتاج، والوعي العام بقضايا المناخ، وتوافر الحوافز المالية أو الإعانات. في نهاية المطاف، سوف يعتمد اعتماد الوقود الاصطناعي على نطاق واسع على كيفية موازنة هذه الجهات الفاعلة المختلفة بين الاعتبارات الاقتصادية والبيئية والاجتماعية.

لاوين زبير هو كبير العلماء – قائد التكنولوجيا في شركة SynFuels، TNO.