في نطاق الحديد في مينيسوتا، يستكشف المنتجون وقود الهيدروجين لتقليل الانبعاثات

أعاد نشره أفلاطون

المتابعون: 0

تم إنتاج القصة التالية بواسطة Energy News Network بالتعاون مع KAXE/KBXE، وهي محطة إذاعية مجتمعية مستقلة غير ربحية في شمال ولاية مينيسوتا.

يستكشف قائد شراكة الهيدروجين الإقليمية استخدام مصدر الوقود الناشئ للمساعدة في جعل Iron Range في مينيسوتا رائدة في إنتاج الفولاذ الأخضر.

وقال توم إريكسون، الرئيس والمدير التنفيذي للعمليات في مركز هارتلاند للهيدروجين: "نعم، من المؤكد أن لديها إمكانات كبيرة". واحد من سبعة مشاريع إقليمية تم تمويله مؤخرًا من قبل وزارة الطاقة الأمريكية لبدء إنتاج وقود الهيدروجين. "إن أول استخدام واضح للهيدروجين في صناعة (التعدين) التاكونيت هو فقط لإنتاج الكهرباء."

تستثمر الحكومة الأمريكية المليارات لتطوير مراكز إقليمية لإنتاج الهيدروجين، بهدف تحفيز البنية التحتية اللازمة لزيادة العرض وخفض التكلفة بما يكفي لجعلها قابلة للتطبيق تجاريًا.

ينبعث الهيدروجين فقط من بخار الماء والهواء الدافئ عند حرقه، ولكن يتم إنتاجه عادةً من الغاز الطبيعي في عملية تنتج انبعاثات غازات دفيئة عالية. ال مركز هارتلاند للهيدروجين سوف نستخدم الطاقة المتجددة والطاقة النووية لمحاولة الحد من تأثير المناخ، فضلا عن ثمنها.

سيكون التركيز الأولي على توفير الهيدروجين لأسمدة الأمونيا، لكن إريكسون قال إن نفس الإنتاج يمكن أن يحل محل المزيد من الوقود كثيف الكربون المستخدم لتسخين وتشغيل عمليات تعدين التاكونيت في Iron Range.

وقال إريكسون: "تستخدم هذه الصناعة الكثير من الغاز الطبيعي للتدفئة والأنظمة الحرارية لإنتاج الكريات". "يجب عليك تصميم (الأنظمة) بشكل مختلف تمامًا، ولكن يمكنك بالتأكيد إضافة بعض الطاقة الهيدروجينية إلى ذلك وتقليل الانبعاثات من هذا المنظور".

التلاعب بالجزيئات

الهيدروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الكون، وقد كان من الصعب تاريخياً تحويله إلى طاقة. تعد كارثة هيندنبورغ عام 1937 مثالًا سيئ السمعة يوضح الصفات الانفجارية للهيدروجين.

"لا يمكنك استخراجها. لا يمكنك غرس أنبوب في الأرض ثم إحضار الهيدروجين للأعلى. عليك أن تنتجه من شيء آخر. وأوضح إريكسون أنه أصغر جزيء، وهو الأصعب في الاصطياد. "من الصعب التحرك بعد إنتاجه، لذلك لدينا بعض الأشياء التي نحتاج إلى تجاوزها والتقدم بأفكار مبتكرة جديدة لخفض التكاليف حقًا."

يتم إنتاج معظم الهيدروجين التجاري اليوم عن طريق فصل ذرات الهيدروجين من الميثان تحت حرارة وضغط عاليين، حيث تستخدم العديد من المنشآت الصناعية الغاز الطبيعي كمصدر للميثان. تنتج هذه الطريقة الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وكمية صغيرة نسبيًا من ثاني أكسيد الكربون.

اتضح أن ولاية مينيسوتا تتمتع بقدرة تنافسية عالية في تصنيع الحديد والصلب الأخضر، مقارنة بالولايات الأخرى في البلاد.

يقوم التحليل الكهربائي بفصل الهيدروجين من الماء باستخدام تيار كهربائي. لا تنتج هذه الطريقة أي منتجات ثانوية أو انبعاثات غير الأكسجين والهيدروجين. إنه التركيز الأساسي لاستثمار وزارة الطاقة في الطاقة الهيدروجينية.

ومن المتوقع أن تؤدي مشاريع مركز هارتلاند للهيدروجين إلى خفض انبعاثات الكربون بحوالي مليون طن متري سنويًا، أي ما يعادل 1 ألف سيارة تعمل بالبنزين.

وقال إريكسون - وهو أيضًا مدير الأبحاث الاستكشافية في جامعة داكوتا الشمالية - إن البنية التحتية لاستخدام الهيدروجين على نطاق أوسع في المستقبل.

وقال: "الشحن - سواء كان قطارات أو سفن تنقل كميات كبيرة من النفط - فهي أهداف أكبر". "وربما تكون الأهداف أسهل قليلًا لاستخدام وقود الهيدروجين."

قال إريكسون، الذي عمل جده والعديد من أقاربه الآخرين في مناجم التاكونيت في منطقة آيرون رينج، إن تكنولوجيا إنتاج كريات التاكونيت عالية الجودة تمت دراستها في كيواتين، حيث تخطط شركة يو إس ستيل لاستثمار 150 مليون دولار في مصنع جديد للتاكونيت عالي الجودة.

وقال إريكسون: "لقد نظر الناس في المدى إلى (كريات التاكونيت عالية الجودة) المنتجة من الغاز الطبيعي، ومن الغازات المشتقة من الفحم وبالطبع من الهيدروجين".

إن مركز هارتلاند للهيدروجين هو حاليًا في مرحلة تطوير المفهوم، وقال إريكسون إنه متحمس للتكنولوجيا المتقدمة في مجال الطاقة للمستقبل.

وقال: "أكثر ما يثير حماستي هو البدء في رؤية إنتاج الهيدروجين على نطاق أوسع". "بمجرد أن نبدأ في إنتاجه، يمكننا أن نبدأ في إيجاد طرق أخرى للاستفادة من الأشياء التي تفيد المجتمع، وطرق مختلفة يمكننا من خلالها التعامل مع الجزيء …. لتوفير طاقة نظيفة وموثوقة ومستدامة."

الشعور بالحرارة

يتم تصنيع الفولاذ باستخدام قدر كبير من الحرارة، ولا تزال الأفران العالية التي تعمل بالفحم تستخدم في 57% من قدرة صناعة الصلب العالمية. وهذا يمثل انخفاضًا عن العام السابق، عندما تم تصنيع 67% من طاقة الصلب في العالم باستخدام الأفران العالية. يمثل تحولًا نحو تكنولوجيا فرن القوس الكهربائي في جميع أنحاء العالم.

لوازم مجموعة الحديد ثلاثة أرباع خام الحديد في البلاد، الذي يصنع منه الفولاذ. وتشهد شركات صناعة الصلب، مثل شركة US Steel وCleveland-Cliffs، التي تمتلك عمليات التعدين في منطقة Iron Range، ضغوطًا متزايدة من الحكومات والمستثمرين والعملاء لتقليل انبعاثاتها المناخية. ولا يقتصر الأمر على إمكانية وضع لوائح بيئية مستقبلية فحسب. المزيد من الشركات على استعداد لدفع علاوة على الفولاذ الذي يأتي ببصمة كربونية أصغر.

ومن المتوقع أن يمثل خفض الانبعاثات الناجمة عن التعدين والصناعات الثقيلة الأخرى تحديا أكبر من تنظيف السيارات أو محطات الطاقة. ويرجع ذلك إلى الحاجة إلى تشغيل أفران ضخمة وغيرها من المعدات التي لا تتوفر بدائل كهربائية لها على نطاق واسع.

هذه العوامل تقود العديد من الشركات المصنعة إلى استكشاف إمكانات وقود الهيدروجين. تمتلك شركة Cleveland-Cliffs، التي تمتلك وتدير شركة Hibbing Taconite وقد التزمت بالفعل بتمويل مشروع للطاقة الهيدروجينية في مصنعها في توليدو. ومن دون أي تعديل على المحطة، تقول الشركة إنها تستطيع استبدال ما يصل إلى 30 بالمئة من استهلاك الغاز الطبيعي بالهيدروجين. ومع تحديث المعدات والاستثمارات الأخرى، يمكن أن يرتفع هذا الرقم إلى 70%، وهو ما يمثل مليون طن متري من الغازات الدفيئة كل عام.

تعد كليفلاند كليفس أيضًا جزءًا من مركز الهيدروجين الممول اتحاديًا ومقره في شمال إنديانا. وفي أكتوبر، تم الاعتراف بالشركة من قبل وزارة الطاقة الأمريكية لخفض انبعاثات الغازات الدفيئة بأكثر من الثلث.

ولم تستجب الشركة لطلبات التعليق على ما قد تعنيه جهودها لخفض الانبعاثات بالنسبة لشمال ولاية مينيسوتا، لكن الباحث رولف ويبيرج قال إن صناعة التعدين في الولاية في وضع جيد للاستفادة من وقود الهيدروجين.

وقال ويبيرج، المدير التنفيذي لمعهد أبحاث الموارد الطبيعية بجامعة مينيسوتا دولوث: "اتضح أن ولاية مينيسوتا تتمتع بقدرة تنافسية عالية في تصنيع الحديد والصلب الأخضر، مقارنة بالولايات الأخرى في البلاد". "لدينا بشكل أساسي جميع الموارد، بما في ذلك البنية التحتية للطاقة المستقبلية والحصول على المياه. كل الأشياء التي تحتاجها لنهج يعتمد على الهيدروجين لإعداد الحديد والصلب الأخضر.

المحادثات حول مستقبل الطاقة الهيدروجينية بدأت للتو.

قال ويبيرج: “كانت صناعة مينيسوتا تستثمر للتحضير لذلك”. “إنها فرصة مثيرة لمينيسوتا لاغتنامها، والمحادثة بدأت للتو. هذه فرصة لقيادة الهجوم حقًا في هذا المجال، والقيام بذلك أيضًا جنبًا إلى جنب مع الهيدروجين الأخضر والفولاذ الأخضر.