سوخت مصنوعی چیست؟

تاریخچه سوخت مصنوعی

در اوایل دهه ۹۰ میلادی، در ایالات متحده آمریکا بحث جدیدی تحت عنوان سوخت مصنوعی مطرح شد. این سوخت که پایه اصلی آن اتانول ذرت بود، به سرعت توجه‌ها را به خود جلب کرد. با این حال، هزینه‌های بالا، در دسترس بودن سوخت‌های ارزان‌تر، اثرات مخرب بر موتورهای احتراق داخلی، و همچنین نفوذ مافیای نفت، این ایده را به حاشیه راند. در سال‌های اخیر، شرکت‌های بوش و آئودی از آلمان و مک‌لارن از انگلستان تحقیقات وسیعی در این زمینه انجام داده‌اند و حتی نمونه‌هایی از این سوخت را تولید کرده‌اند. با ورود خودروسازی پورشه به این عرصه و اظهار نظر فرانک والیسر، معاون بخش موتور اسپرت پورشه، که اعلام کرد تولید ۱۳۰,۰۰۰ لیتر از این سوخت تا پایان سال ۲۰۲۲ محقق می‌شود، ایده تولید سوخت مصنوعی جان تازه‌ای گرفت و توجهات را مجدداً به خود جلب کرد. این اقدام می‌تواند زمینه‌ساز تحولاتی بزرگ در صنعت خودروسازی و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی باشد.
امید می‌رود که با تحقیقات و سرمایه‌گذاری بیشتر در این زمینه، سوخت‌های مصنوعی بتوانند به یکی از منابع پایدار و دوستدار محیط زیست تبدیل شوند و گامی مهم در جهت کاهش آلودگی‌های ناشی از سوخت‌های فسیلی برداشته شود. این تلاش‌ها نشان‌دهنده تعهد جدی صنعت خودروسازی به یافتن راه‌حل‌های نوآورانه برای چالش‌های زیست‌محیطی است.

بنزین معمولی از مجموعه‌ای از مواد آلی مانند هیدروکربن‌های سبک تشکیل شده است که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به اکتان اشاره کرد. علاوه بر اکتان، ترکیبات دیگری نظیر آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها و آلکن‌ها نیز در بنزین وجود دارند. در کنار این ترکیبات اصلی، بنزین دارای مقدار قابل‌توجهی ناخالصی است که در بنزین تولیدی در کشور ما، این ناخالصی‌ها به وضوح مشاهده می‌شود و نشان‌دهنده کیفیت پایین آن است. برخی از این ناخالصی‌ها شامل رنگ و اتانول هستند.

اما سوخت مصنوعی پورشه بر پایه اتانول ساخته نمی‌شود، زیرا اتانول باعث کاهش عمر موتورهای احتراق داخلی می‌شود و اثرات مخربی دارد. اولین بار آئودی مفهوم eFuel را مطرح کرد و پس از آن، شرکت‌های زیمنس و ب ام و نیز به توسعه آن پرداختند. اساس این سوخت تولید متان است که برخلاف اتانول، اثرات مخرب کمتری دارد و تا ۸۵ درصد آلودگی کمتری تولید می‌کند. برای تولید eFuel، هیدروژن از آب جدا شده و با دی‌اکسید کربن ترکیب می‌شود. این ترکیب با انجام فرآیندهای مهندسی به متانول تبدیل می‌شود.

در حال حاضر، می‌توان ادعا کرد که حداقل موتورهای ولوترونیک شرکت ب ام و قابلیت کار با این سوخت را دارند. علاوه بر این، شرکت‌های پورشه و جیلی نیز به سرعت در حال توسعه موتورهایی هستند که با این سوخت سازگاری داشته باشند. این تحولات نشان‌دهنده‌ی تمایل جدی صنعت خودروسازی به استفاده از سوخت‌های پاک و کاهش آلودگی‌های محیطی است.

سوخت‌های مصنوعی همچنان در حال توسعه و پیشرفت هستند و با تلاش‌های بیشتر، می‌توانند به گزینه‌ای پایدار و دوستدار محیط زیست تبدیل شوند. تولید سوخت‌های مصنوعی نظیر eFuel، نه تنها به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند، بلکه می‌تواند به حفظ محیط زیست و کاهش آلودگی‌های ناشی از سوخت‌های معمولی نیز کمک شایانی نماید. با توجه به این روند، آینده صنعت خودروسازی ممکن است شاهد تحولات بزرگی در زمینه استفاده از سوخت‌های پاک و فناوری‌های پیشرفته باشد.

مزایا و معایب سوخت‌های مصنوعی

سوخت‌های مصنوعی مزایای متعددی دارند که آن‌ها را به یک گزینه جذاب برای آینده‌ی خودروها تبدیل می‌کنند. یکی از مهم‌ترین مزایای این نوع سوخت، قابلیت استفاده در خودروهای مدرن بدون نیاز به اصلاح پیشرانه است. این بدان معناست که می‌توان از سوخت‌های مصنوعی در خودروهای فعلی، وسایل نقلیه سنگین و ون‌ها بدون نیاز به تغییرات اساسی بهره‌برداری کرد.

همچنین برخلاف سوخت‌هایی مانند هیدروژن و الکتریسیته که نیازمند زیرساخت‌های خاص خود هستند، سوخت‌های مصنوعی می‌توانند در زیرساخت‌های موجود استفاده شوند. این ویژگی باعث می‌شود که فرایند سوخت‌گیری با سوخت‌های مصنوعی همچون سوخت‌های بنزینی و دیزلی عادی در عرض چند دقیقه انجام شود.
با این حال، سوخت‌های مصنوعی نیز دارای نقاط ضعف هستند. یکی از مشکلات اصلی این نوع سوخت، هزینه بالای تولید و تولید به میزان کم است. با اینکه فرآیند تولید سوخت‌های مصنوعی نسبت به سوخت‌های فسیلی پاک‌تر است، اما هنوز هم منجر به تولید گازهای مضر برای محیط‌زیست می‌شود.

سوزاندن سوخت‌های مصنوعی نیز مانند سوخت‌های فسیلی باعث ورود کربن مونوکسید و نیتروژن اکسید به جو زمین می‌شود. همچنین تولید هیدروژن برای این نوع سوخت‌ها نیازمند انرژی زیادی است که می‌تواند بر روی محیط‌زیست تأثیرات منفی بگذارد.

اگرچه سوخت‌های مصنوعی دارای مزایای قابل توجهی هستند و می‌توانند به عنوان یک راه‌حل موقت برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی عمل کنند، اما همچنان چالش‌هایی وجود دارد که باید به آن‌ها پرداخته شود. بهبود فناوری تولید، کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی این سوخت‌ها از جمله مواردی است که نیازمند تحقیقات و توسعه بیشتر است.

آینده‌ی سوخت‌های مصنوعی می‌تواند نویدبخش کاهش آلودگی‌های محیطی و افزایش پایداری در حمل‌ونقل باشد، اما نیاز به تلاش‌های بیشتر در زمینه پژوهش و نوآوری دارد.

آینده خودروهای درون‌سوز با سوخت‌های مصنوعی

اولیور بلوم، مدیرعامل فولکس‌واگن و پورشه، با وجود سرمایه‌گذاری‌های قابل توجه در حوزه خودروهای برقی، بر این باور است که سوخت‌های مصنوعی می‌توانند عمر خودروهای درون‌سوز پورشه ۹۱۱ را تا پایان دهه جاری میلادی افزایش دهند. چندین خودروساز دیگر، به‌ویژه آن‌هایی که تولید محدودی دارند، به سوخت‌های مصنوعی به‌عنوان راهکاری برای حفظ خودروهای درون‌سوز خود علاقه‌مند هستند.

بندتو وینیا، مدیرعامل فراری، تأکید دارد که خودروهای درون‌سوز هنوز پتانسیل‌های زیادی دارند و لین کالدر، مدیرعامل اینیوس، نیز معتقد است که پیشرانه‌های درون‌سوز همچنان به حیات خود ادامه خواهند داد.
مزدا نیز به‌تازگی علاقه خود را به سوخت‌های مصنوعی ابراز کرده است.

یکی از مدیران مزدا می‌گوید که این سوخت‌ها می‌توانند مکملی مهم برای برقی‌سازی محصولات باشند، زیرا استفاده از آن‌ها ساده است و می‌تواند تأثیر سریع و قابل‌توجهی در کاهش کربن داشته باشد. علاوه بر مزدا، برند آلپین نیز به سوخت‌های مصنوعی علاقه نشان داده است.

هرچند که برخی از برندهای دیگر مانند بنتلی و ولوو مسیر متفاوتی را در پیش گرفته‌اند و بیشتر به سمت برقی‌سازی کامل محصولات خود حرکت می‌کنند. به‌نظر می‌رسد که مسیر آینده صنعت خودروسازی همچنان متنوع باقی خواهد ماند و سوخت‌های مصنوعی می‌توانند به‌عنوان یک گزینه جذاب برای حفظ پیشرانه‌های درون‌سوز در کنار فناوری‌های برقی مورد استفاده قرار گیرند.

آینده سوخت‌های مصنوعی در صنعت حمل‌ونقل

اما آینده سوخت‌های مصنوعی چگونه خواهد بود؟ دولت بریتانیا هنوز این نوع سوخت را در استراتژی کاهش آلایندگی خود جای نداده است. در یک گزارش اخیر از کمیته حمل‌ونقل دولت بریتانیا آمده است که اگر تنها مجوز استفاده از خودروهای برقی در سال ۲۰۳۵ صادر شود، ریسک زیادی در پیش‌رو خواهد بود. این گزارش به ضعف‌های خودروهای برقی، از جمله کمبود زیرساخت‌های شارژ و مواد اولیه اشاره می‌کند.

کمیته توصیه می‌کند که استراتژی حمل‌ونقل بریتانیا باید به‌طور واقعی‌تر ارزیابی شود و راه‌حل‌هایی برای مشکلات ناوگان خودروهای درون‌سوز فعلی برای دستیابی به اهداف آب و هوایی آینده ارائه شود.

علاوه بر مشکلات مربوط به انتشار فراورده‌های مضر از سوخت‌های مصنوعی، تولید این سوخت‌ها نیز نیازمند مصرف بالای انرژی است. یک گزارش از آژانس بین‌المللی انرژی در سال ۲۰۱۹ نشان داد که تولید هیدروژن صنعتی با استفاده از برق نیاز به ۳۶۰۰ ترا وات‌ساعت انرژی دارد، که این رقم حدود ۱۰۰۰ ترا وات‌ساعت بیشتر از کل تولید انرژی اتحادیه اروپا در سال گذشته است.

از این مقدار، تنها ۳۹.۴ درصد از انرژی‌های تجدیدپذیر تأمین شده است. کارشناسان هشدار می‌دهند که استفاده از سوخت‌های مصنوعی در خودروها و وسایل نقلیه تجاری می‌تواند ریسک کمبود الکتریسیته پاک موردنیاز برای سایر بخش‌های اقتصاد را به همراه داشته باشد.

یکی از کارشناسان معتقد است که سوخت‌های مصنوعی باید به هواپیماها و کشتی‌ها اختصاص یابند، زیرا این وسایل نقلیه فعلاً نمی‌توانند از قوای محرکه برقی برای کاهش آلایندگی استفاده کنند. با این حال، پروژه‌های تولید سوخت مصنوعی در حال پیشرفت هستند. یکی از همکاران پورشه تولید این نوع سوخت را در کارخانه هارو اونی شیلی آغاز کرده و به دنبال راه‌اندازی کارخانه دیگری در تگزاس آمریکا است.

به گفته یکی دیگر از کارشناسان، ترفند اصلی استفاده بهینه از منابع موجود برای کسب بهترین نتیجه است. او تأکید می‌کند که سوخت‌های مصنوعی باید در مکان‌هایی تولید شوند که انرژی تجدیدپذیر به وفور وجود دارد، مانند شیلی که دارای منابع فراوانی از انرژی خورشیدی و بادی است.

سخن پایانی

سوخت مصنوعی به‌ عنوان جایگزینی پاک‌تر برای سوخت‌های فسیلی سنتی شناخته می‌شود و به دلیل کاهش آلایندگی و امکان استفاده در زیرساخت‌های موجود توجه زیادی را جلب کرده است. برخلاف سوخت‌های متداول که از نفت خام تولید می‌شوند، سوخت‌های مصنوعی از مواد اولیه مانند هیدروژن و دی‌اکسید کربن ساخته می‌شوند که فرآیند تولید آن‌ها نیازمند انرژی‌های تجدید پذیر است.

در حالی که هزینه تولید بالا و میزان کم تولید از چالش‌های اصلی آن به شمار می‌آید، این نوع سوخت می‌تواند نقش مهمی در کاهش اثرات زیست‌ محیطی داشته باشد و به حفظ خودروهای درون‌سوز در دوره گذار به سمت فناوری‌های پاک‌تر کمک کند.