إنتاج الوقود من الهواء: ميزة تكنولوجية أم حماقة اقتصادية؟‏

تعلن شركة كل بضع سنوات أنها تحاول تسويق إنتاج الوقود من الهواء والماء. ‏لكي نكون واضحين، لا توجد حواجز فنية تحول دون القيام بذلك.‏

في الواقع، يمكن استخلاص الكربون من الهواء، ويمكن إنتاج الهيدروجين من ‏الماء. يمكن لهذه اللبنات الأساسية أن تتفاعل معًا لإنتاج الوقود - أو أي عدد من ‏المنتجات. يمكنني بسهولة وضع مخطط لإنتاج عقار الاسيتامينوفين من الهواء ‏والماء.‏

لقد تم تناول هذه المخططات عدة مرات على مر السنين. في الواقع ، منذ أكثر من ‏عقد من الزمان ، تم تناول نفس الادعاءات من شركة بريطانية تسمى ‏Air Fuel ‎Synthesis (AFS‏) حيث قدمت الشركة - التي يبدو الآن أنها قد انتهت صلاحيتها ‏‏- الادعاء التالي:‏

‏"لم نخرق القانون الثاني للديناميكا الحرارية أو أي شيء آخر. نأخذ الكربون ‏ونمزجه مع الهيدروجين ، ونضعه في مفاعل لصنع الميثانول ، ثم نأخذ الميثانول ‏ونضعه في مفاعل آخر لإنتاج البنزين. ‏

إن عمليات تصنيع البنزين الاصطناعي من الكربون معروفة جيدًا وهي موجودة ‏منذ سنوات عديدة. كان الألمان يفعلون ذلك خلال الحرب العالمية الثانية. كان ‏الجنوب أفريقيون يفعلون ذلك خلال سنوات الفصل العنصري. لكنهم كانوا يأخذون ‏مصدر الكربون من الفحم. نحن نأخذ مصدر الكربون لدينا من الغلاف الجوي ".‏

منذ ذلك الحين، سمعنا نفس القصة من ‏Audi‏ في عام 2015، وكذلك ‏Dimensional Energy‏ في عام 2018 ، والآن شركة تدعى ‏HIF Global‏ ‏‏(مدعومة باستثمار من تقدم ‏Porsche AG‏) ادعاءات مشابهة جدًا. تمت تغطية ‏القصة مؤخرًا في مقال آخر لـ ‏Forbes: Inside The Crazy $ 6 Billion Plan‏ ‏لتحويل الرياح إلى بنزين.‏

المشكلة في كل حالة هي نفسها. الماء وثاني أكسيد الكربون نفايات. عندما تحرق ‏الهيدروكربونات ، مثل البنزين ، فهذه هي النفايات. سيتطلب تحويل هذه النفايات ‏مرة أخرى إلى هيدروكربونات طاقة أكثر مما يمكنك الحصول عليه من حرق ‏الهيدروكربونات. هذا هو القانون الأساسي للديناميكا الحرارية.‏

وهكذا، تصبح المشكلة مشكلة اقتصادية. صحيح أنه يمكنني ابتكار مخطط لصنع ‏عقار الاسيتامينوفين من الهواء ، لكن هذه العملية قد تكلف 10000 ضعف تكلفة ‏إنتاجه بالطرق التقليدية. متطلبات الطاقة لاستخراج الكربون من ثاني أكسيد ‏الكربون والهيدروجين من الماء عالية. ولن تستعيد أبدًا كمية الطاقة التي أنفقتها ‏لاستخراج تلك المكونات.‏

علاوة على ذلك، هناك أوجه قصور في الطاقة في تحويل الهيدروجين والكربون ‏إلى وقود ، والمزيد من أوجه القصور في حرق هذا الوقود لتوليد الطاقة.‏

لكن دعنا نفترض للحظة أن لديك إمدادًا رخيصًا من الطاقة ، وأن قيمة الوقود ‏السائل أكبر بكثير من مدخلات الكهرباء. وبالتالي ، يمكن للمرء المضي قدمًا في ‏مثل هذه العملية ، على الرغم من أنها اقتراح خاسر للطاقة. من الممكن نظريًا أن ‏تكون مثل هذه العملية اقتصادية. كمثال بسيط ، يمكنك تحويل وحدتي ‏BTU‏ من ‏الفحم إلى وحدة حرارية بريطانية واحدة من الوقود السائل إذا تم تقييم الوقود السائل ‏بثلاثة أضعاف قيمة الفحم. إنه غير فعال ولكن يمكن أن يكون اقتصاديًا.‏

هذا هو المكان المناسب الذي يأمل ‏HIF Global‏ في استغلاله. إنهم يستخدمون ‏طاقة الرياح الرخيصة في باتاغونيا كمدخل أساسي للطاقة في هذه العملية. الطاقة ‏الرخيصة هي الإمكانية الوحيدة لجعل مثل هذه العملية تعمل اقتصاديًا ، لكن الطاقة ‏الرخيصة غالبًا ما تحدث في الأماكن النائية. وهذا ، بدوره ، يخلق مشاكل لوجستية ‏في الحصول على أي وقود سائل يتم إنتاجه في السوق بطريقة اقتصادية.‏

من المحتمل أن يكون من المنطقي وضع تلك الطاقة الرخيصة في خطوط الكهرباء ‏، ثم استخدامها لتشغيل السيارات الكهربائية (أو لدعم الطاقة الأحفورية خارج ‏الشبكة).‏

ويعتبر التوقف عند إنتاج الكهرباء أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من التحويل إلى ‏وقود ، والمركبات الكهربائية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من محركات ‏الاحتراق.‏

باختصار ، ليس هناك غداء مجاني. على الرغم من أن المفهوم كان موجودًا منذ ‏فترة طويلة ، لم ينجح أحد في تسويق إنتاج الوقود من الهواء الرقيق. تضمن ‏الديناميكا الحرارية أن هذا سيكون دائمًا احتمالًا صعبًا للغاية.‏