به گزارش دنیای نفت و قیر، قیر سالها مانند «فرزند فراموششدهٔ خانوادهٔ نفت» نادیده گرفته شده است—مادهای سنگین، کمجنبوجوش و کمتر مورد توجه، در مقایسه با نفتهای سبکتر که کار کردن با آنها سادهتر است. برای دههها، قیر بیشتر بهعنوان مادهای مناسب برای ساخت آسفالت یا عایقکاری شناخته میشد؛ مادهای آنقدر غلیظ و پیچیده که اغلب شبیه یک باقیماندهٔ طبیعی به نظر میرسید تا یک منبع ارزشمند صنعتی.
اما تغییرات جهانی در حوزهٔ انرژی و نیاز روزافزون به استفادهٔ بهتر از منابع کمتوجهشده، این نگاه را زیر و رو کرده است. مادهای که زمانی «مشکلسازترین بخش نفت» محسوب میشد، اکنون با ظهور فناوریهای تجزیه و بازآرایی هیدروشیمیایی در مرکز توجه قرار گرفته—فناوریهایی که فقط شیوهٔ ارتقای قیر را تغییر نمیدهند، بلکه ممکن است سرنوشت اقتصادی آن را کاملاً دگرگون کنند.
مشکل اصلی قیر—ویسکوزیتهٔ بسیار بالا و ساختار مولکولی پیچیده—همیشه موجب شده صنعت برای ارتقای آن از روشهای سخت و انرژیبر استفاده کند:
رقیقسازی با مواد سبک، واحدهای کُکر، فرایندهای هیدروژنه، و شکستن مولکولی در دماهای بسیار بالا.
این روشها مؤثرند، اما هزینههای زیادی دارند:
•مصرف انرژی سنگین
•انتشار بالای کربن
•تولید محصولات کمارزش
در دورانی که محدودیتهای محیطزیستی سختتر شده و تنوع خوراکهای نفتی افزایش یافته، نوآوری شیمیایی دیگر یک انتخاب لوکس نیست—یک ضرورت است. در چنین شرایطی، تجزیه و بازآرایی هیدروشیمیایی بهعنوان رویکردی کاملاً متفاوت مطرح میشود؛ رویکردی که از فشار و حرارت شدید دور شده و به سمت مهندسی دقیق مولکولی میرود.
این فناوری، بسیاری از فرضیات قدیمی دربارهٔ پردازش نفتهای سنگین را به چالش میکشد. بهجای گرمکردن قیر تا دماهای سوزان یا تزریق حجم عظیمی از هیدروژن، در این روش از آبِ واکنشپذیر و کاتالیستهای ویژه برای شکستن و دوبارهسازی انتخابی پیوندهای مولکولی استفاده میشود. واکنشها در شرایط بسیار ملایمتر رخ میدهند و امکان کنترل دقیق ساختار مولکولی فراهم میشود.
در این روش، قیر دیگر «خرد و نابود» نمیشود؛ بلکه بازآرایی میشود—شبکهٔ متراکم مولکولی آن به مواد باارزشتر تبدیل میشود بدون اینکه انرژی موجود در ساختار آن از بین برود. این رویکرد، قیر را نه یک مادهٔ لجوج و کممصرف، بلکه یک منبع عظیم پتانسیل شیمیایی میبیند.
یکی از بزرگترین مزیتهای این فناوری، نحوهٔ برخورد متفاوت آن با آسفالتنهاست—مولکولهایی که در روشهای سنتی پردازش قیر، دردسرهای زیادی ایجاد میکنند. آسفالتنها معمولاً باعث گرفتگی تجهیزات و کاهش بهرهوری میشوند و در نهایت یا دور ریخته میشوند یا به محصولات کمارزش تبدیل میگردند.
اما در فرایند تجزیه و بازآرایی هیدروشیمیایی، همین مولکولهای مشکلساز میتوانند شکسته شده و به مواد ارزشمند تبدیل شوند. چیزی که قبلاً به آن «پسماند» گفته میشد، اکنون خوراک تولید مواد جدید و گرانقیمت است. این موضوع میتواند اقتصاد پالایش قیر و همچنین پایداری منابع را دگرگون کند.
از نظر شیمیایی، قیر یک معدن طلای مولکولی است. پیچیدگی آن که زمانی یک ضعف به حساب میآمد، با امکان کنترل مولکولی دقیق، تبدیل به یک مزیت میشود.
این فناوری میتواند از قیراین مواد را تولید کند:
•مواد سبک نفتی
•روغنهای میانرده
•واکسهای مهندسیشده
•مواد اولیهٔ پتروشیمی
•پلیمرها
•کامپوزیتهای کربنی پیشرفته
در دنیایی که نیازهای صنعتی در حال تغییر است، توانایی تولید مجموعهٔ متنوعی از محصولات بهطور مستقیم از قیر، یک مزیت بزرگ است.
از نظر محیطزیستی نیز اهمیت این فناوری بسیار بالاست. ارتقای سنتی قیر معمولاً با انتشار دیاکسیدکربن، گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق همراه است. اما استفاده از واکنشهای شیمیایی در محیط آبی و در شرایط ملایم باعث میشود این آلایندهها بهطور چشمگیری کاهش پیدا کنند. همچنین چون نیاز به مصرف هیدروژن بسیار کمتر است، وابستگی به روشهای بسیار آلایندهٔ تولید هیدروژن نیز کاهش مییابد.
در دنیایی که قوانین کربنی سختتر شده، روشهای کمکربن نهتنها یک انتخاب اخلاقی، بلکه یک انتخاب اقتصادی سودمند خواهند بود.
در سطح جهانی، کشورهایی که دارای منابع عظیم قیر یا نفت سنگین هستند—مانند کانادا، ونزوئلا، ایران، کویت و برخی کشورهای آفریقایی—میتوانند بهرهٔ اقتصادی و صنعتی بزرگی از این تحول ببرند. این فناوری به آنها امکان میدهد محصولات باارزش را در محل استخراج تولید کنند، بدون نیاز به انتقال قیر خام به پالایشگاههای دور. در مناطق دورافتاده، واحدهای کوچک این فناوری میتوانند قیر را مستقیم به مواد ارزشمند تبدیل کنند و حتی زنجیرهٔ تأمین جهانی را بازتعریف کنند.
یکی از چشماندازهای بسیار جذاب این فناوری، پیوند آن با اقتصاد چرخشی کربن است. قیر میتواند نمونهای باشد برای نشان دادن اینکه چگونه مواد کمارزش—چه از پسماندها و چه از منابع سنگین نفتی—میتوانند بدون سوزاندن، به مواد جدید و مفید تبدیل شوند. در این دیدگاه، مفهوم «پسماند» رنگ میبازد و هر اتم کربن یک ارزش محسوب میشود.
اگرچه این فناوری هنوز در حال گذار از مرحلهٔ پایلوت به مرحلهٔ تجاریسازی گسترده است، اما نتایج اولیه آن چنان امیدوارکننده است که توجه بسیاری از محققان و شرکتهای انرژی را جلب کرده. مطالعات اولیه نشان میدهند که با این روش، تولید مواد میانرده بیشتر، گوگرد کمتر و پسماند بسیار پایینتری به دست میآید. با پیشرفت کاتالیستها و بهینهسازی شرایط واکنش، انتظار میرود مصرف انرژی برای ارتقای قیر بهشدت کاهش یابد، که هم از نظر محیطزیستی و هم از نظر اقتصادی یک موفقیت بزرگ است.
اثر بلندمدت این فناوری شاید فراتر از حوزهٔ سوخت باشد. ممکن است شاهد ظهور نسل جدیدی از مواد مبتنی بر قیر باشیم—ترکیباتی برای صنعت ساختمان، پوششهای مقاوم، چسبها، کامپوزیتها و مواد کربنی پیشرفته. قیر میتواند از مادهای با کاربرد محدود، به پلتفرمی برای نوآوریهای صنعتی تبدیل شود.
در این چشمانداز تازه، قیر—مادهای که سالها دستکم گرفته میشد—اکنون در مرکز یک بیداری فناورانه قرار گرفته است. تجزیه و بازآرایی هیدروشیمیایی نهتنها راه تازهای برای ارتقای قیر ارائه میدهد، بلکه نگاه ما را به ماهیت قیر تغییر میدهد.
در جهانی که انرژی در حال گذار است، صنایع به دنبال مواد هوشمندترند و فشارهای محیطزیستی مرزهای امکانپذیری را تغییر میدهند، قیر ممکن است از «باقیماندهٔ سنگین نفت» به یکی از منابع کلیدی آیندهٔ مهندسی مواد و انرژی پاکتر تبدیل شود.
