در عجله برای کربن زدایی، صنعت کشتیرانی در حال بررسی سوخت های جایگزین است

نسخه اصلی مقاله

برای دهه‌ها، کشتی‌های تجاری جهان به سوخت فسیلی آنقدر چسبناک و غلیظ وابسته بوده‌اند که برای عبور از داخل کشتی باید تا حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد گرم شود. نفت کوره سنگین (HFO) یکی از کثیف ترین سوخت ها است. “این آخرین مرحله است [oil] مورتن بو کریستینسن، رئیس تیم انتقال انرژی در غول کشتیرانی دانمارکی مرسک می گوید: فرآیند پالایش. “میشه گفت ته بشکه.”

با این حال، اکنون که سازمان بین المللی دریانوردی (IMO) – بازوی سازمان ملل که مسئولیت مدیریت کشتیرانی جهانی را بر عهده دارد – در حال اجرای مقررات جدیدی است که برای مجبور کردن صنعت کشتیرانی به کاهش انتشار گوگرد و کربن خود طراحی شده است، HFO در صخره ها است. قوانین جدید تصمیم گیرندگانی مانند کریستینسن را وادار می کند تا دریابند کدام یک از سوخت های بالقوه آینده در نهایت جایگزین آن خواهد شد.

بخشی از کار کریستینسن، همراه با ده ها همکار، خرید سوختی است که صدها کشتی مرسک را تامین می کند. او می‌گوید HFO و سایر سوخت‌های فسیلی در حال حاضر جای خود را به جایگزین‌های پاک‌تر داده‌اند.

به عنوان مثال، در اواسط سال 2023، یک کشتی کانتینری جدید به ارزش 160 میلیون دلار آمریکا لورا مرسک، فعالیت خود را در دریای بالتیک آغاز کرد. کریستینسن می گوید: «به نظر می رسد مانند هر کشتی کانتینری دیگری است. اما در لورا مرسک هرگز با روغن کار نکرد در عوض، انرژی آن از متانول تامین می شود. روش های مختلفی برای تولید متانول وجود دارد و همه آنها سازگار با محیط زیست نیستند. با این حال، زمانی که متانول یک منبع پایدار است، مانند جذب گاز تولید شده در محل‌های دفن زباله یا از طریق فرآیندهای مختلف با انرژی تجدیدپذیر، متانول می‌تواند به طور قابل توجهی کمتر از سوخت‌های فسیلی آلاینده باشد. این لورا مرسک در حال حاضر در آبهای شمال اروپا و بیش از 200 کشتی دیگر قادر به کار بر روی متانول در حال حاضر در دفتر سفارش کارخانه های کشتی سازی در سراسر جهان هستند.

سیمون بولاک، محقق کشتی و تغییرات اقلیمی، می‌گوید: برای برآورده کردن آخرین مقررات IMO – که برای رساندن حمل و نقل به صفر تا سال 2050 طراحی شده‌اند – کشتی‌های تجاری باید انتشار کربن خود را حداقل تا 30 درصد در عرض شش سال کاهش دهند. دانشگاه منچستر در انگلستان او اضافه می‌کند که اگر صنعت بیش از این طول بکشد، برای شرکت‌های کشتیرانی تقریباً غیرممکن خواهد بود که انتشار گازهای گلخانه‌ای را به اندازه کافی برای دستیابی به بلندپروازانه‌ترین اهداف نظارتی کاهش دهند. که در مقاله منتشر شده در سال 2023بولاک و همکارانش نشان دادند که اگر اوضاع به اندازه کافی سریع پیش نرود، اهداف توافقنامه پاریس در سال 2015 چگونه می تواند به خطر بیفتد.

برای رسیدن به صفر خالص، حذف HFO ضروری است. و برای داشتن بیشترین تأثیر بر انتشار کربن، سوخت های فسیلی جایگزینی که در حال حاضر توسط برخی کشتی ها استفاده می شود، مانند گاز طبیعی مایع، باید در نهایت ناپدید شوند. اما مقاوم‌سازی کشتی‌های موجود برای استفاده از سوخت‌های بسیار پاک‌تر آسان نیست و ساخت کشتی‌های جدید نه سریع و نه ارزان است. مشکل تامین هم هست. در مورد متانول، در حال حاضر در دسترس بودن جهانی این سوخت برای پاسخگویی به تقاضای عظیم صنعت کشتیرانی کافی نیست.

بنابراین چالش کریستینسن و دیگرانی مانند او این است که بفهمند چگونه می‌توانند کشتی‌ها را بدون مشکلات فنی یا لجستیکی به سوخت‌های جایگزین انتقال دهند – و این کار را در مدت زمان بسیار کوتاهی انجام دهند.

در حال حاضر، تنها راه پیش رو، تنوع بخشیدن به ورودی های سوخت است. علاوه بر متانول، صنعت کشتیرانی در حال بررسی سایر گزینه های سوخت غیر فسیلی مانند هیدروژن، آمونیاک، برق و … انرژی هسته ای. با توجه به بحث برانگیز بودن دومی – انرژی هسته ای به عنوان سوخت برای کشتی های تجاری تلاش کرده است. تقریباً منحصراً برای کشتی های جنگی استفاده می شود– بعید است انرژی هسته ای بر کشتیرانی در چند سال حیاتی آینده تأثیر بگذارد. تامین انرژی تعداد زیادی کشتی باری بزرگ با استفاده از بسته های باتری داخلی نیز بعید است زیرا باتری ها نمی توانند انرژی کافی برای جبران اندازه و هزینه بالای خود پمپ کنند.

با این حال، آمونیاک یک رقیب واقعی است. مزیت بزرگ آمونیاک این است که یک کالای مهم در بسیاری از صنایع دیگر است – به ویژه کشاورزی، که در آن سالانه میلیون ها تن از آن به عنوان کود استفاده می شود. آمونیاک دارای یک زنجیره تامین قوی است و این ماده شیمیایی در حال حاضر در بسیاری از بنادر جهان ذخیره شده است.

با این حال، مانند متانول، آمونیاک نیز ناقص است. برای شروع است فوق العاده سمی، بنابراین حوادث و نشت ها می توانند از نظر زیست محیطی فاجعه بار باشند. در حال حاضر هیچ بندری به کشتی‌های آمونیاکی اجازه پهلوگیری نمی‌دهد، موقعیتی که مجبور شده است پیشگام سبزاثبات کشتی مفهومی تبدیل شده به کار با آمونیاک و دیزل برای استفاده سوخت‌های فسیلی برای تقویت بازدید آنها از کنفرانس COP28 سال گذشته در امارات متحده عربی

همچنین، سوزاندن آمونیاک دشوارتر از برخی از جایگزین ها است. طراحی موتورهای قابل اطمینان تر و کارآمدتر با آمونیاک چالش بزرگی است که در حال حاضر توسط شرکت هایی مانند MAN Energy Solutions مستقر در آلمان که موتور متانول را نیز بر روی آن ساخته اند با آن مقابله می کنند. لورا مرسک.

لارس تینگبرگ دانیلسن، مدیر تبلیغات در MAN Energy Solutions، توضیح می‌دهد که آمونیاک دمای اشتعال بالایی دارد – قبل از اشتعال باید بالای ۶۵۰ درجه سانتیگراد باشد – و بنابراین باید همراه با سوخت خلبان ثانویه سوزانده شود. شعله آن نیز متزلزل است. در مقایسه با متانول، سرعت شعله آمونیاک (چقدر سریع شعله با سوختن سوخت منبسط می شود) شش برابر کندتر است. اگر موتور خیلی سریع کار کند، احتراق کند می شود و به آمونیاک اجازه می دهد از موتور خارج شود. با توجه به سمیت آن، این می تواند خطر آلودگی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.

دانیلسن می گوید خوشبختانه، موتورهای غول پیکر دو زمانه دریایی در مقایسه با موتورهای کوچکتر نسبتاً آهسته می چرخند، بنابراین دریافت آمونیاک برای حفظ سوختن آنها آسان تر است. شرکت او در حال حاضر از دوربین های پرسرعت برای بررسی احتراق سوخت استفاده می کند.

دانیلسن اضافه می کند که تعیین کارآمدترین سوخت تا حدی به نحوه استفاده از کشتی بستگی دارد. ساخت تأسیسات تحویل متانول گران است، بنابراین کشتی‌های متانول ممکن است برای مسیرهای تکراری با بنادر ثابت مناسب‌تر باشند. طبق تحقیقات انجام شده توسط او می‌گوید، مرکز مرسک مک‌کینی مولر برای حمل‌ونقل بدون کربن، آمونیاک ارزان‌تر از متانول است و احتمالاً باقی می‌ماند، بنابراین ممکن است استفاده از آن برای بزرگترین کشتی‌هایی که به بیشترین انرژی نیاز دارند، منطقی باشد.

مرسک به نوبه خود علاقه مند به سوزاندن آمونیاک است. کریستینسن می گوید: «ما مطمئناً انتظار داریم که در آینده در ترکیب سوخت حضور داشته باشد. با این حال، نه مرسک و نه هیچ شرکت بزرگ کشتیرانی دیگری در حال حاضر کشتی‌های سوزاندن آمونیاک ندارند و کریستینسن از تأیید اینکه آیا مرسک قصد دارد چنین سفارش‌هایی را در سال جاری اعلام کند، خودداری کرد. این یارا ایدیاولین کشتی باری جهان که با آمونیاک کار می کند، انتظار می رود در سال 2026 منتشر شودو حدود 12 دستگاه زباله سوز آمونیاکی در سراسر جهان سفارش داده شده است.

در حال حاضر، صنعت کشتیرانی علاقه خاصی به سوخت جایگزین مورد علاقه استفن ترنوک ندارد: هیدروژن. اما Turnock، مهندس دریایی در دانشگاه ساوتهمپتون در انگلستان، هیدروژن را دوست دارد، زیرا مانند آمونیاک، می توان با انرژی های تجدید پذیر ایجاد کرد، اما سوزاندن آن چیزی جز بخار تولید نمی کند. (سوزاندن آمونیاک مخلوطی از گاز نیتروژن و آب تولید می کند – نه چندان بد – در حالی که سوختن متانول دی اکسید کربن و آب تولید می کند.)

با این حال، صنعت از کار کردن با چیزی که کار کردن با آن دشوار است محتاط است. هیدروژن در 235- درجه سانتیگراد تبخیر می شودسردتر از سطح ماه در شب– بنابراین فشرده کردن آن به یک مایع برای قرار دادن در مخزن سوخت کشتی نیاز به انرژی زیادی دارد. و از آنجا که مولکول های هیدروژن بسیار کوچک هستند (حتی با استانداردهای شیمیایی نانوسکوپی)، هیدروژن تمایل دارد به بیرون نشت کند از کوچکترین شکاف ها

کریستینسن می‌گوید مرسک یک مطالعه آزمایشی با هیدروژن انجام داد و دریافت که استفاده از آن گران‌تر از متانول و آمونیاک است. او می‌گوید و این چیزی را می‌گوید، زیرا متانول خود سه برابر گران‌تر از سوخت‌های معمولی دریایی است.

زیرا در واقع آمونیاک شامل هیدروژن – آمونیاک یک اتم نیتروژن و سه اتم هیدروژن است – امکان یک رویکرد ترکیبی نیز وجود دارد: مخازن سوخت کشتی را با آمونیاک پر کنید و سپس آن را به روش شیمیایی به هیدروژن در کشتی تبدیل کنید. این یک تبدیل نسبتا ناکارآمد است که انرژی زیادی را هدر می دهد، اما این فرآیند در نهایت نیروی محرکه کربن صفر را فعال می کند. Amogy، یک استارت آپ مستقر در نیویورک، در تلاش است تا قایق یدک کشی با این رویکرد هیبریدی را در اواخر سال جاری آزمایش کند.

با این حال در عجله برای یافتن سوخت های پاک تر، بولاک، محقق ناوبری و آب و هوا، از نادیده گرفتن همه آنها هشدار می دهد یک چیز دیگر راه هایی که صنعت می تواند انتشار گازهای گلخانه ای خود را کاهش دهد. او می‌گوید: «این بخش باید تمرکز بیشتری روی کارهای دیگری داشته باشد که می‌تواند انجام دهد. به عنوان مثال، به اصطلاح فناوری کمک باد (یک روش واقعاً قدیمی برای راندن یک کشتی) می تواند تلاش مورد نیاز موتور اصلی کشتی را بدون توجه به آنچه در حال سوختن است کاهش دهد.

بولاک گفت که مقررات سخت‌گیرانه‌تر نیز می‌تواند در کاهش انتشار کربن کشتی‌ها نقش داشته باشد. بنادر می‌توانند از ورود کشتی‌هایی که دارای رتبه کافی بازده انرژی نیستند، خودداری کنند مقیاسی که توسط IMO معرفی شده است برای مثال سال گذشته کریستینسن مرسک می گوید که از پیشنهادات برخی در صنعت کشتیرانی به الف حمایت می کند مکانیسم تعادل سبز این امر قیمت سوخت های آلاینده را برای یارانه دادن به جایگزین های سبزتر افزایش می دهد.

اما زمان زیادی برای ایجاد تغییرات بزرگ برای شرکت های حمل و نقل باقی نمانده است. Turnock می گوید که این صنعت تنها چند سال فرصت دارد تا انتشار کربن خود را تقریباً یک سوم کاهش دهد – عمدتاً به این دلیل که برای مدت طولانی “سر خود را در ماسه” نگه داشته است.

کریستینسن همچنان خوشبین است. اگر کشتیرانی بتواند متحول شود، برای سایر صنایع، مانند هوانوردی، دشوارتر خواهد بود که روند گذار سبز خود را کاهش دهند. او می گوید: «هی، اگر این فرستنده ها بتوانند این کار را انجام دهند، بهانه شما چیست؟»