تولید سوخت‌ سنتزی با کمترین آلایندگی در دستور کار محققان کشوز/اثرات «کنتریل» هواپیما بر لایه ازون

مهدی عباسی، عضو هیات علمی دانشگاه تهران و فارغ‌التحصیل دانشگاه اشتوتگارت آلمان در گرایش احتراق پیشفرانه‌های هوایی با رویکرد محیط زیستی در گفت‌وگو با پایگاه خبری دنیای برند به نقل از ایسنا، گفت: بخشی از پروژه‌ای که در دانشگاظه اشتوتگارت اجرایی کردیم، در راستای توسعه انواع سوخت‌های جایگزین بوده است؛ سوخت‌های جایگزین سوخت‌هایی هستند که منشأ نفت خام ندارند و یا به صورت سنتزی می‌توان آنها را در محیط آزمایشگاهی تولید کرد.

وی با بیان اینکه سوخت‌های موجود که در صنعت خودروسازی و یا هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرد، دارای منشأ نفتی هستند، اظهار کرد: هر چند که مسایل محیط زیستی برای نفت خام وجود دارد، ولی پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد که تا سال ۲۰۵۰ همچنان منابع هیدروکربوری تسلط کامل را در سبد انرژی دارند، اما درصد بهره‌برداری از آنها رو به کاهش و در حوزه گاز رو به افزایش است.

عباسی با تاکید بر اینکه در آینده مصرف گاز بیش از حال حاضر است، این چرخش را بر اساس رویکردهای سبز کشورها به حوزه سوخت عنوان کرد و یادآور شد: گاز نسبت به سوخت دیزل و بنزین، آلایندگی کمتری دارد، از این رو با اقبال بیشتری روبرو شده است.

این محقق با اشاره به زمینه تحقیقاتی خود در دانشگاه اشتوتگارت، گفت: در این مطالعات تلاش کردیم که سوخت‌هایی را در محیط آزمایشگاه تولید کنیم و از ترکیب آنها با یکدیگر به سوخت پاک برسیم. در پالایشگاه‌ها امکان تسلط بر درصدبندی انواع هیدروکربن‌های موجود در سوخت، وجود ندارد؛ ولی در طرح ما نوعی معماری از قاعده به سمت الرأس است.

این عضو هیات علمی دانشگاه تهران با تاکید بر اینکه سوخت تولید شده در این پروژه مطالعاتی کلیه انتظارات مصرف کنندگان شامل احتراق به موقع، چگالی انرژی بالا و تولید آلایندگی کم را برآورده می‌کند، خاطر نشان کرد: ما برای دستیابی به این محصول از روش «مهندسی سوخت» یا «طراحی سوخت» بهره بردیم.

عباسی با بیان اینکه این مطالعات بیش از یک دهه در آلمان آغاز شد و همچنان مراحل تست و آزمون را طی می‌کند، یادآور شد: در یکی از این تست‌ها سوخت سنتزی تولیدشده در یکی از جت‌ها مورد استفاده قرار گرفت و محققان این پروژه به دنبال این هستند که در آینده این سوخت سنتزی بتواند جایگاهی در سبد سوخت به‌ویژه در صنعت هوایی داشته باشد.

مراحل تولید سوخت

این دانش‌آموخته دانشگاه اشتوتگارت آلمان، به بیان مراحل اجرای این پروژه پرداخت و گفت: در ابتدا یکسری مراحل پیچیده مربوط به مدل‌سازی نحوه هیدروکربن‌ها را اجرایی کردیم، به گونه‌ای که با استفاده از این مدل‌سازی‌ها برای هر نوع هیدروکربوری، کلاس احتراقی آن را می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که چه موادی و با چه میزانی با یکدیگر ترکیب کنیم و در نهایت مخلوط مواد به دست آمده چه ویژگی‌هایی خواهد داشت.

وی، مواد پایه مورد استفاده در این سوخت را موادی دانست که همگی در محیط آزمایشگاه به تولید رسیده‌اند و اظهار کرد: این مواد که پایه شیمیایی دارند، بعد از مدل‌سازی‌ها، در محیط آزمایشگاه بر اساس یکسری درصدبندی‌هایی با یکدیگر ترکیب می‌شوند. البته سوخت‌هایی با منشأ زیستی نیز وجود دارند، ولی این نوع سوخت‌ها با طراحی سوخت ما متفاوت است؛ چرا که طراحی سوخت به این صورت انجام می‌شود که ابتدا مواد شیمیایی با درصدبندی‌های مشخصی ترکیب می‌شوند و بعد از تولید در محیط آزمایشگاهی تست می‌شوند.

عباسی در پاسخ به این سؤال که چرا تست‌های این سوخت از صنعت فضایی آغاز شد، توضیح داد: این پروژه با نام Innovative Fuel(InnoTreib) یا سوخت نوآورانه است که با اختصاص بودجه از سوی وزارت انرژی و محیط زیست آلمان، در انستیتو هوافضای آلمان در حال اجرا  بود و این سرمایه موجب هدایت این طرح به صنعت هوافضا شد و همچنان این مطالعات ادامه دارد.

به گفته وی، سوخت سنتزی در هواپیمای آزمایشی به نام «آترا» هواپیمای آزمایشی A۳۲۰ ATRA (D-ATRA)، مورد استفاده قرار گرفت و با این سوخت، پرواز داشته است.

وی با بیان اینکه سوخت صنعت هوافضا پیچیدگی‌های خاص خود را دارد، یادآور شد: در صورتی که سوخت نتواند انرژی مورد نیاز را تامین کند، هواپیما قادر به اوج گرفتن کافی نیست و ارتفاع پروازی‌اش محدود می‌شود. از این رو موضوع سوخت صنعت هوا فضا بسیار مهم است تا بتواند انرژی لازم را تولید کند.

این محقق حوزه سوخت، کاهش آلایندگی را از دیگر رویکردهای تولید سوخت عنوان کرد و ادامه داد: تولید آلاینده‌ها در صنعت هوا و فضا دارای حساسیت بالایی است؛ چرا که آلاینده‌های این صنعت در لایه‌های بالاتر جو قرار می‌گیرد و با حل شدن در این لایه‌ها، به زمین منتقل می‌شود. نمونه این آلاینده‌ها یا نیتروژن اکسید بعد از انتقال به لایه‌های بالاتر، بر روی لایه ازون نیز تاثیرگذار است.

عباسی، بخار آب را از دیگر  محصولات احتراق صنعت هوایی، با اثر گلخانه‌ای نام برد و در این باره توضیح داد: بخار آب محصول احتراق است و اثر آن همانند یک خط سفید در دنباله هواپیما قابل مشابه خواهد بود. با توجه به دمای پایین، ابتدا به صورت کریستال‌های یخ هستند و با انتشار در جو تبدیل به بخار آب می‌شوند و ساختار ابر مانندی را ایجاد می‌کنند که اثر گلخانه‌ای شدیدی دارند و ازدیاد انتشار آن می‌تواند در نهایت اثر گرمایش زمین را در دراز مدت تشدید کند.

«کمتریل» و رد سفید هواپیما

عباسی با اشاره به محتوای منتشر شده در فضای مجازی در خصوص رد سفید هواپیماها در آسمان، گفت: محتوایی در فضای مجازی در زمینه «کمتریل» باب شد و اعلام شد که برای بارورسازی ابرها، ماده‌ای به نام «کمتریل» از طریق هواپیما پخش می‌شود.

وی افزود: ممکن است از این تکنیک و از طریق انجام گشت‌های پروازی ویژه Sorties برای بارورکردن ابرها استفاده کنند، اما آنچه که به شکل دنباله سفیدرنگ در پشت هواپیماها، به خصوص با کاربری حمل و نقل مسافری و کالا به جا می‌ماند، مجموعه‌ای از کریستال‌های یخ (ناشی از سرد شدن ناگهانی از بخار آب حاصل از احتراق) و سایر آلاینده‌های صنعت هوایی است که به آن “Contrail” اطلاق می‌شود و در اساس ربطی به «کمتریل» “Chemtrail” ندارد.

این محقق با تاکید بر اینکه بخار آب ناشی از فعالیت هواپیما اثرات چندانی در آلایندگی جو ندارد، افزود: ولی گازهای ناشی از احتراق مانند CO و مهمتر از آن NOX و دوده است که بر لایه ازون تاثیر منفی دارد.

چشم‌اندازه آینده سوخت سنتزی

این عضو هیات علمی دانشگاه تهران، در خصوص آینده سوخت سنتزی تولیدشده در این پروژه با تاکید بر اینکه بعید است که در آینده این سوخت در کشور آلمان جایگزین سوخت فسیلی شود، گفت: ولی در حال حاضر این سوخت به سمتی در حرکت است که جای خود را در سبد سوخت باز کند.

وی افزود: از سوی دیگر در حال حاضر این سوخت گران‌قیمت است.

ادامه پروژه سوخت سنتزی در ایران

عباسی در پاسخ به این سؤال که آیا این پروژه در ایران نیز ادامه دارد، خاطر نشان کرد: ما تلاش کردیم که در وهله اول این پروژه را در ایران مطرح کنیم و گام بعد ایجاد زیر ساخت‌های مورد نیاز آن بوده است. طبیعتا دست ما در بخش تامین زیر ساخت‌ها بسته است و تلاش کردیم که این خلأ را از طریق دسترسی به مقالات پر کنیم.

این دانش‌آموخته دانشگاه اشتوتگارت اضافه کرد: ممکن است این سؤال برای بسیار ایجاد شود که سوختی که با هزینه بالایی تولید می‌شود و بخش محیط زیستی آن نیز برای کشور زیاد ملموس نیست، چرا در کشور باید تولید شود؟ مهمتر از همه این مسائل، فناوری‌ای است که از طریق اجرای آن در کشور توسعه می‌یابد.

وی مدل‌سازی احتراق را از جمله این فناوری‌ها نام برد و ‌گفت: ما با استفاده از این فناوری می‌توانیم با صرف هزینه کمتر، رفتار احتراقی را در سیستم‌های مختلف بررسی کنیم. همچنین گسترش این فناوری به خصوص با ارتقای درجه دقت آن در محاسبات عددی، به بخش‌های صنعتی و پژوهشی کمک خواهد کرد تا دید واقع‌بینانه‌ای برای محققان در حوزه‌هایی چون بهینه‌سازی مصرف انرژی ایجاد شود.

این محقق حوزه احتراق پیشرانه‌های هوایی با بیان اینکه از دو سال پیش درصدد است تا این دانش را در دانشگاه تهران نهادینه کرده و گسترش دهد، یادآور شد: اکنون ساختار صنعت نفت کشور به ثباتی رسیده که تغییری را در خود احساس نمی‌کند. با این حال مجموعه‌هایی مانند پژوهشگاه‌ صنعت نفت، به طور مشخص پردیس انرژی و محیط زیست این مرکز بر روی اولویت‌های پژوهشی که به این دانش نیازمند است، متمرکز شده‌اند. نمونه آن بهره‌گیری از گاز فلر است. برای این منظور نیاز به بررسی رفتار احتراقی گاز در فلر داریم که از طریق مدل‌سازی‌ها می‌توان رفتار احتراقی را تعیین کرد.

عباسی با بیان اینکه برای توسعه فناوری طراحی سوخت نیاز به دو دسته آزمایشگاه داریم، افزود: یک دسته از این تجهیزات به نام «لوله شک» Shock-Tube و «ماشین تراکم سریع» Rapid Compression Machine هستند که برای سنجش زمان تاخیر اشتعال به کار می‌روند. این تجهیزات به ما این امکان را می‌دهد که در شرایط مختلف چقدر زمان نیاز است تا سوختی محترق شود.

وی اضافه کرد: دسته دیگری از آزمایشگاه‌هایی که نیاز داریم، «اندازه‌گیری سرعت شعله» است. ما در مطالعاتمان نیاز داریم که بدانیم هر سوختی در شرایط مختلف دارای چه سرعت شعله‌ای است. علاوه بر آن نیاز داریم که بدانیم هر شعله‌ای چه آلایندگی‌هایی را منتشر می‌کند و بتوانیم مقدار آلایندگی‌های منتشر شده را اندازه‌گیری کنیم.

این محقق با بیان اینکه هر ۳ دسته این آزمایشگاه‌ها در ایران وجود ندارد، اظهار کرد: با توجه به شرایط کشور، دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی عمده در کشورهای ترانس آتلانتیکی مانند ایالات متحده، کانادا و کشورهای عضو اتحادیه اروپا تمایلی ندارند که همکاری‌های علمی با ایران داشته باشند، ولی این چشم‌انداز وجود دارد که در این زمینه با کشورهای چین و روسیه وارد همکاری شویم، چون در این کشورها آزمایشگاه‌های بسیار مجهزی در این حوزه دارند.

به گفته وی، کشور چین در زمینه طراحی سوخت پیشرفت‌های زیادی داشته است و کشور روسیه نیز مدتی است که به این حوزه وارد شده است. ضمن آنکه دانش مدل‌سازی و مطالعه احتراق صنعتی در این دو کشور به قدر لازم توسعه یافته است و ما می توانیم با تعامل سازنده و نزدیک با مراکز پژوهشی مرتبط، به رشد هرچه بیشتر این دانش ضروری و زیربنایی در کشور کمک کنیم. من به عنوان نماینده بین‌المللی دانشگاه کاسپین دانشگاه تهران در جلسات شرکت می‌کنم، شاهد هستم که دانشگاه تهران دست کم ۱۰ قرارداد همکاری با دانشگاه‌های روسیه دارد، ولی به طور مشخص و در جزئیات هنوز همکاری گسترده‌ای در حوزه‌های فنی و مهندسی که منجر به تولید محتوای علمی برجسته شود، نداشته و یا کمتر داشته‌ایم که جداسازی و مطالعه آزمایشگاهی فناوری احتراق نیز یکی از آنهاست.  این در حالی است که روس‌ها از این نوع همکاری‌ها بسیار استقبال می‌کنند.

عباسی یکی از دلایل اصلی این امر را عدم شناخت کافی ما از روسیه، مراکز تحقیقاتی و دانشگاه‌های آن دانست.

پایان