عاجل

تقرأ الآن:

تحويل الفحم الحجري إلى غاز لإنتاج الطاقة


عالم الغد

تحويل الفحم الحجري إلى غاز لإنتاج الطاقة

الباحثون الأوروبيون يطمحون إلى إنتاج الهيدروجين داخل مناجم الفحم
إنها عملية معقدة كيميائياً ومحفوفة بالمخاطر، لكنها الآن قيد التجربة، وفي حال نجاحها فستكون مصدراً جديداً للطاقة

من مناجم الفحم في بولندا و بلجيكا، نرصد لكم هذه التجارب ضمن تقريرنا الأسبوعي عالم الغد فوتوريس

مرحبا بكم في منطقة تعدين الفحم حول كاتوفيتشي ، جنوب بولندا، حيث يتم استخراج آلاف الأطنان من الفحم كل عام

هذا منجم خاص للغاية، على عمق عشرين متراً تحت الأرض يعمل العلماء، و ليس عمال المناجم، في ظروف تحد حقيقية

كرزيستوف ستانزيك ، منسق المشروع الضخم (في بولندا) : “إننا في منجم للفحم، و لكننا لسنا هنا لاستخراج الفحم، هذا منجم للتجارب، و نحن هنا لتقييم وجود طريقة بديلة لانتاج الطاقة و الخروج من هنا، على سبيل المثال إذا قمت بضخ الأوكسجين و البخار في الفحم ، يمكنك إنتاج الهيدروجين بطريقة أو بأخرى، بعدها يمكنك أن ترسل الهيدروجين الناتج إلى السطح لاستخدامه في إنتاج الطاقة من خلال توربينات الغاز ، و الحرارة في المراجل ، أو يمكن استخدامه كوقود لصنع المواد الكيميائية الاصطناعية “

في وقت مبكر من الصباح شاهدنا ناقلة محملة بالأكسجين السائل تقف خارج المنجم، إنها نقطة الانطلاق الحقيقية ، التجارب هذه تحت رعاية مشروع الاتحاد الأوروبي للبحوث

ماريان ويتوسكي ، الكيمياء الفيزيائية ، معهد التعدين البولندي الرئيسي ، يقول: “اننا نضخ الأكسجين السائل من هذه الناقلات إلى برك خاصة و آمنة، حيث يتمدد و يتبخر و يتحول إلى غاز الأوكسجين، ثم ينتقل الغاز في خط الأنابيب بمساعدة صمامات التحكم، و يتم رصد معدل التدفق بشكل مستمر، ثم نوجه تدفق الغاز نحو الفحم ، و ننتظر عملية التغويز حتى تحدث “

التجربة القائمة على تغويز الفحم أي تحويل الفحم الحجري إلى غاز يتم رصدها داخل هذا المبنى

الكاميرات و أجهزة الاستشعار الموجودة تحت الأرض تساعد الباحثين على رصد الحالات الشاذة

كابوستا كرزيستوف الكيميائي ،من المعهد المركزي البولندي للتعدين :
“هذا هو قلب نظام التحكم في التجربة، نحن نسيطر على عملية التغويز و نوعية الهواء في أسفل المنجم، هذا الرصد هو عنصر رئيسي في أبحاثنا، تحويل الفحم إلى غاز تحت الأرض محفوف بالمخاطر، لأنه قد يتسبب بحدوث انفجارات، عملية الرصد تسمح لنا بمنع الانفجارات و تسرب غازات خطيرة “

الكيميائيون و الجيولوجيون يقومون أيضاً بفحص التربة في الأعلى

وعلى الرغم من إغلاق مدخل المنجم بعناية فائقة ، إلا أن الباحثين يشعرون بالقلق من تسرب بعض الغازات داخل طبقات التربة

الكيميائي كابوستا كرزيستوف ، المعهد المركزي البولندي للتعدين:”
“نحن الأن على ارتفاع خمسة و عشرين متراً فوق المكان الذي تجري فيه عملية التغويز، نحن نستخدم جيورادار لرصد ما يحدث على السطح، هذا الجهاز يسمح لنا بقياس أي تغييرات في بنية الأرض من تحتنا، حيث تجري عملية التغويز، و أيضا يمكننا من رصد أي تسرب محتمل للغازات ، و تحليل طبيعة هذه الغازات”

هنا في مدينة لييج ، في بلجيكا ، تجري دراسات مختلفة للتحضير لتجربة مماثلة للتجربة البولندية

المفاعل داخل هذا المختبر يساعد العلماء على الإحاطة بالمعلومات المتعلقة بعملية تغويز الفحم أي تحويله إلى غاز

انطوان بيرلوت ، مهندس كهربائي، يقول:
“هذه المادة تساعدنا على محاكاة جوف الأرض، لأنه مشروعٌ لتفريغ الأنفاق الجوفية من الغاز الذي يتواجد إلى جانب الفحم داخل الأنفاق، كما تتواجد بعض المواد التي يتحتم علينا القيام بعملية فحص لها داخل المفاعل لنعرف ماهيتها “

نتيجة هذا المزج قدمت للمفاعل، و حقنت مع غازات مختلفة في درجات حرارة و ظروف ضغط مختلفة

العلماء يريدون الآن معرفة كيف يتفاعل الفحم خلال تعرضه للغازات

انطوان بيرلوت، مهندس كهربائي، يقول:

“التحكم بهذه المعايير يسمح لنا، بالتحكم في كمية و نوعية المواد التي نستخدمها في مفاعل الغاز، على سبيل المثال، عبر زيادة الضغط، سنزيد من إنتاج غاز الميثان، أو عبر زيادة درجة الحرارة سنزيد من إنتاج الهيدروجين و أول أكسيد الكربون “

تم قياس الغازات الناجمة عن تلك العملية و تحليلها باستخدام تقنيات متطورة ، مثل الكروماتوغرافيا أو التفريق اللوني ، وهي تقنية لفصل وتنقية المواد الكيميائية المختلفة

نتيجة الفحص البصري للفحم، و الغازات المنبعثة من الفحم ساعدت العلماء كثيراً في التوصل إلى بعض الاستنتاجات الأولية

لاندويت بيير ، مهندس كيميائين، يقول:

“هناك ثلاث عمليات لملء الأنفاق بالغاز و تأتي تباعاً: غاز ثاني أكسيد الكربون، الذي يولد غاز أول أكسيد الكربون على نطاق واسع؛ ومن ثم ضخ غاز بخار الماء، و الذي يولد غازاً غنياً بالهيدروجين، و أخيراً غاز الهيدروجين، الذي سيولد غاز الميثان، وهو المكون الأساسي للغاز الطبيعي الموجود في شبكات الطاقة”

نعود الآن إلى بولندا ، حيث تجري التجارب تحت الأرض منذ ثلاثة أسابيع بشكل صحيح

لقد نجح المفاعل في تحويل حوالي 50 كيلو غراماً من الفحم الحجري إلى غاز خلال ساعة واحدة، ولم يحدث أي تسرب خطير، و قد تم فحص عينات الهيدروجين و الغازات الناتجة و تحليلها بعناية

كابوستا كرزيستوف الكيميائي ، المعهد المركزي البولندي للتعدين :

“في هذه الغرفة نحن نحلل المركبات الكيميائية المختلفة الموجودة في الغازات التي أنتجت تحت الأرض، و نحن نستخدم تقنية التفريق اللوني لإجراء تلك التحليلات الكيميائية، خط الأنابيب القادم مباشرة من المفاعل ينقل الغازات لهذا النظام، جهاز الكمبيوتر يقرأ البيانات ، و يحولها إلى رسومات، حتى نتمكن من التعرف بسهولة على الغازات المنتجة ، الآن حصلنا على بعض الغازات كثاني أكسيد الكربون ، و أول أكسيد الكربون و الهيدروجين والنيتروجين ، والأكسجين ، وبعض الملوثات ، مثل مركبات الكبريت “

حلم الباحثين الآن هو تحسين هذا النظام لإنتاج الهيدروجين بكميات كبيرة والتقليل من إنتاج غازات خطيرة

كرزيستوف ستانزيك ، منسق المشروع الضخم (في بولندا) :

“ التقنيات الكلاسيكية المستخدمة في تعدين الفحم ، أنتجت لنا طبقات رقيقة من الفحم، الكثير من العمل من أجل عائد قليل، يمكن لعملية التغويز أن تضيف قيمة اقتصادية لعملية التعدين و للمناجم نفسها، بمعنى أنه سيكون لدينا القليل من الفحم والكثير من الطاقة ، و سيتم إنتاجها بطريقة أو بأخرى أكثر ملائمة للبيئة “

في النهاية فإن الاعتماد على الفحم الحجري لتوليد الطاقة، يحتاج إلى جهد مضاعف يتمثل في التنقيب عن الفحم و إيجاده

اختيار المحرر

المقال المقبل
من الحيوان للإنسان: عدوى الأمراض الخفية

عالم الغد

من الحيوان للإنسان: عدوى الأمراض الخفية