خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات .. أبرز مسارات الاستدامة في القرن الـ 21

يُعد خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات متطلباً استراتيجياً لمواءمة القطاع مع أهداف الحياد الكربوني بحلول منتصف القرن الـ 21 ، بهدف الحد من الأثر البيئي مع الحفاظ على الجدوى الاقتصادية للتشغيل.

ويُصنف قطاع البتروكيماويات ضمن القطاعات كثيفة الاستهلاك للطاقة ومرتفعة البصمة الكربونية، نظراً لاعتماده التاريخي على الوقود الأحفوري ليس فقط كمصدر للطاقة الحرارية والبخار اللازمين للعمليات، بل أيضاً كمادة خام أساسية، وهو ما يُعرف باللقيم، للتفاعلات الكيميائية ولهذا أصبح خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات تحدياً هندسياً يتطلب إعادة تفكير كاملة في تصميم العمليات.

نستعرض في هذا المقال الأبعاد التقنية والاستراتيجية لمفهوم خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات، مع التركيز على التحديات والحلول الهندسية التي تقود تحول هذا القطاع نحو نموذج تشغيلي مستدام، وكيف يمكن أن يساهم خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات في تحسين تنافسية المنتج النهائي.

خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات : خارطة طريق الاستدامة

تنقسم انبعاثات مجمعات البتروكيماويات إلى مصدرين رئيسيين هما :

المصدر الأول : هو الانبعاثات الناتجة عن احتراق الوقود لتوفير الحرارة المرتفعة التي تتطلبها عمليات التكسير بالبخار وعمليات الفصل والتكرير.
المصدر الثاني : هو الانبعاثات الجوهرية المنطلقة مباشرة من التفاعلات الكيميائية نفسها، كما هو الحال في إنتاج الأمونيا والميثانول والإيثيلين.

ولأن هذه العمليات تتطلب درجات حرارة تتجاوز 800 درجة مئوية وتشغيلاً مستمراً على مدار الساعة، فإن استبدالها الفوري ببدائل خالية تماماً من الانبعاثات يمثل تحدياً تقنياً واقتصادياً معقداً. لذا، تبرز الحاجة إلى تبني استراتيجيات متكاملة لا توقف الإنتاج، بل تعيد تصميمه وفق معايير بيئية.

مما يجعل خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات أولوية استراتيجية لدى الشركات الكبرى التي تسعى لتحقيق خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات دون التأثير على الإنتاجية.

دور تقنيات احتجاز وتخزين واستخدام الكربون CCUS

تعتمد منظومة احتجاز وتخزين واستخدام الكربون CCUS على التقاط غاز ثاني أكسيد الكربون من مصادر الانبعاثات الكبرى قبل وصوله إلى الغلاف الجوي، وتُعد هذه المنظومة اليوم الأداة الأكثر فعالية لتحقيق خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات في المصانع القائمة.

وتتم عملية الاحتجاز عبر ثلاث مسارات تقنية رئيسية: الاحتجاز بعد الاحتراق، والاحتجاز قبل الاحتراق، والاحتراق بالأكسجين النقي في قطاع البتروكيماويات.

يُعد الاحتجاز بعد الاحتراق من غازات المداخن هو الأسلوب الأكثر قابلية للتطبيق عند تحديث المصانع القائمة، وفقاً لتقارير وكالة الطاقة الدولية IEA وبعد الاحتجاز، يخضع الغاز لعمليات الضغط والنقل عبر شبكات الأنابيب أو السفن، ليتجه نحو أحد مسارين:

أولاً، التخزين الجيولوجي الدائم: يتم حقن ثاني أكسيد الكربون على أعماق تزيد عن 800 متر تحت سطح الأرض في تكوينات جيولوجية مناسبة، مثل حقول النفط والغاز المستنفدة أو طبقات المياه الجوفية المالحة العميقة، بهدف عزله لآلاف السنين وفق معايير الهيئة الحكومية الدولية لتغير المناخ IPCC.
ثانياً، الاستخدام وإعادة التدوير CCU: وهو مسار تحويلي يتم فيه استخدام الكربون المحتجز كمادة خام لإنتاج مواد كيميائية أخرى مثل اليوريا والميثانول وبعض أنواع البوليمرات، مما يساهم في إنشاء اقتصاد دائري للكربون ويقلل الحاجة لاستخراج موارد أحفورية جديدة، رغم أن جدواه الاقتصادية لا تزال محدودة، إلا أنه يمثل حلاً واعداً لدعم خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات.

التكامل مع مسارات التحول الأخرى

لا تعمل تقنيات احتجاز الكربون بمعزل عن المبادرات الأخرى، بل تتكامل مع حزمة إجراءات تشغيلية لتعزيز خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات.

تشمل هذه الحزمة تحسين كفاءة استهلاك الطاقة عبر استرجاع الحرارة المهدرة من الأفران والمراجل، والتحول التدريجي نحو كهربة العمليات باستخدام الكهرباء منخفضة الكربون المولدة من مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

بالإضافة إلى إدخال اللقيم الحيوي والمواد المعاد تدويرها كبدائل جزئية للنفط والغاز هذا التكامل يسمح بمعالجة البصمة الكربونية من مصادر متعددة في وقت واحد ويعزز من فرص نجاح جهود خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات على المدى الطويل.

تجارب عالمية في قطاع البتروكيماويات

بدأت شركات إقليمية وعالمية بتنفيذ مشاريع تدمج تقنيات خفض الانبعاثات في عملياتها. ففي منطقة الخليج العربي، تقود شركات مثل سابك وأرامكو مبادرات لإنشاء مراكز إقليمية لاحتجاز وتخزين الكربون في الجبيل وينبع.

وتطوير سلاسل إمداد تعتمد على الهيدروجين الأزرق والأمونيا الزرقاء، وهي مشاريع تهدف بشكل مباشر إلى خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات.

وفي أوروبا، تستثمر مجمعات كبرى في ميناء أنتويرب ببلجيكا وأنظمة الراين في ألمانيا وهولندا في منشآت تجريبية تستخدم الهيدروجين النظيف واحتجاز الكربون لإنتاج أوليفينات منخفضة الكربون.

دور التمويل الأخضر وأسواق الكربون

لا يمكن مناقشة خفض الانبعاثات دون التطرق للجانب المالي. تشكل أسواق الكربون التنظيمية والطوعية آليات تمنح حوافز مالية للشركات عبر إصدار أرصدة كربون قابلة للتداول.

كما تلعب أدوات التمويل الأخضر والسندات المستدامة دوراً في توفير تمويل بشروط تفضيلية للمشاريع التي تلتزم بمعايير الإفصاح البيئي.

يساهم هذا الدعم في تحسين الجدوى الاقتصادية لمشاريع CCUS ومشاريع كفاءة الطاقة، مما يشجع الإدارات على زيادة الاستثمار في مشاريع خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات.

التحديات الاقتصادية وأفق المستقبل

رغم التقدم التقني، يواجه التوسع في خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات عوائق تشغل صناع القرار، أبرزها التكاليف الرأسمالية والتشغيلية المرتفعة لوحدات الفصل والضغط، واستهلاكها لجزء من طاقة المصنع نفسها، مما يقلل الكفاءة الكلية.

تتطلب مواجهة هذه التحديات وجود سياسات تنظيمية واضحة، وتسعير عادل للكربون، ودعماً للاستثمار المشترك بين الحكومات والقطاع الخاص لتوطين تقنيات خفض الكربون وتسريع وتيرة خفض الانبعاثات الكربونية في عمليات البتروكيماويات.

في الختام، تحولت الاستدامة في صناعة البتروكيماويات من خيار ثانوي إلى متطلب تشغيلي وتنافسي، مدفوعاً بتشديد المعايير البيئية في الأسواق الرئيسية مثل آلية تعديل حدود الكربون الأوروبية CBAM.