إنتاج الكيماويات المستدام: الابتكارات توفير الطاقة لمستقبل أGreener

الأزمة العالمية للطاقة وتأثيرها على إنتاج الكيميائيات

ارتفاع تكاليف الطاقة والتحولات الجيوسياسية

ارتفعت تكاليف الطاقة بشكل كبير في السنوات الأخيرة، مما أثر بشكل كبير على الشركات في جميع أنحاء العالم، وخاصة تلك التي تصنع الكيماويات. تشير تقارير وكالة الطاقة الدولية إلى أن أسعار الوقود الأحفوري تكاد تكون ضعف ما كانت عليه في عام 2010. حدث ذلك لأن الطلب على الطاقة أصبح أكبر من أي وقت مضى، في حين لم تتمكن الإمدادات من مواكدة هذا الطلب. أضف إلى ذلك بعض الأزمات الجيوسياسية، وأصبحت الأمور أسوأ. خذ على سبيل المثال الاعتداء الروسي على أوكرانيا. لقد هز هذا الصراع كل الإمدادات من الطاقة في جميع أنحاء العالم، مما اضطر الدول الأوروبية ودول أخرى إلى إعادة النظر في مدى الاعتماد على مصادر معينة للطاقة وفي جدوى الصفقات التجارية التي تبرمونها.

إن التغيرات الجيوسياسية المستمرة تُحدث اضطراباً كبيراً في قطاع الكيماويات، خاصةً مع كون الطاقة جزءاً كبيراً من المصروفات التي تتحملها الشركات في الإنتاج. ومع استمرار ارتفاع الأسعار، يضطر مصنّعو المواد الكيماوية إلى تعديل أسعار منتجاتهم، مما يؤثر بشكل طبيعي على الأرباح ويصعب من منافستهم للآخرين في السوق. لمواجهة هذه التكاليف المتزايدة، تبحث العديد من الشركات عن طرق مختلفة للمضي قدمًا. بعضها يستثمر في تقنيات أكثر كفاءة، في حين يتجه البعض الآخر إلى مصادر الطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية ومحركات الرياح لتوليد الطاقة. بالتأكيد تساعد هذه الخطوات في خفض المصروفات اليومية، لكنها تحمل فائدة إضافية أيضاً: وهي تقليل اعتماد الشركات على أسواق النفط والغاز غير المستقرة. وهذا يمنح المديرين قدرًا أكبر من المرونة في وضع الميزانيات المستقبلية، حتى مع استمرار تقلبات الظروف الخارجية التي لا يمكن التحكم بها.

إدارة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في تصنيع الكيميائيات

يصبح التحكم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون مهمًا للغاية بالنسبة للعاملين في مجال تصنيع الكيماويات هذه الأيام. إن مخاوف تغير المناخ في تصاعد سريع، واللوائح التنظيمية تزداد صرامة كل عام. كما تسهم صناعة الكيماويات بشكل كبير في الانبعاثات الكربونية الكلية أيضًا. وبحسب تقرير صادر عن الوكالة الدولية للطاقة عام 2018، فإن الوضع سيء للغاية - إذ تأتي حوالي 12٪ من إجمالي الانبعاثات العالمية فقط من هذه الصناعة. ومع وجود أرقام كبيرة بهذا الشكل على الطاولة، يجب على الشركات الكيماوية أن تبدأ بالتفكير خارج الصندوق من أجل تقليل البصمة الكربونية لديها من خلال ممارسات أفضل وتقنيات جديدة.

يأخذ اللاعبون الكبار في الصناعة الأمر على محمل الجد فيما يتعلق بالتقاط وتخزين ثاني أكسيد الكربون باستخدام تقنيات متقدمة إلى حد كبير، مما يساعدهم في تقليل بصمتهم الكربونية بشكل ملحوظ. فعلى سبيل المثال، نجحت شركتا BASF وDow Chemical في دمج أنظمة التقاط الكربون داخل منشآتهما الحالية، وهو ما أصبح معيارًا ذهبيًا لما قد تطمح إليه شركات أخرى في المستقبل. وبالإضافة إلى مجرد الامتثال للوائح، فإن هذا النوع من الخطوات يوفّر المال أيضًا. فعندما تقلص الشركات من الانبعاثات، تنتهي بهم الحال عادة إلى دفع ضرائب أقل تتعلق بالتلوث، كما ينظر الناس إليهم بشكل أفضل في السوق. وقد أشارت جهات حماية البيئة مثل معهد الموارد العالمي إلى هذه الفائدة المزدوجة المتمثلة في اعتماد ممارسات صديقة للبيئة مع الحفاظ في الوقت نفسه على السيطرة على التكاليف.

تتجاوز فوائد إدارة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على المدى الطويل الامتثال للقوانين، حيث تساهم في تعزيز العلاقات مع المستهلكين الذين يهتمون بالبيئة وتفتح فرصًا لشراكات أعمال جديدة. تسهم إدارة الانبعاثات المسؤولة في تعزيز مصداقيّة الشركة من حيث الاستدامة، مما يعزز سمعتها ومكانتها السوقية في بيئة تنافسية تدعم المبادرات الصديقة للبيئة.

الابتكارات الموفرة للطاقة التي تُدار بواسطة الذكاء الاصطناعي في العمليات الكيميائية

تحليل التنبؤات لتحسين العمليات

تُغير البيانات الضخمة المُقترنة بتعلم الآلة طريقة عمل العمليات الكيميائية، وتساعد هذه التكنولوجيا فعليًا في تقليل استهلاك الطاقة بشكل ملحوظ. عندما تُحلل الشركات البيانات التاريخية مع المعلومات الحالية، فإن هذه النماذج التنبؤية قادرة على اكتشاف المشاكل قبل حدوثها والتعرف على مواضع عدم الكفاءة في العمليات. على سبيل المثال، بدأت BASF باستخدام هذه الأدوات التنبؤية لضبط تفاعلات كيميائية، مما أدى إلى توفير حقيقي في تكاليف الطاقة وتحسين العمليات اليومية بشكل عام. وبحسب بعض الدراسات السوقية، فإن الشركات التي تستثمر في هذا النوع من التحليلات تحقق عادةً عوائد تصل إلى 20% أو أكثر، وهو ما يفوق بكثير النتائج التي تُحصل عليها بالأساليب التقليدية. ما يُظهره هذا كله هو أن هذه التكنولوجيا ليست مجرد خيار ممكن، بل أصبحت ضرورية لشركات تصنيع المواد الكيميائية التي ترغب في تحقيق تلك الأهداف الصعبة المتعلقة بالاستدامة، وفي الوقت نفسه الحفاظ على السيطرة على التكاليف.

تقليل الحرارة الناتجة وفقدان المواد

يُعد تقليل الحرارة والمواد الضائعة أمراً بالغ الأهمية عند السعي لجعل العمليات الكيميائية أكثر استدامة. تعمل أنظمة استعادة الحرارة بشكل مذهل في هذا المجال، حيث تقوم باستغلال الحرارة الزائدة التي كانت ستضيع عادةً وإعادة استخدامها داخل النظام. على سبيل المثال، قامت شركة إكسون موبيل بتطبيق تقنيات متقدمة لاستعادة الحرارة في عمليات مصافي التكرير الخاصة بها. لا يؤدي هذا الأسلوب إلى توفير المال فحسب، بل يقلل أيضاً من المواد الضارة التي تطلق في البيئة. عندما تطبق الشركات هذه الأنظمة فعلياً، فإنها تلاحظ في كثير من الأحيان ارتفاعاً كبيراً في كفاءة الإنتاج. وتشير بعض الأمثلة الواقعية إلى انخفاض النفايات المادية بنسبة تصل إلى نحو 30 بالمئة بعد التركيب. ومن منظور مستقبلي، تمثل هذه التحسينات انتصارات كبيرة على صعيد الأهداف البيئية والاعتبارات الاقتصادية في قطاع الصناعات الكيميائية.

إنتاج البوليمرات والبوليبروبيلين المُحسَّن باستخدام الذكاء الاصطناعي

الذكاء الاصطناعي يُغيّر طريقة تصنيعنا للبوليمرات، وخاصة منتجات البولي بروبيلين، من خلال جعل العمليات في المصانع أكثر ذكاءً لتعمل بكفاءة أكبر باستخدام طاقة أقل. البرامج الحاسوبية الذكية تقوم فعليًا بإجراء تعديلات أثناء عملية الإنتاج في اللحظة المناسبة، مما يعني أن الجودة النهائية للمنتجات تكون أكثر اتساقًا وتقل كمية المواد الضائعة التي تذهب إلى مكبات النفايات. خذ على سبيل المثال شركة داو كيماكالز، التي بدأت باستخدام هذه الأنظمة الذكية، حيث ارتفعت جودة البوليمرات لديها بشكل ملحوظ مع استهلاك أقل للكهرباء. أفادت بعض المصانع بخفض تكاليف الطاقة بنسبة تصل إلى 15٪ فقط من خلال ترك الحواسيب تدير تلك التفاعلات المعقدة للبوليمرات. هذا الأمر مهم لأن المصانع الكيماوية تستهلك عادةً كميات هائلة من الطاقة. ما نراه هنا لا يتعلق فقط بتوفير المال، بل هو وضع معايير لما يمكن أن يبدو عليه التصنيع الأخضر عبر قطاع الصناعات الكيماوية ككل.

الكيمياء الخضراء: المواد الخام المستدامة والأنظمة الدائرية

إيثيلين غليكول وبدائل البوليستر القائمة على البيولوجيا

يبحث الناس عن خيارات أكثر نظافة بيئيًا بدلًا من المواد الكيميائية التقليدية، ويبرز الإيثلين جلايكول المستمد من مصادر بيولوجية مع البوليستر كخيارين واقعيين. عندما نستبدل المواد المستمدة من النفط بتلك البدائل المستمدة من النباتات، فإن البيئة تستفيد بشكل كبير، خاصة من حيث تقليل الانبعاثات الغازية الدفيئة. خذ على سبيل المثال البوليستر الحيوي، فهو يُصنع من مواد قابلة لإعادة النمو، وبالتالي فإن البصمة الكربونية الناتجة تكون أقل بكثير مقارنة بعمليات تصنيع البوليستر التقليدية. تشير أبحاث السوق إلى أن هذا الاتجاه نحو استخدام المواد الكيميائية المستمدة من مصادر بيولوجية ليس مجرد ظاهرة حالية، بل هو في طريقه لمواصلة النمو في المستقبل. يبدو أن المستهلكين يهتمون في الوقت الحالي أكثر بمصدر منتجاتهم، كما أن الحكومات تمارس ضغوطًا متزايدة على الشركات لتحري الجوانب الخضراء من خلال مختلف اللوائح والحوافز.

عند النظر إلى تقييمات الدورة الحياتية الكاملة، يتبين أن هناك تخفيضات كبيرة إلى حد ما في الانبعاثات الكربونية عندما نتحول إلى المواد القائمة على الكتلة الحيوية. فخذ على سبيل المثال لا الحصر دراسة حالة الإيثيلين جلايكول القائم على الكتلة الحيوية، وهي واحدة من الدراسات التي ركزت عليها الأبحاث مؤخرًا. تشير الدراسات إلى أن هذه البدائل تقلل الانبعاثات الكربونية بنسبة تقارب 60% طوال دورة حياتها بالمقارنة مع ما ينتج عن مصافي النفط. في الواقع، تشير هذه الأرقام إلى أمر مهم يتعلق بالتحول إلى مواد خام أكثر استدامة. لا تفيد التخفيضات الكربونية البيئة فحسب، بل تساعد أيضًا الشركات على تحقيق وفورات مالية على المدى الطويل، مع الالتزام في الوقت نفسه بالمتطلبات التنظيمية. إن كلًا من المصنعين والمستخدمين النهائيين يمكنهم الاستفادة من هذا التحول، مما يجعل الاستدامة ليس خيارًا أخلاقيًا فحسب، بل الخيار الأكثر جدوى اقتصاديًا في الوقت الحالي.

أنظمة الدورة المغلقة لاستخدام الفورمالدهيد

في عالم التصنيع الكيميائي، يُنظر الآن إلى الأنظمة المغلقة على أنها إحدى أفضل الطرق لجعل الإنتاج أكثر استدامة، خاصة من حيث التعامل مع مخلفات الفورمالديهايد. ما تقوم به هذه الأنظمة بشكل أساسي هو التقاط الفورمالديهايد وإعادة استخدامه بدلاً من التخلص منه، مما يقلل من تكاليف التخلص ويُحسّن سير العملية ككل. بالنسبة للشركات التي تعمل مع الفورمالديهايد، يعني إنشاء هذا النوع من الأنظمة أن كمية أقل من المواد تنتهي في مكبات النفايات، ويتم إعادة كمية أكبر منها إلى خط الإنتاج حيث تنتمي. ذكرت العديد من المصانع أنها لاحظت فوائد بيئية ووفورات فعلية في التكاليف بعد الانتقال إلى العمليات المغلقة في التعامل مع الفورمالديهايد.

لقد بدأت العديد من الشركات في قطاعات مختلفة مؤخرًا في تطبيق أنظمة الدورات المغلقة، مما أدى إلى خفض كبير في النفايات ووفرت مبالغ مالية حقيقية على العمليات. لقد شهدت بعض الشركات المصنعة انخفاضًا في خسائر المواد بنسبة تصل إلى 30٪ بعد الانتقال إلى هذه الأساليب الدائرية. هذا النوع من التخفيضات يُحدث فرقًا كبيرًا في الأرباح النهائية، كما يسهم في الوقت نفسه في حماية كوكب الأرض. من الناحية القانونية، يساعد الالتزام بالنظافة الخضراء من خلال الدورات المغلقة الشركات على التقدم بخطوات أمام التشريعات البيئية التي تزداد صرامة. تستفيد المصانع الكيميائية بشكل خاص من ذلك، نظرًا للتدقيق الشديد الذي تواجهه فيما يتعلق بإطلاق الانبعاثات وإدارة النفايات. لكن ما يتجاوز توفير السيولة النقديّة، فإن هذه الأنظمة تتناسب تمامًا مع استراتيجيات الاستدامة المؤسسية التي تضعها الآن معظم المنظمات ذات التفكير المستقبلي كأولوية ضمن خططها التجارية طويلة المدى.

التقدم في تقنيات إعادة تدوير المواد الكيميائية

إن التطورات الجديدة في طرق إعادة التدوير الكيميائية مثل التحلل الحراري وفك التبلمر تُغير طريقة تعاملنا مع المواد النفاوية. تحوّل هذه الابتكارات التكنولوجية القمامة إلى مواد خام مفيدة، مما يساعد في إكمال دورة المواد ويقلل من حاجتنا إلى موارد جديدة تمامًا. على سبيل المثال، التحلل الحراري يعتمد على تسخين المواد حتى تتحلل، حيث يحوّل النفايات البلاستيكية إلى زيت دون الحاجة إلى الأكسجين، وهو أمر يمكن للشركات المصنعة إعادة استخدامه لاحقًا. أما فك التبلمر فيعمل بشكل مختلف من خلال تكسير الجزيئات ذات السلسلة الطويلة إلى مكوناتها الأساسية. ويتيح هذه العملية إعادة استخدام تلك المكونات عند تصنيع بوليمرات جديدة، مما يخلق مسارًا إضافيًا لإعادة التدوير لم يكن متوفرًا من قبل.

إن النظر إلى كيفية عمل هذه التكنولوجيا في الممارسة العملية يُظهر أنها تعمل بشكل جيد بالفعل. تشير التقارير من بعض الشركات التي تعتمد إعادة التدوير الكيميائية إلى تحسن في معدلات الكفاءة مع تقليل الضرر البيئي. التكنولوجيا لا تزال في طور التطوير لكنها تبدو واعدة أيضًا من الناحية الاقتصادية. إذ يمكن للشركات توفير المال عند التخلص من النفايات وشراء مواد جديدة من خلال إعادة التدوير الكيميائية بدلًا من ذلك. ما يجعل هذا النهج جذابًا؟ إنه يساعد في بناء ملفات استدامة أقوى، وهو أمر مهم للموظفين الحكوميين الذين يضعون اللوائح وكذلك للعملاء الذين يهتمون بالممارسات الصديقة للبيئة. من المحتمل أن تدفع هذه الزيادة في الاهتمام القطاع الكيميائي بأكمله نحو اعتماد ممارسات أكثر استدامة وإنشاء أنظمة دائرية تُعاد فيها استخدام الموارد بدلًا من التخلص منها.

مسارات تعاونية لتحقيق الاستدامة على مستوى الصناعة

شراكات أكاديمية في البحث حول البوليمرات ذات الكفاءة الطاقوية

تلعب الشراكة مع الأوساط الأكاديمية دوراً كبيراً في دفع بحوث البوليمرات ذات الكفاءة في استخدام الطاقة إلى الأمام. عندما تتعاون الجامعات مع الشركات في الصناعة، فإنها غالباً ما تتوصل إلى ابتكارات حقيقية. على سبيل المثال، هذه البوليمرات الجديدة التي تتطلب طاقة أقل بكثير في تصنيعها مقارنة بالبوليمرات التقليدية. ولقد طور الباحثون والمنتجون مؤخراً بعض المواد الرائعة التي تدوم لفترة أطول مع التقليل من الأثر البيئي، وهو ما يندرج تحت جدول أعمال الاستدامة في الوقت الحالي. وتدفع هذه الشراكة المستمرة نحو تقليل استخدام الطاقة في إنتاج البوليمرات. فما الذي قد يحدث لاحقاً؟ حسناً، قد تتجه الأعمال المستقبلية إلى تحسين تقنيات الإنتاج الحالية بشكل أفضل أو ابتكار مواد جديدة بالكامل. وإذا نظرنا إلى الأرقام، فهناك بالتأكيد تدفق للمال نحو المبادرات الخضراء في الآونة الأخيرة، مما يوضح سبب بقاء هذه الاتصالات بين الجامعات والصناعة قوية وضرورية لأي شخص يعمل في هذا المجال.

إطارات سياسات تعزز اعتماد الطاقة المتجددة

تلعب أطر السياسات دورًا كبيرًا في دفع اعتماد الطاقة المتجددة داخل القطاع الكيميائي. تقدم الحكومات حول العالم إعفاءات ضريبية ومنحًا وقواعد بيئية صارمة تحث الشركات على التوجه نحو ممارسات أكثر اخضرارًا. بالنسبة للشركات الجادة في الانتقال إلى الممارسات الخضراء، فهذا يعني خفض الفواتير الكهربائية وتحسين صورة العلامة التجارية لدى العملاء المهتمين بالاستدامة. عادةً ما تميز الشركات التي تتبع هذه اللوائح نفسها عن منافسيها لأنها تستوفي جميع المتطلبات التنظيمية بينما تجذب المشترين المهتمين بالبيئة والباحثين عن شركاء مسؤولين. إن التغيرات المستمرة في هذه السياسات تفرض باستمرار الابتكار على نطاق واسع، مما يجعل من الواضح أن مصنعي المواد الكيميائية لا يتبعون فقط الاتجاهات، بل يساهمون بنشاط في تشكيل ماهية الممارسات الصناعية المستدامة في الوقت الحالي.