سوخت سبز چیست و چگونه تولید می شود؟

سوخت سبز به طیفی از حامل‌های انرژی اطلاق می‌شود که منشأ تجدیدپذیر دارند و در کل چرخهٔ عمر خود، نسبت به سوخت‌های فسیلی، انتشار آلاینده و گازهای گلخانه‌ای کمتری ایجاد می‌کنند. این سوخت‌ها معمولاً از زیست‌توده (پسماندهای کشاورزی، جنگلی، غذایی)، میکروجلبک‌ها، روغن‌های گیاهی یا حتی آب (برای هیدروژن سبز) به‌دست می‌آیند. معیار «سبز» بودن تنها به مرحلهٔ احتراق محدود نمی‌شود؛ بلکه با ارزیابی چرخهٔ عمر (LCA) سنجیده می‌شود تا ورودی‌ها و خروجی‌های زیست‌محیطی از مرحلهٔ تأمین خوراک تا مصرف نهایی، محاسبه و مقایسه گردد.

از منظر سیاست‌گذاری انرژی، سوخت سبز ابزاری کلیدی در کربن‌زدایی بخش‌های دشوارمثل حمل‌ونقل سنگین، صنایع فرآیندی و تولید برق پشتیبان محسوب می‌شود. همچنین به تنوع‌بخشی سبد انرژی، افزایش امنیت انرژی و کاهش ریسک‌های ژئوپلیتیک ناشی از وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند.

روش تولید سوخت سبز

روش‌های تولید، بر مبنای نوع خوراک و هدف محصول نهایی، متفاوت است و در سه خانوادهٔ اصلی جای می‌گیرند:

 فرآیندهای بیولوژیک (تخمیری و آنزیمی)

• بیواتانول: قندها و نشاسته‌ها (مانند نیشکر، ذرت یا سلولز هیدرولیزشده) با مخمرها تخمیر می‌شوند و اتانول سوختی تولید می‌گردد.

• بیوبوتانول: تخمیر خاص باکتریایی، محصولی با چگالی انرژی بالاتر از اتانول فراهم می‌کند که سازگاری بهتری با زیرساخت‌های فعلی دارد.

• ویژگی کلیدی: دمای پایین‌تر فرآیند و امکان بهره‌گیری از پسماندهای لیگنوسلولزی با پیش‌تیمار مناسب.

 فرآیندهای ترموشیمیایی (گرمایی-کاتالیستی)

• پیرولیز: حرارت‌دهی زیست‌توده در غیاب اکسیژن و تولید «روغن زیستی» که پس از ارتقا (Upgrading) به سوخت مایع تبدیل می‌شود.

• گازی‌سازی: تبدیل زیست‌توده به گاز سنتزی (H₂/CO) که می‌تواند به متانول، سوخت‌های سنتزی (FT fuels) یا هیدروژن غنی‌سازی شود.

• هیدروترمال‌لیکوئیفکیشن (HTL): تبدیل مرطوب زیست‌توده (از جمله جلبک) به بیونفت در فشار و دمای بالا.

 فرآیندهای فیزیکی و پالایش زیستی

• استخراج روغن و استریفیکاسیون: روغن‌های گیاهی (کلزا، سویا، پالم) یا ضایعات چربی پس از استریفیکاسیون به بایودیزل تبدیل می‌شوند.

• پالایش زیستی (Biorefinery): مجتمع‌های یکپارچه‌ای که همانند پالایشگاه نفت، اما با خوراک زیستی، چند محصول ارزشمند (سوخت، مواد شیمیایی پلتفرمی، کود آلی) تولید می‌کنند. هم‌افزایی جریان‌ها هزینهٔ نهایی را کاهش می‌دهد.

 تولید هیدروژن سبز

• الکترولیز آب با برق تجدیدپذیر (خورشیدی/بادی) هیدروژن با شدت کربن پایین تولید می‌کند. پیشرفت الکترولایزرهای PEM و Alkaline و بازیابی اکسیژن فرعی، مسیر رقابت‌پذیری این حامل را هموار می‌کند.

انواع سوخت‌های سبز

 سوخت‌های مایع زیستی

• بیواتانول: افزایندهٔ عدد اکتان و جایگزین جزئی بنزین (E5 تا E85).

• بیوبوتانول: تطبیق‌پذیری بالاتر با زیرساخت و انرژی ویژهٔ بیشتر نسبت به اتانول.

• بایودیزل (FAME/HVO): تولید از روغن‌ها و چربی‌ها؛ در گونهٔ HVO (روغن‌های گیاهی هیدروژنه) خواص نزدیک به گازوئیل معدنی دارد و در آب‌وهواهای سرد کاراتر است.

• بیونفت/روغن زیستی ارتقایافته: محصول پیرولیز/HTL که پس از هیدروتریتینگ به برش‌های سوختی تبدیل می‌شود.

 سوخت‌های گازی

• بایوگاز/بیومتان: حاصل هضم بی‌هوازی پسماندهای آلی؛ پس از ارتقا به بیومتان، به شبکهٔ گاز تزریق یا به‌عنوان سوخت حمل‌ونقل فشرده/مایع استفاده می‌شود.

• گاز سنتزی: واسط تولید سوخت‌های سنتزی مایع یا هیدروژن.

 هیدروژن سبز و مشتقات

• هیدروژن سبز: برای سلول‌های سوختی در حمل‌ونقل سنگین و نیروگاه‌های انعطاف‌پذیر.

• آمونیاک سبز/سوخت‌های الکترونیکی (E-fuels): ترکیب هیدروژن سبز با نیتروژن یا CO₂ جذب‌شده، برای کشتیرانی و هوانوردی نویدبخش است.

اهمیت سوخت سبز

1. کاهش ردپای کربن و آلاینده‌ها: در سناریوهای LCA، بسیاری از سوخت‌های زیستی نسبت به فسیلی‌ها انتشار خالص کمتری دارند؛ به‌ویژه وقتی خوراک از پسماندها تأمین شود.

2. امنیت و تاب‌آوری انرژی: تنوع‌بخشی به منابع و تولید پراکنده از زیست‌توده، ریسک‌های زنجیرهٔ تأمین را می‌کاهد.

3. اقتصاد محلی و اشتغال سبز: زنجیرهٔ ارزش سوخت‌های سبز از مزرعه/پسماند تا پالایش زیستی، فرصت‌های شغلی فناورانه و کشاورزی ایجاد می‌کند.

4. هم‌افزایی با مدیریت پسماند: هضم بی‌هوازی و گازی‌سازی، راه‌حل‌های اقتصاد چرخشی برای پسماندهای شهری و صنعتی فراهم می‌آورد.

5. پشتیبانی از گذار انرژی: در کنار برق‌رسانی مستقیم، سوخت‌های سبز شکاف‌های فنی در حمل‌ونقل دوربرد، دریایی و صنایع حرارت‌بر را پر می‌کنند.

مقایسه سوخت فسیلی و سوخت سبز

نکتهٔ کلیدی: «سبز» بودن مطلق نیست؛ انتخاب فناوری و خوراک اهمیت دارد. مثالاً بایودیزل از روغن پسماند آشپزی سبزتر از بایودیزل از روغن‌های نخستینِ رقابت‌گر با غذاست.

مزایا و معایب سوخت سبز

     مزایا:

• کاهش قابل‌توجه انتشار خالص گازهای گلخانه‌ای (به‌ویژه با خوراک پسماند/جلبک).

• تنوع‌بخشی سبد انرژی و افزایش امنیت عرضه.

• قابلیت هم‌ادساز با زیرساخت فعلی (E-blends، HVO، بیومتان تزریقی).

• ارتقای مدیریت پسماند و ایجاد ارزش افزوده از جریان‌های کم‌ارزش.

• شتاب نوآوری صنعتی در کاتالیست‌ها، زیست‌فناوری و الکترولیز.

      معایب:

• هزینهٔ سرمایه‌گذاری و تولید هنوز در برخی مسیرها بالاست؛ به سیاست‌های انگیزشی نیاز دارد.

• رقابت کاربری زمین/آب در صورت استفاده از خوراک نخستین (Food vs Fuel).

• پیچیدگی زنجیره تأمین خوراک به‌صورت پراکنده و فصلی.

• چالش‌های لجستیک و ذخیره‌سازی (مثلاً برای هیدروژن).

• ناهمگنی استانداردها و نیاز به چارچوب‌های «گواهی‌پذیری کربن» و رهگیری.

الزامات فنی و سیاستی برای مقیاس‌پذیری

1. پالایشگاه‌های زیستی یکپارچه با انعطاف خوراک/محصول؛ بهره‌گیری از هم‌تولیدی‌ها برای بهبود اقتصاد پروژه.

2. دی‌کربن‌سازی برق مصرفی در زنجیرهٔ تأمین (برای هیدروژن سبز حیاتی است).

3. مشوق‌های مبتنی بر عملکرد کربنی (Creditهای کاهش انتشار، استانداردهای سوخت‌های کم‌کربن).

4. استانداردسازی کیفیت سوخت و زیرساخت توزیع (مخازن، خطوط، جایگاه‌ها).

5. سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه برای کاتالیست‌ها، پیش‌تیمار لیگنوسلولزی و رآکتورهای نسل جدید.

نقشه راه استقرار در صنایع و حمل‌ونقل

• حمل‌ونقل سبک: ترکیب‌های اتانولی (E10/E85) و بایودیزلی (B5–B20) با کمترین تغییر زیرساخت.

• حمل‌ونقل سنگین و دریایی: HVO، بیومتان فشرده/مایع و آمونیاک/سوخت‌های الکترونیکی در میانه‌مدت.

• صنایع فرآیندی: جایگزینی بخشی از سوخت کوره‌ها با بیونفت یا گاز سنتزی؛ استفاده از هیدروژن سبز در هیدروپروسس‌ها.

• تولید برق پشتیبان: بایوگاز و بیومتان برای توربین‌های انعطاف‌پذیر و CHP (تولید هم‌زمان برق و حرارت).

ملاحظات زیست‌محیطی و LCA

• انتخاب خوراک: پسماندها و جلبک‌ها در مقایسه با محصولات کشاورزی نخستین، اثر کربنی و آبی کمتری دارند.

• کارایی فرآیند: بازیابی گرمای اتلافی، بهبود راندمان مبدل‌ها و استفاده از برق پاک حیاتی است.

• درون‌زا کردن هزینه‌های خارجی: قیمت‌گذاری کربن و استانداردهای الزام‌آور سوخت‌های کم‌کربن، رقابت‌پذیری را شتاب می‌دهد.

• تنوع بوم‌شناختی: توسعهٔ خوراک باید با حفاظت تنوع زیستی و حداقل‌سازی تغییر کاربری اراضی همراه باشد.

ریسک‌ها و مدیریت آن‌ها

• ریسک خوراک: قراردادهای بلندمدت تأمین پسماند/زیست‌توده و شبکهٔ جمع‌آوری کارآمد.

• ریسک فناوری: پایلوت/دمو برای اعتبارسنجی مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان.

• ریسک بازار/قیمت‌گذاری: پوشش با قراردادهای خرید بلندمدت (Offtake) و سازوکارهای اعتباری کربن.

• ریسک مقرراتی: رصد دائمی استانداردها و انطباق با نظام‌های گواهی‌پذیری.

جایگاه بازیگران صنعتی

با توجه به هم‌گرایی زنجیرهٔ ارزش پتروشیمی و انرژی‌های پاک، شرکت‌های سرمایه‌گذار و توسعه‌دهندهٔ پروژه‌های صنعتی می‌توانند با مدل‌های مشارکت و سرمایه‌گذاری مرحله‌ای، از نوآوری‌های ترموشیمیایی، زیست‌فناوری و الکترولیز حمایت کنند و اکوسیستم تأمین خوراک پسماندمحور را تقویت نمایند. در این میان، شرکت پتروشیمی سرمایه‌گذاری سیگلو می‌تواند با رویکرد سرمایه‌گذاری هدفمند در پالایشگاه‌های زیستی، هیدروژن سبز و بازیافت کربن، نقش تسهیل‌گر و پیشران را ایفا کند.

جمع‌بندی

سوخت سبز مفهومی صرفاً جایگزین برای بنزین و گازوئیل نیست؛ بلکه چارچوبی فناورانه و سیاستی برای کربن‌زدایی عمیق در بخش‌های سخت‌کاهِ انتشار است. با ترکیب استراتژی‌های خوراک پسماند، فناوری‌های نو (پیرولیز/گازی‌سازی/HTL/الکترولیز) و سازوکارهای سیاستی مبتنی بر عملکرد کربنی، می‌توان گذار انرژی را شتاب داد. استقرار هوشمندانهٔ پالایشگاه‌های زیستی، توسعهٔ زیرساخت و استانداردسازی، مسیر رقابت‌پذیری اقتصادی سوخت‌های سبز را هموار می‌سازد و در نهایت، امنیت انرژی، رشد صنعتی کم‌کربن و سلامت محیط‌زیست را تقویت می‌کند.