صنعت پتروشیمی در بزنگاه بازتعریف معادله تولید و انتشار ایستاده است؛ جایی که شتاب تقاضای جهانی از یک سو و الزامات کربن‌زدایی از سوی دیگر، صنعت را با یک پارادوکس راهبردی مواجه کرده‌اند: چگونه می‌توان هم‌زمان بیشتر تولید کرد و کمتر منتشر کرد؟
پاسخ، نه در محدودسازی رشد، بلکه در بازآفرینی فناوری تولید نهفته است. نسل جدید فناوری‌ها با بازتعریف فرایندها، افزایش بهره‌وری و هوشمندسازی عملیات، می‌تواند رشد ظرفیت و کاهش ردپای کربن را از دو هدف متعارض به یک مسیر هم‌افزا تبدیل کند.
این تحول بر چهار پیشران استوار است: همزاد دیجیتال و شبیه‌سازی پیشرفته، هوش مصنوعی و هوش مصنوعی مولد، کاتالیست‌ها و فناوری‌های نوین فرایندی، و برقی‌سازی و ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر.
در مجموعه یادداشت‌های چهارگانه پیش‌رو، این چهار پیشران و نقش آنها در بازتعریف آینده صنعت پتروشیمی بررسی می‌شوند؛ نخستین بخش، همزاد دیجیتال و نقش آن در کربن‌زدایی صنعت پتروشیمی است.
همزاد دیجیتال (Digital Twin) یکی از فناوری‌های تحول‌آفرین در صنعت پتروشیمی است که کاربردهای گسترده‌ای در پایش و کنترل فرایندها، نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه، افزایش بهره‌وری، بهینه‌سازی تولید و مدیریت انرژی دارد. بااین‌حال، در این یادداشت صرفاً به نقش آن در کربن‌زدایی پرداخته می‌شود.
همزاد دیجیتال، بازنمایی مجازی و داده‌محور از تجهیزات و فرایندهاست که با تلفیق داده‌های عملیاتی، مدل‌های مهندسی و یادگیری ماشین، امکان پایش، پیش‌بینی و آزمون مجازی سناریوها را فراهم می‌کند. این فناوری با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، بهینه‌سازی انرژی و شناسایی راهکارهای کاهش انتشار را پیش از اجرای واقعی ممکن می‌سازد و به پیوند فناوری، بهره‌وری و کربن‌زدایی کمک می‌کند.
همزاد دیجیتال می‌تواند به یکی از اهرم‌های کلیدی کربن‌زدایی در صنعت پتروشیمی تبدیل شود؛ زیرا با ایجاد تصویری یکپارچه و لحظه‌ای از شبکه‌های بخار، برق و تبادل حرارت، امکان شناسایی منابع اتلاف انرژی و ارزیابی اثر هر تصمیم عملیاتی بر مصرف انرژی و انتشار کربن را فراهم می‌کند. این فناوری با شبیه‌سازی سناریوهای مختلف، از بهینه‌سازی بار بویلرها و ترکیب توربین‌های بخار و موتورهای الکتریکی تا افزایش بازیافت حرارت اتلافی، مسیرهایی را برای کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای آشکار می‌سازد.
در یک مطالعه شبیه سازی روی واحد اسید نیتریک، همزاد دیجیتال برای ارزیابی سناریوهای یکپارچه‌سازی حرارت و توان به‌کار گرفته شد و نشان داد که سناریوی پیشنهادی می‌تواند انتشار CO₂ را ۳۵٫۶ درصد و مصرف آب خنک‌کننده را ۲۳٫۸ درصد کاهش دهد و تولید بخار را ۱۳٫۱ درصد افزایش دهد.
در چنین کاربردی، همزاد دیجیتال با اتصال داده‌های عملیاتی به مدل‌های فرایندی، امکان آزمون مجازی اصلاحات، پیش‌بینی پیامدهای آنها و انتخاب سناریوی مناسب پیش از اعمال در واحد واقعی را فراهم می‌کند. بنابراین، نقش آن در کربن‌زدایی، ایجاد مستقیم کاهش انتشار نیست؛ بلکه فراهم‌کردن زیرساخت تصمیم‌گیری برای شناسایی و اجرای راهکارهای کم‌کربن است.
همزاد دیجیتال با اتصال داده‌های عملیاتی به شبیه‌سازی فرایندی، امکان مدل‌سازی جریان گازهای فلر و ارزیابی سناریوهای مختلف برای جمع‌آوری، تراکم و انتقال آنها به واحدهای NGL را فراهم می‌کند. ابزارهایی مانند Aspen HYSYS و مدل‌های ترمودینامیکی، اثر تغییرات دبی و ترکیب گاز را بر شرایط تراکم، جداسازی و استحصال هیدروکربن‌های باارزش، به‌ویژه LPG، شبیه‌سازی می‌کنند. از این طریق، پیش از اجرای اصلاحات در واحد واقعی می‌توان میزان کاهش گاز ارسالی به مشعل و پیامدهای فنی و اقتصادی آن را ارزیابی کرد.
تلفیق نتایج شبیه‌سازی با هزینه‌های سرمایه‌ای و عملیاتی و ارزش محصولات بازیافتی، مسیر کاهش پایدار فلرینگ، کاهش انتشار و تبدیل گازهای قابل‌بازیابی ارسالی به مشعل به محصولات ارزش‌آفرین را مشخص می‌کند.
در نهایت، همزاد دیجیتال می‌تواند به زیرساختی کلیدی برای کربن‌زدایی صنعت پتروشیمی تبدیل شود؛ زیرا با پیوند داده‌های عملیاتی، مدل‌های فرایندی و هوش مصنوعی، امکان شناسایی منابع انتشار، شبیه‌سازی راهکارهای کاهش مصرف انرژی و ارزیابی سناریوهای کم‌کربن را پیش از اجرای واقعی فراهم می‌کند. به این ترتیب، کربن‌زدایی به بخشی از تصمیم‌گیری عملیاتی تبدیل شده و مسیر کاهش انتشار همراه با ارتقای بهره‌وری انرژی را هموار می‌کند.