بخش چهارم: برقی‌سازی و ادغام تجدیدپذیرها؛ گذار به تولید پاک و رقابت‌پذیری پایدار
در بخش‌های پیشین، نقش همزاد دیجیتال، هوش مصنوعی و نیز فرایندها و کاتالیست‌های نوین در تحول صنعت پتروشیمی بررسی شد. در بخش پایانی، به چهارمین پیشران تحول فناوری، یعنی برقی‌سازی فرایندها و ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر، می‌پردازیم.
برقی‌سازی در صنعت پتروشیمی به معنای جایگزینی تجهیزات و فرایندهای متکی بر احتراق سوخت فسیلی با فناوری‌های برقی است؛ از جمله جایگزینی توربین‌های گازی یا محرکه‌های احتراقی با موتورهای الکتریکی، برقی‌سازی کوره‌های فرایندی و تأمین الکتریکی حرارت موردنیاز واحدهای تولیدی.
با این‌حال، برقی‌سازی به‌تنهایی معادل کربن‌زدایی نیست؛ زیرا میزان کاهش انتشار به بازده تجهیزات و منشأ برق بستگی دارد. اگر برق از سوخت‌های فسیلی تأمین شود، بخشی از انتشار ممکن است از مجتمع پتروشیمی به نیروگاه منتقل شود. بنابراین، معیار اصلی باید کاهش انتشار در کل زنجیره تولید، همراه با حفظ پایداری عملیات و رقابت‌پذیری اقتصادی باشد.
کراکرهای الکتریکی؛ بازطراحی تأمین حرارت در قلب تولید الفین
در واحدهای الفین، تولید اتیلن عمدتاً از طریق کراکینگ خوراکها با بخار انجام می‌شود. حرارت موردنیاز برای کراکینگ معمولاً از سوزاندن گاز طبیعی در مشعل‌های کوره تأمین می‌شود. افزون بر این، تولید بخار موردنیاز فرایند و سایر مصارف حرارتی مجتمع نیز می‌تواند به بویلرها و سامانه‌های احتراقی متکی باشد.
در کوره‌های کراکینگ الکتریکی (e-Crackers)، برق جایگزین احتراق گاز طبیعی به‌عنوان منبع تأمین حرارت کوره می‌شود. در این فناوری، انرژی الکتریکی به‌صورت مستقیم یا از طریق سازوکارهای انتقال حرارت، گرمای موردنیاز کویل‌های کراکینگ را تأمین می‌کند. به این ترتیب، احتراق سوخت در کوره حذف یا به میزان قابل‌توجهی محدود می‌شود و انتشار مستقیم CO₂ ناشی از آن کاهش می‌یابد. البته این تغییر به معنای برقی‌شدن خودکار تمام تجهیزات واحد الفین نیست؛ سایر بخش‌ها، از جمله تولید بخار، کمپرسورها و تجهیزات پایین‌دستی، باید جداگانه ارزیابی شوند.
در آوریل ۲۰۲۴، شرکت‌های BASF، SABIC و Linde یک واحد پایلوت کوره‌های کراکینگ بخار با تأمین حرارت الکتریکی با مصرف ۶ مگاوات برق تجدیدپذیر و ظرفیت حدود ۴ تن در ساعت خوراک هیدروکربنی را در لودویگسهافن آلمان راه‌اندازی کردند. توسعه‌دهندگان، کاهش بالقوه بیش از ۹۰ درصدی انتشار CO₂ را در شرایط استفاده از برق تجدیدپذیر اعلام کرده‌اند؛
بااین‌حال، برقی‌سازی کوره به‌خودی‌خود به معنای افزایش ظرفیت تولید نیست. مزیت نهایی این فناوری به میزان کاهش انتشار در کل زنجیره انرژی، پایداری تأمین برق کم‌کربن، هزینه سرمایه‌گذاری و نگهداری و حفظ رقابت‌پذیری اقتصادی بستگی دارد. ازاین‌رو، آینده کراکرهای الکتریکی نه صرفاً در جایگزینی شعله با برق، بلکه در هم‌گرایی فناوری، انرژی پاک و اقتصاد رقابت‌پذیر رقم می‌خورد.
ادغام تجدیدپذیرها؛ برق کم‌کربن برای تولید رقابت‌پذیر
مزیت زیست‌محیطی برقی‌سازی زمانی به حداکثر می‌رسد که برق مصرفی مجتمع از منابع کم‌کربن، به‌ویژه خورشیدی و بادی، تأمین شود. تحقق این هدف مستلزم بازآرایی یکپارچه نظام تأمین و مدیریت انرژی از طریق تولید برق در محل، قراردادهای خرید برق پاک، تقویت شبکه، ذخیره‌سازی و منابع پشتیبان است.
بااین‌حال، ارزیابی دقیق دستاوردهای زیست‌محیطی مستلزم تفکیک انتشار مستقیم مجتمع از انتشار غیرمستقیم ناشی از برق مصرفی است. افزایش سهم تجدیدپذیرها لزوماً به کاهش متناظر انتشار منتسب به برق مصرفی نمی‌انجامد؛ زیرا نتیجه نهایی به ترکیب منابع برق، نحوه تأمین آن و روش محاسبه و انتساب انتشار بستگی دارد. ازاین‌رو، کربن‌زدایی مؤثر پتروشیمی در گرو هم‌افزایی برقی‌سازی، انرژی‌های تجدیدپذیر، زیرساخت‌های پایدار و نظام شفاف سنجش انتشار است.
از سوی دیگر، کاهش شدت انتشار به‌ازای هر واحد محصول لزوماً به معنای کاهش انتشار مطلق مجتمع نیست؛ زیرا افزایش تولید می‌تواند بخشی از این بهبود را خنثی کند.
دستیابی به رشد ظرفیت تولید نیز به توسعه متناسب تجهیزات فرایندی و زیرساخت‌های انرژی نیاز دارد. بنابراین، ارزیابی عملکرد باید هم‌زمان کاهش شدت انتشار، روند انتشار مطلق و حفظ پایداری تولید را در نظر بگیرد.
هم‌افزایی چهار پیشران فناوری یعنی همزاد دیجیتال، هوش مصنوعی، فرایندها و کاتالیست‌های نوین و برقی‌سازی مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر می‌تواند پتروشیمی را به‌سوی تولید هوشمندتر، بهره‌ورتر و کم‌کربن‌تر سوق دهد.
تحقق این چشم‌انداز به یکپارچگی فناوری، زیرساخت انرژی و توجیه اقتصادی، همراه با کاهش شدت و انتشار مطلق کربن، وابسته است.