محققان در پی یافتن کاربردهای جدیدی از زغال‌سنگ هستند

به گزارش می متالز، به تازگی در یک مؤسسه تحقیقاتی در ایالت تنسی، به سفارش نیروی دریایی آمریکا، یک زیردریایی با استفاده از فیبر کربن تولید شده از زغال‌سنگ، با یک چاپگر سه‌بعدی ساخته شده است.

مصرف زغال‌سنگ به‌عنوان سوخت در نیروگاه‌های تولید برق رو به افول است. جستجو برای یافتن مصارف تازه برای زغال‌سنگ، با تغییر سوخت نیروگاه‌های تولید الکتریسیته زغال‎سنگ‌سوز شدت یافته است. این نیروگاه‌ها طی سال‌های گذشته، مصرف زغال‌سنگ خود را کاهش داده و به منابع انرژی دیگری نظیر گاز طبیعی، توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی روی آورده‌اند. با این حال، حتی پس از سال‌ها کاهش تقاضا و تولید، همچنان زغال‌سنگ سوخت نخست نیروگاه‌های برق آمریکاست. از سال 2008 تاکنون، تولید زغال‌سنگ آمریکا 40 درصد کاهش یافته و این موضوع باعث بیکار شدن 50 هزار نفر از کارگران معادن زغال‌سنگ شده است. نمودار 1، درصد توزیع منابع انرژی ایالات متحده طی 9 سال اخیر را نشان می‌دهد.

همان‌طور که در نمودار مشاهده می‌‌شود، طی سال‌های 2008 تا 2016، رفته‌رفته از سهم زغال‌سنگ کاسته شده است. علت اصلی این امر را می‌توان کاهش قیمت گاز طبیعی عنوان کرد. این رقیب قدیمی زغال‌سنگ، به علت اینکه دی‌اکسید کربن حاصل از سوخت آن، نصف زغال‌سنگ است، سوخت پاک‌تری محسوب می‌شود و ملزومات زیست‌محیطی آسان‌تری را به همراه دارد. قیمت کمتر این سوخت به همراه پاک‌تر بودن، باعث این رقابت نفس‌گیر شده است؛ به‌طوری که در سال 2016، مصرف گاز طبیعی از زغال‌سنگ پیشی گرفت.

کاهش تقاضای زغال‌سنگ به‌عنوان سوخت نیروگاه‌های برق، یک فرصت مناسب برای یافتن مصارف جایگزین برای این سوخت قدیمی است. از جمله مصارف این ماده خام، می‌توان به تولید فیبر کربن اشاره کرد. هر کیلوگرم این ماده پیشرفته، استحکام کششی معادل 10 برابر فولاد داشته و بسیار سبک‌تر از آن است. مقاومت به خوردگی بالا و هدایت الکتریکی خوب نیز از سایر خصوصیات آن محسوب می‌شود. این ماده با توجه به خصوصیات منحصر به فرد خود، کاربرد بسیار متنوعی داشته و در ساخت چوب گلف تا ماهواره‌ به کار می‌رود. در حال حاضر، اغلب فیبر کربن از پلیمری به نام پلی‌اکلرونیتریل (Polyacrylonitrile) تولید می‌شود که منشأ نفتی دارد. با این حال، شرکت بزرگ میتسوبیشی ژاپن، سال‌هاست که از زغال‌سنگ برای تولید این ماده پیشرفته استفاده می‌کند.

به تازگی محققان آزمایشگاه ملی اوک‌ریج (Oak Ridge National Laboratory) در ایالت تنسی (Tennessee)، با کمک یک چاپگر سه‌ بعدی توانستند برای نیروی دریایی ایالات متحده، با استفاده از فیبر کربن، یک زیر دریایی بسازند. ساخت این زیردریایی مژده تکنولوژی‌های جدیدی است که سریع‌تر، ارزان‌تر و انعطاف‌پذیرتر هستند. ولی مهمتر از همه، نوید افق تازه‌ای برای تبدیل منابع عظیم زغال‌سنگ این کشور به مواد پیشرفته‌ای مانند فیبر کربن است. این زیردریایی 30 فوتی (9 متری) که به صورت آزمایشی ساخته شده، به کمک ایالات متحده آمریکا آمده است تا برای انبوه منابع زغال‌سنگ خود که دیگر در نیروگاه‌‌ها جایی ندارند، مصرف تازه‌ای بیابد.

این مؤسسه در نظر دارد که با استفاده از زغال‌سنگ استخراج شده از ایالت یوتا (Utah) که نسبت به زغال‌سنگ آپالاشیا ارزان‌تر است، قیمت تمام‌شده فیبر کربن را کاهش دهد. همین کاهش قیمت باعث خواهد شد که تقاضای استفاده این ماده گسترش یابد؛ این به معنای تولید خودروهای سبک‌تری است که سوخت کمتری مصرف می‌کنند یا ساخت توربین‌هایی است که بازدهی بالاتری دارند. با اضافه شدن این محصول به سبد محصولات پایین‌دست زغال‌سنگ، هرچند که مقدار تولید زغال‌سنگ افزایش چندانی نخواهد یافت، اما به علت ارزش افزوده بالاتر به‌دست آمده به‌ازای هر تن، صرفه اقتصادی می‌تواند به بازار این سوخت فسیلی بازگردد.

هیچ کس انتظار ندارد که این تحقیقات بتواند تمام مشاغل معدنی حذف شده به علت کاهش تقاضای زغال‌سنگ را احیا کند، اما محققان از منابع جدیدی از تقاضای زغال‌سنگ می‌گویند.