ابتكار طريقة تخفّض لزوجة النفط الثقيل بنسبة 58 %https://aawsat.com/%D9%8A%D9%88%D9%85%D9%8A%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D8%B4%D8%B1%D9%82/5023307-%D8%A7%D8%A8%D8%AA%D9%83%D8%A7%D8%B1-%D8%B7%D8%B1%D9%8A%D9%82%D8%A9-%D8%AA%D8%AE%D9%81%D9%91%D8%B6-%D9%84%D8%B2%D9%88%D8%AC%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D9%86%D9%81%D8%B7-%D8%A7%D9%84%D8%AB%D9%82%D9%8A%D9%84-%D8%A8%D9%86%D8%B3%D8%A8%D8%A9-58
أفاد المكتب الإعلامي لمؤسسة العلوم الروسية بأن باحثي كيمياء تمكنوا من تخفيض لزوجة النفط الثقيل بنسبة 58 في المئة عند معالجته بمزيج من بخار الماء وأملاح حمض الخليك والمعادن الانتقالية. قائلين ان هذه الطريقة تسمح برفع كفاءة إنتاج هذه الأنواع من الهيدروكربونات بنسبة 19في المئة.
ومن أجل المزيد من التوضيح، قال فردافس علييف كبير الباحثين بمعهد الجيولوجيا وتكنولوجيا النفط والغاز بجامعة قازان الفيدرالية «لقد أثبتنا لأول مرة إمكانية استخدام خلات المعادن في التقنيات الحرارية البخارية لاستخراج النفط الثقيل. وستساعد هذه المركبات الرخيصة والآمنة على تحسين كفاءة استخدام الطاقة في التكنولوجيا الحالية». وذلك وفق ما ذكرت وكالة أنباء «تاس» الروسية.
ووفقا للباحثين «لاستخراج النفط الثقيل ذي اللزوجة العالية، يضخ العمال بخار الماء الساخن إلى الآبار لتسخين التكوينات الصخرية الحاملة للنفط، ما يجعل الهيدروكربونات أكثر سيولة، ويسهل استخراجها من البئر. لكن هذه العملية تستهلك كمية هائلة من الطاقة، ما يزيد من تكلفة إنتاج النفط». مشيرين الى أنه «يمكن رفع كفاءة هذه العملية كثيرا إذا ضخت مع البخار مواد محفزة إلى البئر يمكنها تفكيك أثقل مكونات النفط وأكثرها صعوبة في الاستخراج».
وقد اكتشف الباحثون أن جزيئات هذه المحفزات يمكن أن تتشكل داخل الآبار مباشرة، إذا ضخت خلات النحاس والنيكل. وأضافوا «يؤدي ضخ هذه الأملاح في التكوينات الصخرية الحاملة للنفط إلى تكوين جزيئات من كبريتيد النحاس والنيكل ومركبات الكبريت وذرات هذه المعادن الانتقالية، التي تتفاعل مع جزيئات الراتنجات والإسفلتين، وهما أثقل مكونات النفط، ما يؤدي إلى انخفاض الجزء الكتلي للهيدروكربونات ذات الوزن الجزيئي العالي من 38 في المئة إلى 23.5 في المئة، وكذلك انخفاض درجة غليان الزيت بنسبة 30 في المئة... وأنه نتيجة لذلك تنخفض لزوجة النفط الثقيل بنسبة 58 في المئة، ما يؤدي إلى رفع كفاءة الاستخراج بنسبة 19 في المئة مقارنة باستخدام بخار الماء فقط».
أظهر التقرير أن تلك الاستراتيجيات تتماشى مع توجهات الحكومة السعودية في دعم تبني تقنيات الحوسبة السحابية، وتنويع مقدمي خدمات السحابة، بما يخدم التحول الرقمي.
مدن بالخليج من بينها دبي تشهد درجات حرارة مرتفعة في الصيف (عبد الفتاح فرج)
تحت وطأة موجات الحر المتتالية في مصر، قرر الشحات أبو مسلم (45 عاماً) الموظف في إحدى الشركات الخاصة بمدينة السادس من أكتوبر (غرب القاهرة) البقاء داخل مبنى الشركة المكيّف لنحو 3 ساعات يومياً بعد انتهاء الموعد الرسمي لعمله، هرباً من لهيب الشمس وقت الظهيرة ومن انقطاع التيار الكهربائي بمنزله.
ما يفعله أبو مسلم الذي يقيم في منطقة المنيب بالجيزة، خلال الصيف يشترك فيه زملاء آخرون له، فمعظم وسائل المواصلات العامة والخاصة في مصر غير مكيفة، ويخشون ركوبها خلال الظهيرة التي تلفح الوجوه، وتثير التعرق وتبعث على القلق.
«في الشتاء أُسرع للعودة إلى البيت للاستمتاع بما تبقى من النهار القصير الدافئ، لكن في الصيف أسعى للابتعاد عنه حتى يأتي المساء، لأنني ببساطة لا أمتلك رفاهية شراء جهاز تكييف في درجات حرارة تقارب الـ40 درجة يومياً»؛ وفق ما قاله أبو مسلم لـ«الشرق الأوسط».
ويعد أبو مسلم نفسه محظوظاً للغاية لعمله داخل مبنى مكيف، بينما يشفق على أصدقاء له يضطرون للعمل طويلاً في الشارع نهاراً.
ومع وصول درجات الحرارة إلى أرقام قياسية في الآونة الأخيرة في منطقة الشرق الأوسط وكثير من دول العالم، سلط كثير من مستخدمي «السوشيال ميديا» الضوء على أهمية «التكييف»، راهناً، لدرجة تتويجه «ملكاً للاختراعات»؛ إذ يسمح بتبريد الأجواء الحارة في المنازل والسيارات والشركات والمستشفيات، وغيرها من المباني الحيوية لاقتصادنا وحياتنا اليومية.
المباني الحديثة تعتمد على نظم تبريد مركزية (عبد الفتاح فرج)
وبفضل درجات الحرارة الملتهبة بمنطقتنا العربية، يحظى مخترع جهاز التكييف، المهندس الأميركي ويليس هافيلاند كارير باحتفاء وتقدير بالغين، إذ يصف المواطن الكويتي (فزاع)، على صفحته على موقع «إكس» ابتكار كارير بأنه «أعظم خدمة للإنسانية»، مبرراً ذلك بأنه «يستمتع الآن بميزات هذه التكنولوجيا في وقت وصلت فيه درجة الحرارة في بلده إلى قرابة خمسين درجة مئوية».
فيما يقول الإعلامي السعودي عبد العزيز صالح الخضيري عبر حسابه على «إكس»: «إذا جاءك ولد، فسمّه (كارير)»، عادّاً أن ويليس هافيلاند كارير «هو اللي ضبّط هالبراد (التكييف)، قبل أكثر من مائة عام من الآن».
وذهب البعض إلى الدعاء لكارير على غرار صاحبة حساب على «إكس» من الإمارات تدعى «إلهام»، والتي غردت قائلة: «اللهم ارحم عبدك، واجعل ما قدمه للبشرية من علم نافع صدقة جارية في ميزان حسناته».
وتعد الدكتورة سامية خضر، أستاذ علم الاجتماع بجامعة عين شمس المصرية، أن «الدعاء لكارير والاحتفاء به أمر طبيعي ومحمود»، مؤكدة في تصريحات لـ«الشرق الأوسط» أن «تصريح البعض بأن التكييف أعظم خدمة للإنسانية قد يكون غير دقيق، لكنه يتواكب مع حاجة سكان المنطقة إلى التبريد خلال الصيف القائظ، لأن سكان الدول الأكثر برودة يعدون المدفأة الاختراع الأهم، خصوصاً في فصل الشتاء عندما تهبط درجات الحرارة إلى ما دون الصفر».
ومنذ أن خرج هذا الاختراع للنور، نجح في أن يغير من طبيعة العالم الذي نعيش فيه، إذ يسمح لنا بأن نمارس طقوس حياتنا التي تعودنا عليها، حتى وإن كانت في درجات حرارة غير محتملة. فمع درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة التي لا تطاق، يلجأ ملايين الأشخاص للضغط على ذلك المفتاح السحري القادر خلال دقائق معدودة على تحويل الأجواء الملتهبة لأخرى مريحة ومنعشة.
ووفق الدكتور إيهاب الخراط، استشاري الطب النفسي، فإن إحدى الدراسات الحديثة عدت «التكييف» من أهم الاختراعات تأثيراً في حياة البشر، مفسراً الدعاء لمخترعه من قبل البعض بدخوله الجنة «بأنه جزء من موجة فكرية داخل مختلف الديانات تدعو إلى التسامح، وعدّ أن إضافة الفرد الإيجابية لحياة من حوله هي العنصر الفاصل في تقييم حياته».
مكيف الهواء الحديث
ومثل معظم الإنجازات المهمة، فإن ابتكار تكنولوجيا تكييف الهواء جاءت نتاج سلسلة من الجهود المستمرة التي عمل عليها العلماء والمخترعون. فكيف ظهرت هذه التكنولوجيا وكيف تطورت مع مرور الوقت؟
وفي أربعينات القرن التاسع عشر، اقترح الطبيب والمخترع الدكتور جون جوري من فلوريدا الأميركية، فكرة تبريد المدن لتخفيف سكانها من «شرور درجات الحرارة المرتفعة».
وكما ذكر موقع وزارة الطاقة الأميركية على الإنترنت، اعتقد جوري أن التبريد هو المفتاح لتجنب أمراض، مثل الملاريا، وجعل المرضى أكثر راحة، لكن نظامه البدائي لتبريد غرف المستشفى كان يتطلب شحن الثلج إلى فلوريدا من البحيرات المتجمدة شمال الولايات المتحدة. وللتغلب على هذا التحدي المكلف، بدأ جوري بتجربة مفهوم التبريد الاصطناعي، حيث صمم آلة تصنع الجليد في عام 1851، ورغم عدم نجاحه في جلب تقنيته إلى الأسواق، وضع اختراعه الأساس لأنظمة تكييف الهواء والتبريد الحديثة.
وحدات التكييف تساعدنا على قضاء أوقاتنا بصورة طبيعية (عبد الفتاح فرج)
وظلت فكرة التبريد الاصطناعي راكدة لسنوات حتى اخترع المهندس ويليس كارير، أول وحدة تكييف هواء كهربائية حديثة في عام 1902. ووفق موقع وزارة الطاقة الأميركية، صمم كارير نظاماً يتحكم في الرطوبة ودرجة حرارة الهواء. ولم يَمضِ وقت طويل قبل أن يدرك أن ابتكاره يمكن أن يكون مفيداً ليقرر بعدها إنشاء شركة كارير الهندسية.
وظلت فكرة التبريد الاصطناعي راكدة لسنوات حتى اخترع المهندس ويليس كارير، أول وحدة تكييف هواء كهربائية حديثة في عام 1902. ووفق موقع وزارة الطاقة الأميركية، صمم كارير نظاماً يتحكم في الرطوبة ودرجة حرارة الهواء. ولم يمض وقت طويل قبل أن يدرك أن ابتكاره يمكن أن يكون مفيداً ليقرر بعد ذلك إنشاء شركة «كارير» الهندسية.
وأصبحت أنظمة التبريد المنزلية أصغر حجماً بعد أن حصل كل من سمو شولتز وج. ك. شيرمان على براءة اختراع لوحدة تكييف الهواء التي يمكن وضعها على حافة النافذة. ووصلت تلك الوحدات إلى الأسواق في عام 1932، ولكن تكلفتها كانت لا تزال مرتفعة. لذا واصل المهندس هنري جالسون، تطوير نسخة أكثر إحكاماً وغير مكلفة من مكيف هواء النافذة، وإنشاء خطوط إنتاج لكثير من الشركات المصنعة.
ووفق البيانات الصادرة عام 2018 عن وكالة الطاقة الدولية (IEA)، يعد التبريد الآن المصدر الأسرع نمواً لاستخدام الطاقة داخل البنايات، وتتوقع الوكالة تضاعف الطلب العالمي السنوي على استهلاك الطاقة لأغراض التبريد لثلاث مرات بحلول 2050.
وتوقع تقرير أصدرته «وكالة الطاقة الدولية» عام 2018 أن يتضاعف الطلب العالمي على الطاقة من مكيفات الهواء، ثلاث مرات بحلول عام 2050 مما يتطلب قدرة كهربائية جديدة تعادل القدرة الكهربائية المشتركة للولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي واليابان اليوم.
وأفاد التقرير بأن المخزون العالمي من مكيفات الهواء في المباني سينمو إلى 5.6 مليار بحلول عام 2050، مقارنة بـ1.6 مليار قبل عام 2018.
وقالت الوكالة إن «استخدام مكيفات الهواء والمراوح الكهربائية يمثل 10 في المائة من إجمالي استهلاك الكهرباء على مستوى العالم»، متوقعة أن «يصبح استخدام مكيفات الهواء ثاني أكبر مصدر لنمو الطلب العالمي على الكهرباء بعد قطاع الصناعة، وأقوى محرك للمباني بحلول عام 2050».
مساعٍ جديدة
رغم فوائد التكييف المتعددة، فإن له تكلفة اقتصادية لافتة، وفق البروفسور كيم تشون ن.ج، أستاذ العلوم والهندسة البيئية بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست).
يقول تشون في تصريحات لـ«الشرق الأوسط»: «في السعودية، على سبيل المثال، يستهلك تكييف الهواء أكثر من 67 في المائة من إنتاج الكهرباء سنوياً، (أي ما يعادل 10.6 مليار دولار أميركي)».
ولتقليل الآثار البيئية والمادية الناجمة عن زيادة الطلب على استخدام المكيفات عالمياً، يعمل تشون وفريقه البحثي بالجامعة، على تطوير مبرد ذي تكلفة منخفضة وكفاءة عالية في توفير الطاقة، وتقليل الانبعاثات الضارة للبيئة.
ويؤكد: «نعقد مقارنة بين المبردات الحالية والمطورة لتتبع كل من عوامل الراحة الداخلية وتغيرات الطقس الخارجي منذ أبريل (نيسان) 2024، وسيتم الانتهاء من ذلك الاختبار بحلول ديسمبر (كانون الأول) 2024».
مضيفاً: «لقد حققنا حتى الآن توفيراً يومياً في استهلاك الكهرباء بنسبة 30 إلى 50 في المائة». وأوضح أنه مع هذه التقنيات المطورة، يمكن توفير الكهرباء في المملكة بنسبة تبلغ 45 في المائة سنوياً، وبما يعادل 93 تيراواط في الساعة، إضافة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنحو 50 مليون طن.
وتسعى مشاريع أخرى لاستبدال المواد الضارة بالمبردات الحالية بواسطة مبردات أقل ضرراً. يقول نيهار شاه، مدير برنامج كفاءة التبريد العالمي في مختبر «لورانس بيركلي» الوطني بالولايات المتحدة إن «نحو 80 في المائة من انبعاثات الاحتباس الحراري الصادرة عن وحدة تكييف الهواء تأتي حالياً من الطاقة المستخدمة لتشغيلها».
نساء يعملن في خط إنتاج لتصنيع مكيفات الهواء بالصين (رويترز)
ويوضح شاه في تصريحات لمجلة «ساينتفيك أميركان»، 29 أغسطس (آب) 2023: «تعمل أنظمة تكييف الهواء على تبريد وإزالة الرطوبة من خلال آلية غير فعالة نسبياً، فمن أجل تكثيف الماء من الهواء، نقوم بتبريد الهواء أكثر من اللازم. لذلك، فإن كثيراً من التصميمات الجديدة تفصل بين عمليتي إزالة الرطوبة والتبريد، مما يتجنب الحاجة للتبريد الزائد».
وتعمل فرق بحثية على تطوير استراتيجيات إضافية تعتمد على التخطيط الحضري وتصميم المباني لتقليل الحاجة للتبريد في المقام الأول، ومن بينها تجربة ابتكار طلاء للنوافذ صديق للبيئة يسمح بدخول الضوء المرئي، ولكنه يحجب الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء المسببة لارتفاع الحرارة، حيث يشع الطلاء المطور الحرارة بعيداً عن النافذة، مما يساعد في الحفاظ على الهواء داخل المنزل بارداً نسبياً.
من المتوقع أن يصل عدد أجهزة التكييف المستخدمة إلى 5.6 مليار وحدة بحلول منتصف القرن الحالي (رويترز)
ويقول سيونجمين كيم، من قسم هندسة الطيران والهندسة الميكانيكية بـ«جامعة نوتردام»، بولاية إنديانا الأميركية: «طورنا تقنية المبردات الإشعاعية للنوافذ لتقليل احتياجات طاقة التبريد للمباني والسيارات، مما قد يسهم بشكل كبير في مواجهة تحديات تغير المناخ».
وأضاف كيم لـ«الشرق الأوسط»: «تؤدي هذه المبردات إلى توفير طاقة تصل إلى 86.3 ميغا جول-م2 في المناخات الحارة سنوياً، مقارنة بالنوافذ الزجاجية العادية».
مؤكداً: «ساعدتنا تقنيات الحوسبة الكمومية في تصميم الهياكل المعقدة لنظم التبريد الحديثة تلك، الأمر الذي قد يكون صعباً باستخدام الطرق التقليدية. لقد أظهر هذا النظام خصائص وقدرات تبريد رائعة».
