- إنضم
- 23 أغسطس 2024
- المشاركات
- 1,392
- التفاعل
- الدولة
لا يمكن للعالم الحديث أن يوجد بدون هذه المكونات الأربعة. كلهم يحتاجون إلى الوقود الأحفوري
9 دقائق قراءة
إنتاج الصلب في ThyssenKrupp Duisburg الحديد المنصهر في مصانع الصلب ThyssenKrupp في 17 يناير 2018 في دويسبورغ، ألمانيا. صور لوكاس شولز-غيتي
أفكار بقلم فاتسلاف سميل 12 مايو 2022، الساعة 6:00 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة سميل هو أستاذ فخري متميز في جامعة مانيتوبا. وهو مؤلف أكثر من أربعين كتابًا حول موضوعات تشمل الطاقة، والتغير البيئي والسكاني، وإنتاج الغذاء والتغذية، والابتكار التقني، وتقييم المخاطر، والسياسة العامة. كتابه الجديد هو كيف يعمل العالم حقا
ستكون المجتمعات الحديثة مستحيلة دون الإنتاج الضخم للعديد من المواد التي يصنعها الإنسان. من الممكن أن يكون لدينا حضارة ثرية توفر الكثير من الطعام، ووسائل الراحة المادية، والحصول على التعليم الجيد والرعاية الصحية دون أي رقائق دقيقة أو أجهزة كمبيوتر شخصية: لقد كانت لدينا حضارة حتى السبعينيات، وتمكنا، حتى التسعينيات، من توسيع الاقتصادات، وبناء البنية التحتية. البنى التحتية اللازمة وربط العالم بالطائرات النفاثة دون الحاجة إلى الهواتف الذكية ووسائل التواصل الاجتماعي. ولكننا لم نتمكن من التمتع بنوعية حياتنا دون توفير العديد من المواد اللازمة لتجسيد عدد لا يحصى من اختراعاتنا. هناك أربع مواد تحتل المرتبة الأعلى على مقياس الضرورة، وتشكل ما أسميه الركائز الأربع للحضارة الحديثة: هناك حاجة إلى الأسمنت، والصلب، والبلاستيك، والأمونيا بكميات أكبر من المدخلات الأساسية الأخرى. وينتج العالم الآن سنويا نحو 4.5 مليار طن من الأسمنت، و1.8 مليار طن من الفولاذ، ونحو 400 مليون طن من البلاستيك، و180 مليون طن من الأمونيا. ولكن الأمونيا هي التي تستحق المكانة الأولى باعتبارها المادة الأكثر أهمية لدينا: فتركيبها يشكل أساس كل الأسمدة النيتروجينية، وبدون تطبيقاتها سوف يكون من المستحيل إطعام ما يقرب من نصف سكان العالم اليوم الذين يبلغ عددهم حوالي 8 مليارات نسمة، بالمستويات الحالية.
ويكون الاعتماد أعلى في الدولة الأكثر اكتظاظا بالسكان في العالم: فإطعام ثلاثة من كل خمسة صينيين يعتمد على تركيب هذا المركب. يبرر هذا الاعتماد بسهولة وصف تصنيع الأمونيا بأنه التقدم التقني الأكثر أهمية في التاريخ: فالاختراعات الأخرى توفر لنا وسائل الراحة أو الراحة أو الثروة أو تطيل حياتنا - ولكن بدون تركيب الأمونيا، لا يمكننا ضمان بقاء المليارات من البشر على قيد الحياة اليوم. لم يولد بعد. البلاستيك عبارة عن مجموعة كبيرة من المواد العضوية الاصطناعية التي تتمثل صفتها المشتركة في إمكانية تشكيلها إلى الأشكال المرغوبة، وهي الآن موجودة في كل مكان. بينما أكتب هذا، فإن مفاتيح الكمبيوتر المحمول Dell الخاص بي والفأرة اللاسلكية الموجودة أسفل راحة يدي اليمنى مصنوعة من مادة أكريلونتريل بوتادين ستايرين، وأجلس على كرسي دوار منجد بقماش البوليستر، وتستقر عجلاته المصنوعة من النايلون على سجادة حماية من البولي كربونات يغطي سجادة من البوليستر. لكن المواد البلاستيكية أصبحت الآن لا غنى عنها في الرعاية الصحية بشكل عام وفي المستشفيات بشكل خاص. تبدأ الحياة الآن (في أجنحة الولادة) وتنتهي (في وحدات العناية المركزة) محاطة بمواد بلاستيكية مصنوعة في المقام الأول من أنواع مختلفة من PVC: أنابيب مرنة (لتغذية المرضى، وتوصيل الأكسجين، ومراقبة ضغط الدم)، والقسطرة، وحاويات الوريد، أكياس الدم، والتغليف المعقم، والصواني والأحواض، وأغطية الأسرة وقضبان الأسرة، والبطانيات الحرارية.
تحدد قوة الفولاذ ومتانته وتعدد استخداماته مظهر الحضارة الحديثة وتتيح أداء معظم وظائفه الأساسية. هذا هو المعدن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع ويشكل عددًا لا يحصى من المكونات المهمة المرئية وغير المرئية للحضارة الحديثة، من ناطحات السحاب إلى المباضع. علاوة على ذلك، فإن جميع المنتجات المعدنية وغير المعدنية الأخرى التي نستخدمها تقريبًا تم استخلاصها ومعالجتها وتشكيلها وتشطيبها وتوزيعها باستخدام أدوات وآلات مصنوعة من الفولاذ، ولا يمكن لأي وسيلة نقل جماعي اليوم أن تعمل بدون الفولاذ. تحتوي السيارة المتوسطة على حوالي 900 كيلوغرام من الفولاذ، وقبل أن يضرب كوفيد-19 العالم كان يصنع ما يقرب من 100 مليون مركبة سنويًا. يعد الأسمنت، بطبيعة الحال، المكون الرئيسي للخرسانة: فمع الرمل والحصى والماء يصبح المادة الأكثر انتشارًا. فالمدن الحديثة هي تجسيد للخرسانة، وكذلك الجسور والأنفاق والطرق والسدود والمدارج والموانئ. تنتج الصين الآن أكثر من نصف الأسمنت في العالم، وفي السنوات الأخيرة تنتج في عامين فقط ما أنتجته الولايات المتحدة خلال القرن العشرين بأكمله. وهناك إحصائية مذهلة أخرى تشير إلى أن العالم يستهلك الآن في عام واحد من الأسمنت أكثر مما كان يستهلكه خلال النصف الأول من القرن العشرين بأكمله.
وهذه المواد الأربع، على النقيض من خصائصها وصفاتها، تشترك في ثلاث سمات مشتركة: لا يمكن استبدالها بسهولة بمواد أخرى (بالتأكيد ليس في المستقبل القريب أو على نطاق عالمي)؛ وسوف نحتاج إلى المزيد منها في المستقبل؛ ويعتمد إنتاجها على نطاق واسع بشكل كبير على احتراق الوقود الأحفوري، مما يجعلها مصدرا رئيسيا لانبعاثات الغازات الدفيئة. لا يمكن للأسمدة العضوية أن تحل محل الأمونيا الاصطناعية: فمحتواها المنخفض من النيتروجين وكتلتها العالمية ليست كافية حتى لو تم إعادة تدوير جميع السماد ومخلفات المحاصيل. لا توجد مواد أخرى تقدم مثل هذه المزايا للعديد من الاستخدامات خفيفة الوزن والمتينة مثل المواد البلاستيكية. لا يوجد معدن آخر يتمتع بقوة معقولة مثل الفولاذ. لا توجد مادة أخرى منتجة بكميات كبيرة مناسبة لبناء بنية تحتية قوية مثل الخرسانة (التي غالبا ما تكون معززة بالفولاذ).
أما بالنسبة للاحتياجات المستقبلية، فيمكن للبلدان ذات الدخل المرتفع أن تقلل من استخدامها للأسمدة (تناول كميات أقل من اللحوم، وإهدار كميات أقل)، ويمكن للصين والهند، وهما الدولتان المستخدمتان بكثافة، أن تقلل أيضًا من استخداماتها المفرطة للأسمدة، لكن أفريقيا، القارة الأسرع نموًا في العالم ومع تزايد عدد السكان، لا تزال محرومة من الأسمدة على الرغم من أنها بالفعل مستورد كبير للأغذية. وأي أمل في تحقيق قدر أعظم من الاكتفاء الذاتي من الغذاء يعتمد على زيادة استخدام النيتروجين: ففي نهاية المطاف، كان استخدام القارة للأمونيا في الآونة الأخيرة أقل من ثلث المتوسط الأوروبي. ستكون هناك حاجة إلى المزيد من المواد البلاستيكية لتوسيع الاستخدامات الطبية (شيخوخة السكان) والبنية التحتية (الأنابيب) وفي وسائل النقل (انظر الجزء الداخلي من الطائرات والقطارات عالية السرعة). وكما هو الحال مع الأمونيا، فإن استهلاك الصلب يجب أن يرتفع في جميع البلدان المنخفضة الدخل التي تعاني من تخلف البنية التحتية ووسائل النقل. وستكون هناك حاجة إلى المزيد من الأسمنت لصنع الخرسانة: فالدول الغنية لإصلاح البنية التحتية المتدهورة (في الولايات المتحدة، تحصل جميع القطاعات التي تهيمن عليها الخرسانة، بما في ذلك السدود والطرق والطيران على درجة D في التقييمات الهندسية على مستوى البلاد)، وفي البلدان المنخفضة الدخل من أجل إصلاح البنية التحتية المتدهورة. توسيع المدن والمجاري والنقل.
علاوة على ذلك، فإن التحول إلى الطاقات المتجددة سيتطلب كميات هائلة من الفولاذ والخرسانة والبلاستيك. لا توجد هياكل تمثل رموزًا أكثر وضوحًا لتوليد الكهرباء "الخضراء" من توربينات الرياح الكبيرة - لكن أساساتها مصنوعة من الخرسانة المسلحة، وأبراجها، وكناتها، ودواراتها مصنوعة من الفولاذ، وشفراتها الضخمة تستهلك الكثير من الطاقة - ويصعب إعادة تدويرها - والراتنجات البلاستيكية. ويجب إحضار كل هذه الأجزاء العملاقة إلى مواقع التركيب بواسطة شاحنات (أو سفن) ضخمة الحجم وتركيبها بواسطة رافعات فولاذية كبيرة، كما يجب تشحيم علب التروس التوربينية بالزيت بشكل متكرر. ولن تتمكن هذه التوربينات من توليد الكهرباء الخضراء إلا إذا تم تصنيع كل هذه المواد دون أي وقود أحفوري. ويظل الوقود الأحفوري لا غنى عنه لإنتاج كل هذه المواد. يستخدم تصنيع الأمونيا الغاز الطبيعي كمصدر للهيدروجين وكمصدر للطاقة اللازمة لتوفير درجة حرارة وضغط مرتفعين. ويعتمد نحو 85% من جميع المواد البلاستيكية على جزيئات بسيطة مشتقة من الغاز الطبيعي والنفط الخام، كما توفر الهيدروكربونات الطاقة اللازمة لعمليات التصنيع. يبدأ إنتاج الفولاذ الأولي بصهر خام الحديد في فرن الصهر في وجود فحم الكوك المصنوع من الفحم ومع إضافة الغاز الطبيعي، ويتم تحويل الحديد الزهر الناتج إلى فولاذ في أفران الأكسجين الأساسية الكبيرة. ويتم إنتاج الأسمنت عن طريق تسخين الحجر الجيري والطين والصخر الزيتي في أفران كبيرة، وأسطوانات معدنية طويلة مائلة، يتم تسخينها باستخدام أنواع الوقود الأحفوري منخفضة الجودة مثل غبار الفحم وفحم الكوك وزيت الوقود الثقيل.
ونتيجة لهذا فإن الإنتاج العالمي من هذه المواد الأربع التي لا غنى عنها يتطلب نحو 17% من إجمالي إمدادات الطاقة السنوية على مستوى العالم، كما يولد نحو 25% من كل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري. إن انتشار هذا الاعتماد وحجمه يجعل إزالة الكربون من الركائز المادية الأربعة للحضارة الحديثة أمراً صعباً إلى حد غير عادي: فاستبدال الوقود الأحفوري في إنتاجه سيكون أكثر صعوبة وتكلفة بكثير من توليد المزيد من الكهرباء من تحويلات الطاقة المتجددة (طاقة الرياح والطاقة الشمسية في الأساس). وفي نهاية المطاف، سوف تتولى عمليات جديدة المسؤولية ــ ولكن في الوقت الحالي لا توجد بدائل يمكن نشرها على الفور لإزاحة حصص كبيرة من القدرات العالمية القائمة: وسوف يستغرق تطويرها بعض الوقت. يمكن أن يعتمد تصنيع الأمونيا وصهر الفولاذ على الهيدروجين بدلاً من الغاز الطبيعي وفحم الكوك. ونحن نعرف كيف نفعل ذلك، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن نتمكن من إنتاج مئات الملايين من الأطنان من الهيدروجين الأخضر المشتق من التحليل الكهربائي للمياه باستخدام طاقة الرياح أو الكهرباء الشمسية (تقريبا كل الهيدروجين الموجود اليوم مشتق من الغاز الطبيعي والفحم). . أفضل التوقعات هي أن الهيدروجين الأخضر سيوفر 2٪ من استهلاك الطاقة في العالم بحلول عام 2030، وهو أقل بكثير من مئات الملايين من الأطنان التي ستكون مطلوبة في نهاية المطاف لإزالة الكربون من إنتاج الأمونيا والصلب. وفي المقابل، فإن إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت لا يمكن أن تصل إلى هذا الحد إلا من خلال استخدام مواد النفايات والكتلة الحيوية، ولا بد من تطوير عمليات جديدة وتسويقها تجارياً لجعل الأسمنت خالياً من ثاني أكسيد الكربون. وعلى نحو مماثل، لا توجد طريقة بسيطة لإزالة الكربون من إنتاج البلاستيك، وسوف تتراوح التدابير من المواد الأولية النباتية إلى المزيد من إعادة التدوير والبدائل بمواد أخرى.
وبعيدًا عن هذه الركائز المادية الأربعة، تظهر تبعيات مادية جديدة وعالية الاستهلاك للطاقة، وتعد السيارات الكهربائية أفضل مثال لها. تحتوي بطارية سيارة الليثيوم النموذجية التي تزن حوالي 450 كيلوجرامًا على حوالي 11 كيلوجرامًا من الليثيوم، وما يقرب من 14 كيلوجرامًا من الكوبالت، و27 كيلوجرامًا من النيكل، أكثر من 40 كيلوجرامًا من النحاس، و50 كيلوجرامًا من الجرافيت، بالإضافة إلى حوالي 181 كيلوجرامًا من الفولاذ والألمنيوم والبلاستيك. ويتطلب توريد هذه المواد لمركبة واحدة معالجة حوالي 40 طناً من الخامات، ونظراً لانخفاض تركيز العديد من العناصر في خاماتها، فإنه يتطلب استخراج ومعالجة حوالي 225 طناً من المواد الأولية. وسوف تتطلب كهربة النقل البري القوية قريبًا مضاعفة هذه الاحتياجات بعشرات الملايين من الوحدات سنويًا! سوف تظل الاقتصادات الحديثة مرتبطة دائما بتدفقات المواد الهائلة، سواء كانت تلك التدفقات من الأسمدة القائمة على الأمونيا لإطعام سكان العالم الذين ما زالوا يتزايدون؛ والمواد البلاستيكية والصلب والأسمنت اللازمة للأدوات والآلات والهياكل والبنى التحتية الجديدة؛ أو المدخلات الجديدة اللازمة لإنتاج الخلايا الشمسية، وتوربينات الرياح، والسيارات الكهربائية، وبطاريات التخزين. وإلى أن تأتي كل الطاقات المستخدمة في استخراج ومعالجة هذه المواد من تحويلات متجددة، فإن الحضارة الحديثة ستظل تعتمد بشكل أساسي على الوقود الأحفوري المستخدم في إنتاج هذه المواد التي لا غنى عنها. ولا توجد تصميمات للذكاء الاصطناعي، ولا تطبيقات، ولا ادعاءات بـ "نزع الطابع المادي" القادم من شأنها أن تغير ذلك.
time.com
9 دقائق قراءة
إنتاج الصلب في ThyssenKrupp Duisburg الحديد المنصهر في مصانع الصلب ThyssenKrupp في 17 يناير 2018 في دويسبورغ، ألمانيا. صور لوكاس شولز-غيتي
أفكار بقلم فاتسلاف سميل 12 مايو 2022، الساعة 6:00 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة سميل هو أستاذ فخري متميز في جامعة مانيتوبا. وهو مؤلف أكثر من أربعين كتابًا حول موضوعات تشمل الطاقة، والتغير البيئي والسكاني، وإنتاج الغذاء والتغذية، والابتكار التقني، وتقييم المخاطر، والسياسة العامة. كتابه الجديد هو كيف يعمل العالم حقا
ستكون المجتمعات الحديثة مستحيلة دون الإنتاج الضخم للعديد من المواد التي يصنعها الإنسان. من الممكن أن يكون لدينا حضارة ثرية توفر الكثير من الطعام، ووسائل الراحة المادية، والحصول على التعليم الجيد والرعاية الصحية دون أي رقائق دقيقة أو أجهزة كمبيوتر شخصية: لقد كانت لدينا حضارة حتى السبعينيات، وتمكنا، حتى التسعينيات، من توسيع الاقتصادات، وبناء البنية التحتية. البنى التحتية اللازمة وربط العالم بالطائرات النفاثة دون الحاجة إلى الهواتف الذكية ووسائل التواصل الاجتماعي. ولكننا لم نتمكن من التمتع بنوعية حياتنا دون توفير العديد من المواد اللازمة لتجسيد عدد لا يحصى من اختراعاتنا. هناك أربع مواد تحتل المرتبة الأعلى على مقياس الضرورة، وتشكل ما أسميه الركائز الأربع للحضارة الحديثة: هناك حاجة إلى الأسمنت، والصلب، والبلاستيك، والأمونيا بكميات أكبر من المدخلات الأساسية الأخرى. وينتج العالم الآن سنويا نحو 4.5 مليار طن من الأسمنت، و1.8 مليار طن من الفولاذ، ونحو 400 مليون طن من البلاستيك، و180 مليون طن من الأمونيا. ولكن الأمونيا هي التي تستحق المكانة الأولى باعتبارها المادة الأكثر أهمية لدينا: فتركيبها يشكل أساس كل الأسمدة النيتروجينية، وبدون تطبيقاتها سوف يكون من المستحيل إطعام ما يقرب من نصف سكان العالم اليوم الذين يبلغ عددهم حوالي 8 مليارات نسمة، بالمستويات الحالية.
ويكون الاعتماد أعلى في الدولة الأكثر اكتظاظا بالسكان في العالم: فإطعام ثلاثة من كل خمسة صينيين يعتمد على تركيب هذا المركب. يبرر هذا الاعتماد بسهولة وصف تصنيع الأمونيا بأنه التقدم التقني الأكثر أهمية في التاريخ: فالاختراعات الأخرى توفر لنا وسائل الراحة أو الراحة أو الثروة أو تطيل حياتنا - ولكن بدون تركيب الأمونيا، لا يمكننا ضمان بقاء المليارات من البشر على قيد الحياة اليوم. لم يولد بعد. البلاستيك عبارة عن مجموعة كبيرة من المواد العضوية الاصطناعية التي تتمثل صفتها المشتركة في إمكانية تشكيلها إلى الأشكال المرغوبة، وهي الآن موجودة في كل مكان. بينما أكتب هذا، فإن مفاتيح الكمبيوتر المحمول Dell الخاص بي والفأرة اللاسلكية الموجودة أسفل راحة يدي اليمنى مصنوعة من مادة أكريلونتريل بوتادين ستايرين، وأجلس على كرسي دوار منجد بقماش البوليستر، وتستقر عجلاته المصنوعة من النايلون على سجادة حماية من البولي كربونات يغطي سجادة من البوليستر. لكن المواد البلاستيكية أصبحت الآن لا غنى عنها في الرعاية الصحية بشكل عام وفي المستشفيات بشكل خاص. تبدأ الحياة الآن (في أجنحة الولادة) وتنتهي (في وحدات العناية المركزة) محاطة بمواد بلاستيكية مصنوعة في المقام الأول من أنواع مختلفة من PVC: أنابيب مرنة (لتغذية المرضى، وتوصيل الأكسجين، ومراقبة ضغط الدم)، والقسطرة، وحاويات الوريد، أكياس الدم، والتغليف المعقم، والصواني والأحواض، وأغطية الأسرة وقضبان الأسرة، والبطانيات الحرارية.
تحدد قوة الفولاذ ومتانته وتعدد استخداماته مظهر الحضارة الحديثة وتتيح أداء معظم وظائفه الأساسية. هذا هو المعدن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع ويشكل عددًا لا يحصى من المكونات المهمة المرئية وغير المرئية للحضارة الحديثة، من ناطحات السحاب إلى المباضع. علاوة على ذلك، فإن جميع المنتجات المعدنية وغير المعدنية الأخرى التي نستخدمها تقريبًا تم استخلاصها ومعالجتها وتشكيلها وتشطيبها وتوزيعها باستخدام أدوات وآلات مصنوعة من الفولاذ، ولا يمكن لأي وسيلة نقل جماعي اليوم أن تعمل بدون الفولاذ. تحتوي السيارة المتوسطة على حوالي 900 كيلوغرام من الفولاذ، وقبل أن يضرب كوفيد-19 العالم كان يصنع ما يقرب من 100 مليون مركبة سنويًا. يعد الأسمنت، بطبيعة الحال، المكون الرئيسي للخرسانة: فمع الرمل والحصى والماء يصبح المادة الأكثر انتشارًا. فالمدن الحديثة هي تجسيد للخرسانة، وكذلك الجسور والأنفاق والطرق والسدود والمدارج والموانئ. تنتج الصين الآن أكثر من نصف الأسمنت في العالم، وفي السنوات الأخيرة تنتج في عامين فقط ما أنتجته الولايات المتحدة خلال القرن العشرين بأكمله. وهناك إحصائية مذهلة أخرى تشير إلى أن العالم يستهلك الآن في عام واحد من الأسمنت أكثر مما كان يستهلكه خلال النصف الأول من القرن العشرين بأكمله.
وهذه المواد الأربع، على النقيض من خصائصها وصفاتها، تشترك في ثلاث سمات مشتركة: لا يمكن استبدالها بسهولة بمواد أخرى (بالتأكيد ليس في المستقبل القريب أو على نطاق عالمي)؛ وسوف نحتاج إلى المزيد منها في المستقبل؛ ويعتمد إنتاجها على نطاق واسع بشكل كبير على احتراق الوقود الأحفوري، مما يجعلها مصدرا رئيسيا لانبعاثات الغازات الدفيئة. لا يمكن للأسمدة العضوية أن تحل محل الأمونيا الاصطناعية: فمحتواها المنخفض من النيتروجين وكتلتها العالمية ليست كافية حتى لو تم إعادة تدوير جميع السماد ومخلفات المحاصيل. لا توجد مواد أخرى تقدم مثل هذه المزايا للعديد من الاستخدامات خفيفة الوزن والمتينة مثل المواد البلاستيكية. لا يوجد معدن آخر يتمتع بقوة معقولة مثل الفولاذ. لا توجد مادة أخرى منتجة بكميات كبيرة مناسبة لبناء بنية تحتية قوية مثل الخرسانة (التي غالبا ما تكون معززة بالفولاذ).
أما بالنسبة للاحتياجات المستقبلية، فيمكن للبلدان ذات الدخل المرتفع أن تقلل من استخدامها للأسمدة (تناول كميات أقل من اللحوم، وإهدار كميات أقل)، ويمكن للصين والهند، وهما الدولتان المستخدمتان بكثافة، أن تقلل أيضًا من استخداماتها المفرطة للأسمدة، لكن أفريقيا، القارة الأسرع نموًا في العالم ومع تزايد عدد السكان، لا تزال محرومة من الأسمدة على الرغم من أنها بالفعل مستورد كبير للأغذية. وأي أمل في تحقيق قدر أعظم من الاكتفاء الذاتي من الغذاء يعتمد على زيادة استخدام النيتروجين: ففي نهاية المطاف، كان استخدام القارة للأمونيا في الآونة الأخيرة أقل من ثلث المتوسط الأوروبي. ستكون هناك حاجة إلى المزيد من المواد البلاستيكية لتوسيع الاستخدامات الطبية (شيخوخة السكان) والبنية التحتية (الأنابيب) وفي وسائل النقل (انظر الجزء الداخلي من الطائرات والقطارات عالية السرعة). وكما هو الحال مع الأمونيا، فإن استهلاك الصلب يجب أن يرتفع في جميع البلدان المنخفضة الدخل التي تعاني من تخلف البنية التحتية ووسائل النقل. وستكون هناك حاجة إلى المزيد من الأسمنت لصنع الخرسانة: فالدول الغنية لإصلاح البنية التحتية المتدهورة (في الولايات المتحدة، تحصل جميع القطاعات التي تهيمن عليها الخرسانة، بما في ذلك السدود والطرق والطيران على درجة D في التقييمات الهندسية على مستوى البلاد)، وفي البلدان المنخفضة الدخل من أجل إصلاح البنية التحتية المتدهورة. توسيع المدن والمجاري والنقل.
علاوة على ذلك، فإن التحول إلى الطاقات المتجددة سيتطلب كميات هائلة من الفولاذ والخرسانة والبلاستيك. لا توجد هياكل تمثل رموزًا أكثر وضوحًا لتوليد الكهرباء "الخضراء" من توربينات الرياح الكبيرة - لكن أساساتها مصنوعة من الخرسانة المسلحة، وأبراجها، وكناتها، ودواراتها مصنوعة من الفولاذ، وشفراتها الضخمة تستهلك الكثير من الطاقة - ويصعب إعادة تدويرها - والراتنجات البلاستيكية. ويجب إحضار كل هذه الأجزاء العملاقة إلى مواقع التركيب بواسطة شاحنات (أو سفن) ضخمة الحجم وتركيبها بواسطة رافعات فولاذية كبيرة، كما يجب تشحيم علب التروس التوربينية بالزيت بشكل متكرر. ولن تتمكن هذه التوربينات من توليد الكهرباء الخضراء إلا إذا تم تصنيع كل هذه المواد دون أي وقود أحفوري. ويظل الوقود الأحفوري لا غنى عنه لإنتاج كل هذه المواد. يستخدم تصنيع الأمونيا الغاز الطبيعي كمصدر للهيدروجين وكمصدر للطاقة اللازمة لتوفير درجة حرارة وضغط مرتفعين. ويعتمد نحو 85% من جميع المواد البلاستيكية على جزيئات بسيطة مشتقة من الغاز الطبيعي والنفط الخام، كما توفر الهيدروكربونات الطاقة اللازمة لعمليات التصنيع. يبدأ إنتاج الفولاذ الأولي بصهر خام الحديد في فرن الصهر في وجود فحم الكوك المصنوع من الفحم ومع إضافة الغاز الطبيعي، ويتم تحويل الحديد الزهر الناتج إلى فولاذ في أفران الأكسجين الأساسية الكبيرة. ويتم إنتاج الأسمنت عن طريق تسخين الحجر الجيري والطين والصخر الزيتي في أفران كبيرة، وأسطوانات معدنية طويلة مائلة، يتم تسخينها باستخدام أنواع الوقود الأحفوري منخفضة الجودة مثل غبار الفحم وفحم الكوك وزيت الوقود الثقيل.
ونتيجة لهذا فإن الإنتاج العالمي من هذه المواد الأربع التي لا غنى عنها يتطلب نحو 17% من إجمالي إمدادات الطاقة السنوية على مستوى العالم، كما يولد نحو 25% من كل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري. إن انتشار هذا الاعتماد وحجمه يجعل إزالة الكربون من الركائز المادية الأربعة للحضارة الحديثة أمراً صعباً إلى حد غير عادي: فاستبدال الوقود الأحفوري في إنتاجه سيكون أكثر صعوبة وتكلفة بكثير من توليد المزيد من الكهرباء من تحويلات الطاقة المتجددة (طاقة الرياح والطاقة الشمسية في الأساس). وفي نهاية المطاف، سوف تتولى عمليات جديدة المسؤولية ــ ولكن في الوقت الحالي لا توجد بدائل يمكن نشرها على الفور لإزاحة حصص كبيرة من القدرات العالمية القائمة: وسوف يستغرق تطويرها بعض الوقت. يمكن أن يعتمد تصنيع الأمونيا وصهر الفولاذ على الهيدروجين بدلاً من الغاز الطبيعي وفحم الكوك. ونحن نعرف كيف نفعل ذلك، ولكن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن نتمكن من إنتاج مئات الملايين من الأطنان من الهيدروجين الأخضر المشتق من التحليل الكهربائي للمياه باستخدام طاقة الرياح أو الكهرباء الشمسية (تقريبا كل الهيدروجين الموجود اليوم مشتق من الغاز الطبيعي والفحم). . أفضل التوقعات هي أن الهيدروجين الأخضر سيوفر 2٪ من استهلاك الطاقة في العالم بحلول عام 2030، وهو أقل بكثير من مئات الملايين من الأطنان التي ستكون مطلوبة في نهاية المطاف لإزالة الكربون من إنتاج الأمونيا والصلب. وفي المقابل، فإن إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت لا يمكن أن تصل إلى هذا الحد إلا من خلال استخدام مواد النفايات والكتلة الحيوية، ولا بد من تطوير عمليات جديدة وتسويقها تجارياً لجعل الأسمنت خالياً من ثاني أكسيد الكربون. وعلى نحو مماثل، لا توجد طريقة بسيطة لإزالة الكربون من إنتاج البلاستيك، وسوف تتراوح التدابير من المواد الأولية النباتية إلى المزيد من إعادة التدوير والبدائل بمواد أخرى.
وبعيدًا عن هذه الركائز المادية الأربعة، تظهر تبعيات مادية جديدة وعالية الاستهلاك للطاقة، وتعد السيارات الكهربائية أفضل مثال لها. تحتوي بطارية سيارة الليثيوم النموذجية التي تزن حوالي 450 كيلوجرامًا على حوالي 11 كيلوجرامًا من الليثيوم، وما يقرب من 14 كيلوجرامًا من الكوبالت، و27 كيلوجرامًا من النيكل، أكثر من 40 كيلوجرامًا من النحاس، و50 كيلوجرامًا من الجرافيت، بالإضافة إلى حوالي 181 كيلوجرامًا من الفولاذ والألمنيوم والبلاستيك. ويتطلب توريد هذه المواد لمركبة واحدة معالجة حوالي 40 طناً من الخامات، ونظراً لانخفاض تركيز العديد من العناصر في خاماتها، فإنه يتطلب استخراج ومعالجة حوالي 225 طناً من المواد الأولية. وسوف تتطلب كهربة النقل البري القوية قريبًا مضاعفة هذه الاحتياجات بعشرات الملايين من الوحدات سنويًا! سوف تظل الاقتصادات الحديثة مرتبطة دائما بتدفقات المواد الهائلة، سواء كانت تلك التدفقات من الأسمدة القائمة على الأمونيا لإطعام سكان العالم الذين ما زالوا يتزايدون؛ والمواد البلاستيكية والصلب والأسمنت اللازمة للأدوات والآلات والهياكل والبنى التحتية الجديدة؛ أو المدخلات الجديدة اللازمة لإنتاج الخلايا الشمسية، وتوربينات الرياح، والسيارات الكهربائية، وبطاريات التخزين. وإلى أن تأتي كل الطاقات المستخدمة في استخراج ومعالجة هذه المواد من تحويلات متجددة، فإن الحضارة الحديثة ستظل تعتمد بشكل أساسي على الوقود الأحفوري المستخدم في إنتاج هذه المواد التي لا غنى عنها. ولا توجد تصميمات للذكاء الاصطناعي، ولا تطبيقات، ولا ادعاءات بـ "نزع الطابع المادي" القادم من شأنها أن تغير ذلك.
The Modern World Can't Exist Without These Four Ingredients. They All Require Fossil Fuels
Four key materials are necessary for modern life. They all require fossil fuels. What that means for the green transition is problematic.
