التقارير تقارير التكنو طاقة تقارير منوعة تكنو طاقة سلايدر الرئيسية منوعات

تقنية ألياف الكربون.. إحدى المعجزات الهندسية لأرامكو السعودية (تقرير)

أحمد بدر

2022-07-12

1 2٬554

تعلّق عملاقة الطاقة السعودية "أرامكو" آمالًا كبيرة على تقنية ألياف الكربون، في تأدية دور مستقبلي شديد الأهمية خلال السنوات المقبلة، مع توجه الشركة إلى استخدامها في منتجات مركَّبة.

وبدأت الشركة السعودية استخدام منتجات مصنوعة من هذه الألياف، إذ اختارت مجموعة متنوعة من التطبيقات في أعمالها المختلفة، لتحسين أداء هذه الأعمال، بالإضافة إلى خفض تكاليف الصيانة والتشغيل، وذلك وفق ما نشرت على موقعها الرسمي.

وتتمتع ألياف الكربون بعدة مزايا، جعلتها شائعة الاستخدام في قطاعات مهمة، منها الطيران والفضاء، بالإضافة إلى صناعة الطاقة المتجددة، إذ تُستخدم في صناعة شفرات توربينات الرياح، بجانب الدخول في قطاع البناء والإنشاءات، وفق معلومات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

ما الفرق بين أسواق الكربون الإلزامية والطوعية؟.. أداة لخفض الانبعاثات

مزايا مادة ألياف الكربون

في العادة، تُصنع ألياف الكربون من النفط، أو مادة "الأكريلونيتريل" الكيميائية، أو من كلتا المادتين، وهي تتميز بوزنها الخفيف وقوتها العالية، لذا فهي تناسب الصناعات التي تحتاج إلى مكونات خفيفة الوزن وتتطلب معدلات توصيل كهربائي وقصور كيميائي عالية، بجانب أن تمددها الحراري أقل.

وبإمكان هذه الألياف أن تقدم متانة استثنائية، بجانب تمتعها بمزايا الاستدامة، إذ إن الأنابيب المركبة المصنوعة من الألياف خفيفة الوزن مقارنة مع الفولاذ الكربوني، لذلك فهي تقلل الحاجة إلى التعامل مع التآكل، كما أن وزنها الخفيف يجعل تكلفة نقلها أقل.

كما تدخل ألياف الكربون في صناعة السيارات خفيفة الوزن، وهو ما يجعلها موفرة للوقود بشكل أكبر، لا سيما أن المنتجات التي تدخل الألياف في صناعتها لا تحتاج خدمة أو صيانة لمدة أطول، لذا فهي موفرة ماليًا عن المواد الأخرى، بما في ذلك مدة التصنيع والتركيب والنقل والخدمة التشغيلية.

وترجع هذه القيمة الكبيرة لهذه الألياف، التي جعلتها تحظى بقوة كبيرة في قطاع السيارات، إلى أن البلاستيك المعزز بها أخف وزنًا من الفولاذ، لكنه يماثله وربما يتخطاه في القوة، وهذه الخفة توفر استخدام السيارة للكهرباء، وتخفض الانبعاثات التي يخلفها القطاع.

مشروعات أرامكو بألياف الكربون

مددت عملاقة النفط السعودية أرامكو، أكثر من 10 آلاف كيلومتر من الأنابيب غير المعدنية، وذلك ضمن اعتمادها على الاستخدامات الجديدة لألياف الكربون في قطاع النفط والغاز، باعتبارها بديلًا مناسبًا للسبائك والفولاذ الكربوني.

وتهدف هذه الخطوة من جانب أرامكو إلى خفض تكاليف سنوات خدمة هذه الأنابيب، بالإضافة إلى تعزيز قدرتها على مقاومة التآكل، وهو أمر آخر يكلف الشركة أموالًا في الصيانة والمعالجة والاستبدال، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وبدأت أرامكو استخدام أنابيب اللدائن الحرارية المركبة غير المعدنية في تطبيقات النفط والغاز، إذ إنها تركبها في فوهات آبار النفط البرية، باعتبارها أخف وزنًا وأكثر قوة، ولديها قدرات على تحمل الضغط أكبر من الأنواع التقليدية، بالإضافة إلى مرونتها ومقاومتها للإجهاد قياسًا إلى الفولاذ.

وتُعد المنتجات غير المعدنية المصنعة من ألياف الكربون، مثل الأنابيب والصمامات التي تستخدم في تطبيقات أعماق الآبار والمعامل، من أفضل خيارات الباحثين عن مواد تكافح التآكل وتضمن الموثوقية لمدد طويلة.

تطوير تقنيات جديدة

تسعى شركة أرامكو إلى تطوير تقنيات جديدة تعتمد على هذه الألياف والبوليمرات، بهدف إدخالها في صهاريج تخزين الهيدروجين وتطبيقات أخرى، وذلك بعدما أثبتت أن لها مزايا تجعلها مناسبة لمختلف الصناعات، أبرزها المتانة، التي جعلتها مناسبة لتصنيع أجنحة الطائرات.

وبحسب الشركة، فإن ألياف الكربون ، لديها فرص هائلة للنمو في قطاع البناء، خاصة أنها يمكن أن تدخل في مرحل البناء المختلفة، مثل قضبان التسليح المركبة، والأرضيات ومواد التغليف والعزل، موضحة أنها تستخدمها في الجسور وأسطح المنصات والعزل والتغليف، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وفي عام 2018، استخدمت أرامكو قضبان تسليح في قناة لتصريف الأمطار بطول 21 كيلومترًا بأحد مشروعات مدينة جازان الاقتصادية، وكانت هذه القضبان من البوليمر المعزز بالألياف، في أول وأكبر استخدام من نوعه عالميًا.

كما ركبت الشركة أكثر من 7 آلاف و500 قاعة تحميل بلاستيكية مصنعة من ألياف الكربون، التي أثبتت أهميتها الكبيرة في قطاع التعبئة والتغليف.

دور مستقبلي لألياف الكربون

أدركت شركة أرامكو في وقت مبكر، أهمية الحلول غير المعدنية التي سيتزايد الطلب عليها في المستقبل، بسبب مميزاتها المتعلقة بالتكلفة والمتانة والاستدامة، لذا بدأت استغلال مواردها من الهيدروكربونات، بجانب تطوير التقنيات، لتعزيز استخدام هذه الحلول.

وتسعى الشركة السعودية إلى تعزيز تعاونها مع المؤسسات البحثية الدولية وشركات التقنية، لابتكار تقنيات ومنتجات جديدة، أبرزها التعاون مع معهد تقنية النسيج في ألمانيا، لإمداد السوق بألياف كربون أكثر قوة وأقل تكلفة، بجانب رفع الطلب على تقنيات البوليمرات، لنشرها على نطاق واسع، بجانب تطوير منتجات يمكن استخدامها في قطاعات السيارات والنفط والغاز.

تاريخ اكتشاف ألياف الكربون

في عام 1860، اخترع السير جوزيف ويلسون سوان -للمرة الأولى- نوعًا من الألياف بهدف تعزيز إضاءة المصابيح شديدة التوهج، إذ تكون قادرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة وتكون موصلًا كهربائيًا ذا قدرة كبيرة.

ولكن سرعان ما تراجع دور ألياف الكربون في مطلع القرن الـ20، مع ظهور مادة "التنغستين"، التي دخلت بسرعة كبيرة في تصنيع مصابيح الإنارة، قبل أن يعاد اكتشاف الألياف مرة أخرى بعد أكثر من 50 عامًا، مع ظهور مزاياه تزامنًا مع تطور الصناعات التكنولوجية.

اقرأ أيضًا..