غاز سداسي فلوريد الكبريت.. استعمالات تصطدم بسلاسل التوريد العالمية (تقرير)

تصطدم الاستعمالات العديدة لغاز سداسي فلوريد الكبريت باضطراب سلاسل التوريد العالمية بحلول منتصف عام 2026، ويُعدّ هذا واقعًا تشغيليًا جديدًا في العديد من السياقات، ويتّسم بتقلبات مستمرة.

وقلّما يوجد قطاع يُجسّد هذا الواقع أفضل من صناعة الرقائق، حيث لا يعتمد الإنتاج على الهيليوم -الذي يأتي ثلثه تقريبًا من الشرق الأوسط- فحسب، بل على غازات متخصصة أقل شهرة مثل بروميد الهيدروجين وسداسي فلوريد الكبريت (SF6).

وبحسب ما ورد في تحليل حديث أجرته شركة غاز وورلد، يُنتج بروميد الهيدروجين باستعمال البروم المستخرج في معظمه من منطقة البحر الميت عبر سلسلة توريد شديدة التركيز تهيمن عليها مجموعة آي سي إل غروب (ICL Group) الإسرائيلية، وفقًا لما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

ويُعدّ هذا الغاز من أكثر العوازل الكهربائية ومخمدات القوس الكهربائي فعالية في العالم، ويعود ذلك بشكلٍ كبير إلى كونه خاملًا كيميائيًا، وغير سامّ، وأثقل من الهواء بـ5 مرات تقريبًا.

استعمالات غاز سداسي فلوريد الكبريت

يُعاني غاز سداسي فلوريد الكبريت من نقطة ضعف مماثلة، وإن كانت المشكلة تكمن في مكان آخر.

في صناعة الإلكترونيات، يُستعمل غاز سداسي فلوريد الكبريت في عمليات الحفر بالبلازما لنقش أنماط مجهرية على شرائح السيليكون المستعملة في الرقائق الإلكترونية، وأجهزة الاستشعار، ولوحات الدارات.

من ناحية ثانية، فإن خصائصه النظيفة وغير الملوثة تجعله مناسبًا تمامًا لبيئات غرف التنظيف المتقدمة.

ويُعرف هذا الغاز أساسًا باستعماله في صناعة الطاقة الكهربائية، يُستعمل نحو 80% من غاز سداسي فلوريد الكبريت عالميًا في نقل الكهرباء وتوزيعها.

وبفضل كتلته، يُعدّ غاز سداسي فلوريد الكبريت مثاليًا لعزل الأكسجين في الأماكن المغلقة أو سيئة التهوية، كما أن كثافته العالية وقوة عزله الكهربائي تسمحان بتصنيع معدّات كهربائية أصغر حجمًا وأكثر إحكامًا من البدائل المعزولة بالهواء.

وهذا ما جعل غاز سداسي فلوريد الكبريت ذا أهمية خاصة في لوحات التوزيع الكهربائية المعزولة بالغاز والمحطات الفرعية، وأنظمة نقل الكهرباء ذات الجهد العالي المستعملة في المدن ذات الكثافة السكانية العالية، ومحطات طاقة الرياح البحرية، والمنشآت الصناعية حيث المساحة محدودة والموثوقية أمر بالغ الأهمية.

مخاطر التركيز

كما هو الحال مع بروميد الهيدروجين، يكمن الخطر الإستراتيجي المحيط بغاز سداسي فلوريد الكبريت في المراحل الأولية.

ويعتمد هذا الغاز على كيمياء الفلور المشتقة من فلوريد الهيدروجين والفلورسبار، وهي سلسلة إمداد معدنية حيوية تهيمن عليها الصين بشكل كبير.

هذا يجعل كلا الغازين عرضة لمخاطر مماثلة مرتبطة بالتركيز الجغرافي، والبنية التحتية المتخصصة للمعالجة، ومحدودية البدائل قصيرة الأجل.

وفقًا لإحصاءات عام 2020، استوردت الولايات المتحدة نحو 40% من احتياجاتها من غاز سداسي فلوريد الكبريت من روسيا و21% من الصين، بينما وُفِّرَت النسبة المتبقية من ألمانيا وكوريا الجنوبية واليابان.

أمّا بالنسبة للمادة الخام لغاز سداسي فلوريد الكبريت، وهي الفلورسبار، فإن الصناعة تتّسم بالتركيز نفسه.

وتهيمن الصين على الإنتاج بـ6 ملايين طن أُنتِجَت في عام 2025، تليها المكسيك ومنغوليا، حيث أنتجت كل منهما 1.5 مليون طن.

أمّا جنوب أفريقيا، التي تضم عمليات رئيسة مثل منجم فيرجينويغ، فقد أنتجت ما يقرب من 500 ألف طن من الفلورسبار العام الماضي.

وتشير التقديرات إلى أن المنجم نفسه يحتوي على موارد قادرة على دعم الإنتاج لأكثر من قرن.

تزايد الطلب على الكهرباء بشكل حاد

مثلما هو الحال مع الهيليوم وعلاقته بنمو صناعة الرقائق، يكمن الجواب في طفرة التحول إلى الكهربة عالميًا. وتتوقع وكالة الطاقة الدولية أن يرتفع استهلاك الكهرباء عالميًا بأسرع وتيرة له منذ سنوات خلال المدة المتوقعة من 2025 إلى 2027، وفقًا لتقريرها (الكهرباء) 2025".

ويُعزى هذا النمو إلى تزايد الإنتاج الصناعي، وارتفاع استعمال أجهزة التكييف، وتسارع التحول إلى الكهربة، وربما الأهم من ذلك كلّه، التوسع في مراكز البيانات عالميًا، وقد اعتمدت معظم تقنيات الكهربة تاريخيًا على غاز سداسي فلوريد الكبريت.

وعلى الرغم من أن سعة مراكز البيانات العالمية تضاعفت تقريبًا خلال العقد الماضي، تسارعت وتيرة التوسع بشكل حادّ بعد ظهور الذكاء الاصطناعي التوليدي في أواخر عام 2022.

وفي الولايات المتحدة وحدها، قفز نمو الطلب السنوي على الكهرباء في مراكز البيانات من 8% في عام 2022 إلى 19% بحلول عام 2024، حيث سارعت الشركات العملاقة إلى نشر بنية تحتية جاهزة للذكاء الاصطناعي، وفق تحديثات القطاع لدى منصة الطاقة المتخصصة.

وتتوقع مؤسسة أبحاث غولدمان ساكس أن يرتفع الطلب العالمي على الكهرباء من مراكز البيانات بنسبة 50% بحلول عام 2027، وبنسبة تصل إلى 165% بحلول نهاية العقد.

وتقدّر المؤسسة استهلاك الكهرباء في سوق مراكز البيانات العالمي بنحو 55 غيغاواط، يشكّل الذكاء الاصطناعي 14% منها. ويتوقع المحللون أن يصل الطلب على الكهرباء إلى 84 غيغاواط بحلول عام 2027، مع نمو حصة الذكاء الاصطناعي إلى 27% من إجمالي السوق.

ووفقًا لمجموعة ماكينزي للتحليلات، ستتطلب تلبية الطلب على الكهرباء في الولايات المتحدة وحدها كمية أكبر بكثير مما يُنتج محليًا.

ومن المتوقع أن يتطلب تلبية هذا الطلب توسعًا كبيرًا في شبكات النقل والمحطات الفرعية وربط الشبكات، لا سيما حول التجمعات الحضرية والصناعية الكبيرة حيث تكون الأراضي والمساحات محدودة.

ويُعدّ هذا الأمر بالغ الأهمية، لأن العديد من أنظمة الجهد العالي المدمجة المستعملة في هذه البيئات ستستمر بالاعتماد على المعدّات المعزولة بغاز سداسي فلوريد الكبريت.

ومع تسارع شركات المرافق في الاستثمار في تحديث الشبكة، ودمج الطاقة المتجددة، وربط مراكز البيانات بالذكاء الاصطناعي، فمن المرجّح أن يحافظ ذلك على الطلب على معدّات غاز سداسي فلوريد الكبريت، حتى مع سعي الجهات التنظيمية للتخلص التدريجي منها.

غاز دفيئة

لا يقتصر التوجه المتزايد نحو بدائل لغاز سداسي فلوريد الكبريت على مخاوف سلاسل التوريد، بل يشمل الضغوط البيئية.

ويُعدّ غاز سداسي فلوريد الكبريت صاحب أعلى قدرة على إحداث الاحتباس الحراري بين جميع غازات الدفيئة المعروفة، إذ يبلغ تأثيره في الاحتباس الحراري نحو 24 ألف ضعف تأثير ثاني أكسيد الكربون على مدى 100 عام.

وهذا يعني أن إطلاق كيلوغرام واحد فقط من غاز سداسي فلوريد الكبريت في الغلاف الجوي يُمكن أن يُحدث تأثيرًا حراريًا يُعادل انبعاث ما يصل إلى 24 طنًا من ثاني أكسيد الكربون.

في الوقت نفسه، يُشكّل التحول الأوسع نطاقًا نحو الكهربة مفارقةً لشركات الكهرباء وصانعي السياسات، إذ تُستبدل محطات توليد الكهرباء العاملة بالفحم بشكل متزايد بأنظمة طاقة موزعة تشمل طاقة الرياح والطاقة الشمسية وتخزين الكهرباء بالبطاريات، وجميعها تتطلب خطوط ربط إضافية بالشبكة وبنية تحتية للتحويل.

نتيجةً لذلك، يستمر عدد المحطات الفرعية وأنظمة مفاتيح التحويل المنتشرة عبر شبكات الكهرباء في الارتفاع، حتى مع سعي الحكومات لتقليل الاعتماد على غاز سداسي فلوريد الكبريت نفسه.

بحسب إحصاءات الحكومة البريطانية، تنشأ الانبعاثات في أثناء تصنيع وتعبئة مفاتيح التوزيع الكهربائية، ومن التسريبات، و في أثناء الصيانة طوال عمر المعدّات.

ويوجد في شبكة خطوط نقل الكهرباء ومحطات التحويل في المملكة المتحدة نحو مليون كيلوغرام من غاز سداسي فلوريد الكبريت.

ووجدت دراسة أجرتها جامعة كارديف أن الكمية المستعملة في جميع شبكات النقل والتوزيع تتزايد بمقدار 30 إلى 40 طنًا سنويًا.

تقليل الاعتماد على غاز سداسي فلوريد الكبريت

اللافت للنظر هو أن ضغطين مختلفين تمامًا - المرونة الجيوسياسية وخفض الانبعاثات الكربونية - يتلاقيان الآن نحو حل واحد، ألا وهو تقليل الاعتماد على غاز سداسي فلوريد الكبريت من خلال تقنيات عزل بديلة وبنية تحتية لشبكة الكهرباء ذات انبعاثات أقل.

ويأتي التخلّي عن غاز سداسي فلوريد الكبريت مدفوعًا في المقام الأول بالحاجة إلى تقليل أثره البيئي، وليس بتنويع سلسلة التوريد بعيدًا عن التركيز المفرط لسلسلة التوريد.

في حديثه خلال اجتماع لمجموعة مستعمِلي محطات التحويل المعزولة بغاز غاز سداسي فلوريد الكبريت في النرويج عام 2017، أشار كبير الباحثين لدى معهد سينتيف لأبحاث الطاقة، ماغني روندي، إلى أن غاز سداسي فلوريد الكبريت يجمع بين الخصائص المطلوبة لمحطات التحويل ذات الجهد العالي.

وأشار إلى أن التحدي الأكبر يكمن في إيجاد أنواع من الغازات ذات خصائص جيدة بما يكفي حتى لمحطات التحويل الأكبر حجمًا.

وأوضح أن تصميم لوحات التوزيع الكهربائية يُعدّ مهمة معقّدة، وتستغرق وقتًا طويلًا، نظرًا لكثرة المتطلبات التي يجب تلبيتها.

وبعد مرور ما يقرب من عقد من الزمان، ما يزال هذا التقييم صحيحًا إلى حدّ كبير.

ومع وجود مجموعة متزايدة من البدائل المتاحة، لم يتمكن أيّ بديل حتى الآن من محاكاة المزيج الكامل من قوة العزل الكهربائي، وكفاءة إخماد القوس الكهربائي، والاستقرار، والسلامة، وصغر الحجم، التي جعلت من غاز سداسي فلوريد الكبريت المعيار الصناعي لعقود.

ويتمثل أحد التحديات العملية في عدم توافق تقنيات العزل الكهربائي البديلة المتوفرة حاليًا مع مفاتيح سداسي فلوريد الكبريت الحالية.

في كثير من الحالات، يتعين على شركات الكهرباء استبدال الأنظمة بأكملها بدلًا من استبدال الغاز فقط، ما قد يُرتّب عبئًا استثماريًا كبيرًا.

وهذا لا يعني عدم وجود بدائل، فتقنيات مثل قواطع الدارة الكهربائية الفراغية قادرة على إخماد الأقواس الكهربائية في غرفة مفرغة من الهواء، ولا تتطلب استعمال الغاز.

ويمكن استعمال الهواء النظيف وثاني أكسيد الكربون وسائطَ عازلة في معدّات الجهد المتوسط ​​والعالي، في حين توفر البدائل الاصطناعية، مثل مخاليط الفلورونيتريل والفلوروكيتون، خصائص عزل مماثلة مع انخفاض كبير في قدرتها على إحداث الاحتباس الحراري.

من جهة ثانية، تسارعت وتيرة التخلص التدريجي من غاز سداسي فلوريد الكبريت بشكل حادّ في السنوات الأخيرة، مع تشديد اللوائح واستعداد شركات الكهرباء لشبكة كهربائية منخفضة الانبعاثات.

ومنذ يناير/كانون الثاني 2026، حظر الاتحاد الأوروبي استعمال غاز سداسي فلوريد الكبريت في لوحات التوزيع الكهربائية الجديدة متوسطة الجهد حتى 24 كيلوفولت.

ووافق على حظر لوحات التوزيع الكهربائية متوسطة الجهد التي تحتوي على غاز سداسي فلوريد الكبريت بحلول عام 2030، ولوحات التوزيع الكهربائية عالية الجهد التي تستعمل هذا الغاز بحلول عام 2032.

وترى الدكتورة أندريا إسترادا-هاين، نائبة الرئيس التنفيذي لخطّ أعمال مفاتيح الجهد المتوسط لدى شركة إيه بي بي (ABB) لتطوير التكنولوجيا، أنه بالنسبة لشركات المرافق، لا يقتصر الأمر على مجرد حظر غاز، بل هو لحظة محورية في طريقة تحديث أوروبا وتعزيز بنيتها التحتية الكهربائية لعقود مقبلة.

وعلى الرغم من وجود بدائل ومزيجات واعدة تقنيًا تعتمد على غازات الفلور، فمن المحتمل أن تكون هناك حاجة إلى جولة أخرى من تطوير التكنولوجيا.

وقد يحدّ قانون الاتحاد الأوروبي بشأن غازات الفلور في نهاية المطاف من استعمال بعض الغازات البديلة لغاز سداسي فلوريد الكبريت مع توفر تقنيات ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحتباس الحراري تجاريًا.

وتشير كبيرة الباحثين لدى مؤسسة الأبحاث المستقلة سينتيف (SINTEF)، نينا ساساكي ستوا-آنينسن، إلى أن هذا يعني أن التكنولوجيا التي كانت أول من استطاع استبدال غاز سداسي فلوريد الكبريت على جميع مستويات الجهد هي نفسها التكنولوجيا المهددة بالحظر.

وتوضح أن ذلك يأتي بعد سنوات قليلة فقط من تاريخ حظر غاز سداسي فلوريد الكبريت.

أمّّا في الولايات المتحدة، فالوضع مختلف قليلًا، إذ لا يوجد حظر على مستوى البلاد، ولكن تُطبَّق لوائح صارمة للتخلص التدريجي من الغازات والإبلاغ عن الانبعاثات بشكل فعّال على المستويين الفيدرالي والولايات.

على الصعيد الوطني، تُقيّد وكالة حماية البيئة الأميركية استعمال غاز سداسي فلوريد الكبريت من خلال برنامج الإبلاغ عن غازات الاحتباس الحراري، الذي يُلزم محطات توليد الطاقة الكهربائية التي تُصدر 25 ألف طن أو أكثر من ثاني أكسيد الكربون بتقديم تقارير سنوية.

وتُنظّم الوكالة استعمال مركبات الهيدروفلوروكربون والغازات الفلورية ذات الصلة من خلال قانون التحولات التكنولوجية، الذي يهدف إلى تحويل الصناعات تدريجيًا إلى بدائل ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحتباس الحراري.

وتتخذ ولايات مثل كاليفورنيا إجراءات أكثر صرامة. إذ يُطبّق مجلس موارد الهواء في كاليفورنيا خطة شاملة للتخلص التدريجي من غاز سداسي فلوريد الكبريت في المعدّات المعزولة بالغاز.

وتُمنع شركات المرافق العامة عمومًا من شراء معدّات جديدة تستعمل غاز سداسي فلوريد الكبريت دون الحصول على إعفاء مُعتمد، وتخضع المعدّات الموجودة لمراقبة دقيقة، مع تحديد الحدّ الأقصى المسموح به لمعدلات الانبعاثات بنسبة 1%.

وتبنّت ولايات أخرى مثل نيويورك وكولورادو أهدافًا لخفض الانبعاثات وحدودًا صارمة لها في قطاع الكهرباء.

ويكمن التحدي الذي يواجه شركات المرافق العامة ومصنّعي المعدّات في جميع المناطق في أن عملية الانتقال لن تكون سهلة على الأرجح.

وعلى الرغم من أن البدائل تتطور بسرعة، لكن استبدال الغاز الذي شكّل البنية التحتية الحديثة للكهرباء لعقود من الزمن لن يتطلب تقنيات جديدة فحسب، بل استثمارات كبيرة وإعادة تصميم ووقتًا أيضًا.

نرشّح لكم..

• ملف خاص عن أسواق الغاز المسال العربية والعالمية
• تقارير دورية وتغطيات لوحدة أبحاث الطاقة
• تغطية خاصة للحرب على إيران وتأثيراتها في أسواق الطاقة

المصدر:

• تحليل: غاز سداسي فلوريد الكبريت على مفترق طرق مع تداخل مخاطر الإمداد وقوانين المناخ، من غاز وورلد