تقليل بصمة الكربون في النفط والغاز
بقلم /الدكتور نبيل سامح
مقدمة
تعتبر صناعة النفط والغاز حجر الزاوية في إمدادات الطاقة العالمية، حيث توفر الوقود والمواد الأولية التي تدفع النقل والكهرباء والتصنيع. ومع ذلك، فإن القطاع هو أيضاً أحد المساهمين الرئيسيين في انبعاثات غازات الدفيئة، وخاصة ثاني أكسيد الكربون والميثان (CH4). تلعب هذه الانبعاثات دورًا كبيرًا في تغير المناخ، مما يؤدي إلى الاحتباس الحراري، وارتفاع مستوى سطح البحر، واضطرابات في النظم الإيكولوجية. في السنوات الأخيرة، أصبحت الاستدامة البيئية مصدر قلق رئيسي لشركات الطاقة، والجهات التنظيمية، والمجتمع. يعد تخفيض بصمة الكربون في عمليات النفط والغاز الآن أولوية استراتيجية وتقنية حاسمة، بهدف تقليل الانبعاثات عبر مراحل الاستكشاف والإنتاج والمعالجة والنقل والتوزيع.
إن تقليل بصمة الكربون ليس ضرورة بيئية فحسب، بل إنه أيضاً ضرورة اقتصادية واجتماعية. مع زيادة الضغط التنظيمي ووعي المستهلك واهتمام المستثمرين بالممارسات المستدامة، تعتمد شركات النفط والغاز استراتيجيات للحد من الانبعاثات مع الحفاظ على الكفاءة التشغيلية والربحية. تستكشف هذه المقالة الأطر النظرية والاستراتيجيات والنهج الناشئة للحد من بصمة الكربون في قطاع النفط والغاز.
فهم بصمة الكربون في النفط والغاز
تشير بصمة الكربون في النفط والغاز إلى الكمية الإجمالية لغازات الدفيئة المنبعثة بشكل مباشر أو غير مباشر من الأنشطة المرتبطة باستخراج ومعالجتها واستهلاكها. يشمل ثلاث فئات ابتدائية:
• النطاق 1 الانبعاثات – الانبعاثات المباشرة من العمليات في الموقع، بما في ذلك الاحتراق في المحركات، والإشعال، وتهوية الغازات.
• النطاق 2 الانبعاثات – الانبعاثات غير المباشرة من الكهرباء والحرارة التي تستهلكها مرافق النفط والغاز.
• النطاق 3 الانبعاثات – الانبعاثات غير المباشرة عبر سلسلة القيمة، مثل احتراق الوقود من قبل المستخدمين النهائيين والانبعاثات من أنشطة النقل وسلسلة التوريد.
إن فهم مصادر الانبعاثات أمر بالغ الأهمية لتصميم استراتيجيات خفض فعالة. تشمل أكبر المساهمين في القطاع احتراق الوقود الأحفوري، وتهوية وإشعال الغاز المرتبط به، وتسرب الميثان من خطوط الأنابيب والآبار، وعمليات التكرير والمعالجة الكثيفة للطاقة. تتيح كل مرحلة من مراحل دورة حياة النفط والغاز فرصا وتحديات للحد من بصمة الكربون.
المبادئ الرئيسية للحد من بصمة الكربون
يعتمد تقليل البصمة الكربونية في عمليات النفط والغاز على عدة مبادئ نظرية:
1. كفاءة الطاقة
تركز كفاءة الطاقة على تقليل الطاقة المطلوبة لتحقيق النواتج التشغيلية. المبدأ واضح: انخفاض استهلاك الطاقة يؤدي إلى انخفاض انبعاثات الكربون المرتبطة به. في النفط والغاز، ينطبق هذا على:
• تصميم فعال لمرافق الإنتاج والمضخات والضواغط.
• الاستفادة الأمثل من عمليات التكرير للحد من متطلبات الحرارة والكهرباء.
• اعتماد تكنولوجيات استعادة الطاقة لالتقاط حرارة النفايات وإعادة استخدامها.
2. استبدال الوقود وإزالة الكربون
يمكن أن يؤدي استبدال الوقود العالي الكربون ببدائل أقل الكربون إلى خفض الانبعاثات بشكل كبير. هذا يشمل:
• الانتقال من الديزل أو النفط إلى الغاز الطبيعي في توليد الطاقة في الموقع.
• دمج مصادر الطاقة المتجددة، مثل الطاقة الشمسية أو الرياح، لتزويد المنصات البحرية أو المرافق النائية بالكهرباء.
• استخدام الوقود الأحيائي أو الهيدروجين في عمليات محددة حيث لا يكون الكهربة ممكناً.
3. إدارة الميثان
الميثان هو غازات دفيئة قوية للغاية مع إمكانية الاحتباس الحراري العالمي أكبر عدة مرات من ثاني أكسيد الكربون على مدى 20 عامًا. تشمل استراتيجيات إدارة الميثان ما يلي:
• تقليل التسربات من خطوط الأنابيب والصمامات وخزانات التخزين.
• التقاط الغاز المرتبط به الذي لولا ذلك سيتم اشتعال أو تهوية.
• تنفيذ أنظمة رصد متطورة للكشف المبكر عن انبعاثات الميثان.
4. التقاط الكربون واستخدامه وتخزينه (CCUS)
ينطوي CCUS على التقاط انبعاثات ثاني أكسيد الكربون قبل أن تصل إلى الغلاف الجوي، ثم إما تخزينه تحت الأرض أو استخدامه لأغراض صناعية. المفهوم النظري بسيط ولكنه معقد من الناحية الفنية: فصل ثاني أكسيد الكربون عن غازات الإنفلونزا أو تيارات الغاز الطبيعي وضمان الاحتواء طويل الأمد. يمكن أن تكون CCUS كحل سد الجسر أثناء التحول إلى نظام طاقة أقل الكربون.
5. تحسين العملية والرقمنة
يستفيد تحسين العملية من البيانات التشغيلية والنمذجة للحد من أوجه عدم الكفاءة التي تساهم في الانبعاثات. وتشمل الجوانب الرئيسية ما يلي:
• استخدام التوأم الرقمي لمحاكاة العمليات وتحديد المراحل التي تكثف الكربون.
• تطبيق التعلم الآلي للتنبؤ باستخدام الطاقة وأنماط الانبعاثات.
• الرصد المستمر والصيانة التنبؤية لمنع الانبعاثات الزائدة من فشل المعدات.
النهج الاستراتيجية للحد من بصمة الكربون
وإلى جانب التدابير التشغيلية، يتطلب خفض الكربون في النفط والغاز اتباع نهج استراتيجية ومنهجية:
1. دمج الاستدامة في استراتيجية الأعمال التجارية
يجب أن تكون الاعتبارات البيئية متجسدة في استراتيجية الشركة، والتأثير على قرارات الاستثمار، وتصميم المشاريع، والتخطيط طويل الأجل. ويشمل ذلك إعطاء الأولوية للتكنولوجيات المنخفضة الكربون وتحديد أهداف داخلية لخفض الانبعاثات.
2. تحليل دورة الحياة ومحاسبة الانبعاثات
يساعد الفهم النظري لتأثير الكربون عبر دورة حياة منتجات النفط والغاز على تحديد النقاط الساخنة للحد من الانبعاثات. يشجع التفكير في دورة الحياة الشركات على النظر إلى أبعد من الانبعاثات التشغيلية الفورية إلى التأثير البيئي الأوسع لمنتجاتها.
3. ممارسات الاقتصاد الدائري
يمكن أن يقلل تطبيق مبادئ الاقتصاد الدائري من الانبعاثات من خلال إعادة استخدام المواد، وإعادة تدوير النفايات، وتقليل استهلاك الموارد إلى أدنى حد. على سبيل المثال، يمكن معالجة المياه المستردة من الإنتاج وإعادة استخدامها، ويمكن إعادة إنتاج المواد الصلبة لمواد البناء أو التطبيقات الصناعية.
4. التعاون وتبادل المعرفة
يصبح الحد من بصمة الكربون أكثر فعالية عندما تتعاون الشركات والحكومات ومؤسسات البحث لتقاسم المعرفة والمعايير وأفضل الممارسات. يخلق الإبلاغ الموحد والمقارنة مع الأقران حوافز لمواصلة التحسين.
المفاهيم والابتكارات الناشئة
يستمر المشهد النظري لتقليل بصمة الكربون في التطور مع الابتكارات التكنولوجية والمفاهيمية:
• التحول الرقمي – أجهزة الاستشعار الذكية وتكنولوجيا المعلومات والذكاء الاصطناعي تمكن الرصد المستمر والإدارة التنبؤية للانبعاثات.
• تكامل الهيدروجين الأخضر – استخدام الهيدروجين المنتج من مصادر متجددة للعمليات أو الاندماج في مجاري الغاز الطبيعي.
• كهربة عمليات حقول النفط – استبدال محركات الاحتراق بمحرك كهربائي تعمل بالطاقة المتجددة.
• تحويل الميثان إلى القيمة – تحويل الميثان المحتجز إلى وقود صناعي أو مواد كيميائية أو كهرباء.
• سلاسل التوريد المزودة بالكربون – تمديد خفض الانبعاثات إلى ما هو أبعد من المشغل ليشمل الموردين والناقلين ومستخدمي المصاريف.
توضح هذه المفاهيم التحول من الأساليب التقليدية لتخفيف الانبعاثات إلى حلول نظامية ومحركها التكنولوجيا ومستدامة.
التحديات في الحد من بصمة الكربون
في حين أن الأطر النظرية للحد من الكربون واضحة، لا تزال هناك العديد من التحديات:
• التعقيد التقني: يتطلب تنفيذ CCUS أو الكهربة أو التقاط الميثان على نطاق واسع هندسة متطورة واستثمار رأسمالي.
• القيود الاقتصادية: يمكن أن يخفض انخفاض أسعار النفط والغاز الحافز المالي لخفض الانبعاثات.
• عدم اليقين التنظيمي: تخلق الأنظمة الوطنية والإقليمية المختلفة تعقيد العمليات العالمية.
• القياس والتحقق: لا يزال القياس الكمي للانبعاثات بدقة، وخاصة تسربات الميثان، صعبًا وكثيفًا للموارد.
يتطلب التغلب على هذه التحديات مزيجًا من التكنولوجيات المبتكرة، والتخطيط الاستراتيجي، والالتزام بأهداف الاستدامة.
خاتمة
يعد تخفيض بصمة الكربون في صناعة النفط والغاز ضرورة بيئية ملحة وضرورة استراتيجية للأعمال التجارية. من خلال فهم مصادر الانبعاثات وتطبيق المبادئ النظرية مثل كفاءة الطاقة، واستبدال الوقود، وإدارة الميثان، وCCUS، وتحسين العمليات، يمكن للقطاع أن يقوم بتخفيضات مجدية في انبعاثات غازات الدفيئة. يعزز دمج التقنيات الرقمية والذكاء الاصطناعي والتفكير في دورة الحياة القدرة على رصد الانبعاثات والتنبؤ بها والحد منهاجيا.
في حين أن التحديات لا تزال قائمة، بما في ذلك الحواجز التقنية والاقتصادية والتنظيمية، فإن التطور المستمر للحلول الابتكارية والاستراتيجيات الموجهة نحو الاستدامة يوفر مسارًا نحو مستقبل أقل انخفاض الكربون. من خلال تضمين خفض بصمة الكربون في الإطار التشغيلي والاستراتيجي الأساسي، يمكن لشركات النفط والغاز التوفيق بين دورها كمزود للطاقة والحاجة الملحة إلى الإشراف البيئي، وضمان البقاء على المدى الطويل ومواءمته مع أهداف المناخ العالمي.
بقلم الدكتور نبيل سامح
-مدير تطوير الأعمال بشركة نيلكو
-مدرب بترول دولي معتمد
-أستاذ في شركات وأكاديميات استشارات تدريبية متعددة، بما في ذلك Enviro Oil، أكاديمية زاد، وديب هورايزون، إلخ.
-محاضر بالجامعات داخل مصر وخارجها
– مساهم في مقالات قطاع البترول لمجلات بتروكرافت و بتروتوداي وغيرها.
