اهمیت زغال سنگ در جهان امروز
احمد رضا راعی نیاکی
کارشناس ارشد فرآیند
شرکت مهندسین مشاور فرآیند نوآوری مواد (میپک)
مقدمه
انرژی در حیات اقتصاد صنعتی کشورهای جهان، از نقشی فوق العاده مهم و زیر بنایی برخوردار است. چنانکه توسعه اقتصادی پایدار بدون دسترسی پیوسته و کافی به منابع انرژی امکان پذیر نخواهد بود. نگاهی به گذشته جهان نشان می دهد که عمده معضلات و کشمکش های جهانی بر سر تصاحب منابع انرژی بیشتر بوده است.
اهمیت انرژی که با وقوع انقلاب صنعتی بیش از گذشته مشهود شد، با تغییر گرایش جهان از مصرف زغال سنگ به نفت در ابتدای قرن اخیر رویکردی تازه یافت، چرا که بر خلاف زغال سنگ که معادن آن در اختیار کشورهای جهان صنعتی بود، منابع نفتی پراکندگی یکسانی در سطح جهان نداشته و عمدتا در منطقه خلیج فارس و نیز آمریکای شمالی قرار داشتند که رفته رفته نقش کشورهای حاشیه خلیج فارس پررنگ تر شد.
بدین ترتیب با اهمیت یافتن نفت، کشورهای حامل انرژی در یک سو و مصرف کنندگان در سوی دیگر واقع شدند. این امر با ورود گاز به عرصه معادلات انرژی جهانی و پیش بینی افزایش نقش آن در آینده تشدید خواهد شد. نکته مهم آن است که عمده منابع نفت و گاز جهان در خاورمیانه و روسیه واقع شده است که روابط این کشورها با جهان صنعتی در گذر زمان دارای افت و خیزهای فراوانی بوده است.
افتراق نسبی میان دو قطب مصرف و تولید نفت و گاز و بویژه نقش حیاتی انرژی و لزوم تامین امنیت عرضه برای کشورهای صنعتی، همزمان با وقوع شوک های نفتی این کشورها را به فکر تنظیم یک برنامه رقابتی برای دست یابی مطمئن و دائم به منابع انرژی نمود.
حضور موثر در عرصه بین الملل انرژی برای هر دو دسته از کشورهای صادرکننده و واردکننده، ناشی از یک برنامه ریزی دقیق، کارآمد و رقابتی است که تضمین کننده منافع آن هاست و از آن به عنوان «دیپلماسی انرژی» یاد میشود. در این میان کشور ایران از نظر برخورداری از منابع و ذخایر متنوع انرژی در زمره غنی ترین کشورهای جهان است. به نحوی که ایران چه از نظر ذخایر نفت و چه از نظر ذخایر گاز در مقام دوم کشورهای دارای این دو صورت ارزشمند انرژی قرار دارد. از آنجایی که کشور ایران از طریق نفت به بازار انرژی جهان وارد شد، این صورت از انرژی برای ایران نقشی فوق العاده حیاتی پیدا کرده است. علاوه بر نقش استراتژیک نفت به عنوان مهمترین کالای صادراتی ایران، صنایع داخلی نیز بر اساس استفاده از این صورت از انرژی در کشور توسعه پیدا کرد. با ورود گاز طبیعی به عرصه انرژی جهان بخصوص در 40 سال گذشته، ایران بعنوان دومین دارنده ذخایر این ماده ارزشمند در جهان، سعی در جایگزینی این سوخت ارزانتر و پاکتر از نفت در سبد انرژی خود نمود به نحوی که بخش اعظم برنامه توسعه تامین انرژی برای مصارف خانگی و صنعتی کشور به استفاده از گاز طبیعی به جای نفت اختصاص یافت. از طرف دیگر با رشد چشمگیر قیمت جهانی گاز طبیعی طی 40 سال گذشته، این صورت از انرژی بعنوان یک کالای ارزشمند صادراتی برای ایران مطرح شده است.
با وجود برخورداری ایران از ذخایر عظیم نفت و گاز، محدود بودن عمر این منابع با توجه به سطح برداشت کنونی از یک طرف و جذابیت های صادراتی این دو صورت از انرژی برای ایران به عنوان دومین صادر کننده بزرگ نفت و گاز از طرف دیگر، لزوم توجه به سایر منابع انرژی داخلی از جمله زغال سنگ را بیش از پیش آشکار می سازد. در ادامه به بررسی جایگاه زغال سنگ در جهان، ایران و اهمیت توجه به این منبع انرژی در کشور پرداخته می شود.
جایگاه زغال سنگ در سبد انرژی جهان
زغال سنگ از دیر باز به عنوان مهمترین منبع تامین انرژی در جهان مطرح بوده است. اگرچه پیش از انقلاب صنعتی، زغال سنگ بیشتر جهت تامین انرژی گرمایی خانگی توسط بشر به کار برده می شد، پس از انقلاب صنعتی به ویژه اختراع ماشین های حرارتی مانند ماشین بخار، استفاده از زغال سنگ در جهان وارد فاز جدیدی شد. با وقوع انقلاب صنعتی نیاز به فولاد به عنوان مهمترین ماده مصرفی در صنایع مختلف رشد تصاعدی پیدا کرد. در نتیجه تولید آهن به روش کوره بلند به سرعت توسعه یافت و در اندک زمانی کوره های بلند تولید آهن، به یکی از مهمترین مبادی مصرف زغال سنگ در جهان بدل شدند. از طرف دیگر با بالا رفتن استانداردهای بهداشتی و پیشرفت های پزشکی در خلال قرون نوزدهم و بیستم میلادی، متوسط امید به زندگی در نوع بشر افزایش یافته و با افزایش تصاعدی جمعیت نیاز به منابع انرژی طی دو قرن اخیر به شکل تصاعدی افزایش پیدا کرده است.
به طور خلاصه به سه دلیل فوق الذکر یعنی نیاز صنایع جهان به انرژی (چه حرارتی و چه تامین برق)، تولید آهن و فولاد و افزایش جمعیت جهانی و نیاز به انرژی بیشتر، زغال سنگ به یکی از مهمترین صورت مورد مصرف انرژی در جهان بدل شده است. به نحوی که با وجود مزایای استفاده از نفت و گاز در مصارف صنعتی و خانگی هنوز زغال سنگ سهم مهمی از تامین انرژی مورد نیاز دنیا را بر عهده دارد.
نمودار شماره 1 سهم زغال سنگ از تولید انرژی دنیا در سال 2009 میلادی را نشان می دهد. مطابق این نمودار، در سبد انرژی جهان، زغال سنگ پس از نفت دومین تامین کننده انرژی جهان است که بیانگر نقش حیاتی زغال سنگ در زندگی امروز بشر است
پیش بینی ها در خصوص تنوع سبد انرژی جهان تا سال 2030 بیانگر افزایش نقش زغال سنگ در زندگی بشر است. مطابق نمودار شماره 2، با توجه به سطح برداشت فوق العاده بالا از منابع نفت، نقش این منبع انرژی در سبد انرژی جهان تا سال 2030 به شدت کاهش خواهد یافت و به 4 درصد از کل سبد انرژی جهان خواهد رسید. گاز طبیعی به عنوان یک منبع کم و بیش نوظهور و پاک در آینده نقش بیشتری در تامین انرژی جهان بازی خواهد کرد به نحوی که از سطح کنونی حدود 21 درصد از سبد انرژی جهان به 30 درصد در سال 2030 خواهد رسید. افزایش حدود 13 درصدی سهم زغال سنگ بین سال های 2009 تا 2030 نشانگر افزایش چشمگیر اهمیت زغال سنگ در زندگی بشر خواهد بود.
از دلایل مهم این رشد، موفقیت تکنولوژی در ارایه روش های نو جهت کاهش آلایندگی استفاده از این منبع ارزشمند است. همان طور که اشاره شد، عمده استفاده از منابع زغال سنگ در تولید برق و صنعت تولید آهن و فولاد است. کوره های بلند تولید آهن امروزه حدود 60 درصد آهن دنیا را تولید می کنند. ماده اصلی جهت تامین انرژی و احیا آهن در این کوره ها کک متالورژیکی است که یکی از انواع زغال سنگ است. اگرچه پیش از این کوره بلند یکی از آلوده کننده ترین دستگاه های ساخت بشر بود اما امروزه به واسطه تعریف پروژه های متعدد پژوهشی و تحقیقاتی بر روی راهکارهای کاهش آلایندگی این کوره ها مانند جمع آوری 100 درصدی گازها و غبار خروجی از کوره، آینده استفاده از کوره بلند جهت تولید آهن بعنوان یکی از مبادی اصلی مصرف زغال سنگ، بسیار درخشان به نظر می رسد. همچنین یکی از مشکلات بزرگ نیروگاه های زغالی تولید برق، تولید حجم بالایی از گاز گلخانه ای دی اکسید کربن بوده به نحوی که در چند دهه اخیر، نگاه صنعت برق به استفاده از سایر صورت های انرژی معطوف شده است. توسعه و بهره برداری از نیروگاه های آبی، بادی، گازی و سیکل ترکیبی، گوشه ای از تلاش های صنعت برق جهت تولید برق با آلایندگی کمتر بوده است. اما پیشرفت های اخیر در جدا سازی گاز دی اکسید کربن از سایر گازهای خروجی، استفاده از فیلترهای جدید و کارا جهت جذب غبار و ذرات همراه گاز خروجی و بویژه ارایه روش به دام اندازی و ذخیره کربن (Carbon Capture and Storage) یا به اختصار C.C.S آینده درخشان سهم زغال سنگ از سبد انرژی جهان را تضمین کرده است. این پروژه در چارچوب های متفاوتی قابل اجرا است که همه آنها از یک اصل کلی پیروی می کند و آن تزریق گاز دی اکسید کربن در زیر سطح زمین در مناطقی است که از لحاظ ژئولوژیکی قابلیت نگهداری این گاز را داشته باشند.
در این تکنولوژی گاز دی اکسید کربن قبل از احتراق (از سوخت ورودی) در حین احتراق و یا پس از احتراق از گازهای خروجی جدا شده و به اعماق زمین تزریق می گردد. این تزریق علاوه بر اینکه سبب عدم انتشار گاز دی اکسید کربن به عنوان مهمترین گاز گلخانه ای جهان می شود، در صورت تزریق در منابع زیر زمینی زغال سنگ و نفت می تواند سبب احیا این منابع برای بهره برداری مجدد گردد.
C.C.S نه تنها یک تکنولوژی پراهمیت به منظور کاهش انتشار گازهای آلاینده در نیروگاه های برق به شمار می رود، بلکه می تواند به راه حلی ارزشمند، در به حداقل رساندن انتشار کربن در دیگر صنایع، بویژه کارخانجات فولاد سازی و کوره های بلند آهن تبدیل شود. پروژه هایی از این دست، توانسته دغدغه های مربوط به آلایندگی این منبع مهم انرژی جهان را تا سطح زیادی کاهش داده و نگاه صنعت را به سمت خود، به عنوان یک منبع ارزان و در دسترس انرژی، بیش ار پیش معطوف کند. پیش بینی های صورت گرفته در مورد نقش منابع مختلف انرژی در تامین برق جهان در آینده، دلیل محکمی بر ادعای فوق الذکر است. همانطور که در نمودار شماره 3 مشهود است، تا سال 2030 زغال سنگ همچنان نقش حیاتی خود را در تامین برق جهان با یک شیب تصاعدی حفظ خواهد کرد به نحوی که تا سال 2030 همچنان فاصله 50 درصدی خود را با دومین منبع تولید برق یعنی نیروگاه های گازی یا سیکل ترکیبی حفظ خواهد کرد.
جایگاه زغال سنگ در سبد انرژی ایران
نمودار شماره 4 نشانگر اهمیت و نقش کنونی زغال سنگ در سبد انرژی ایران است.
از آنجایی که ورود ایران به بازار انرژی جهان با کشف و استخراج نفت بوده، این صورت از انرژی در 100 سال گذشته از اهمیت خاصی در تامین نیازهای داخل کشور و همچنین مهمترین منبع درآمد صادراتی ایران، برخوردار بوده است. پس از کشف منابع عظیم گازی در ایران و روشن شدن مزایای بهره برداری از آن مانند سهولت استخراج، انتقال، استفاده و قیمت تمام شده و آلایندگی کمتر نسبت به نفت، رویکرد توسعه منابع انرژی در ایران را از نفت به سمت گاز طبیعی تغییر داد. به نحوی که اگرچه هنوز نفت حدود 55 درصد سبد انرژی ایران را تشکیل می دهد گاز طبیعی با یک روند رو به رشد تصاعدی امروزه به سهم چشمگیر حدود 43 درصدی در سبد انرژی ایران رسیده است و پیش بینی ها حاکی از پیشی گرفتن سهم گاز طبیعی نسبت به نفت در سبد انرژی ایران در آینده ای نه چندان دور خواهد بود.
اما مقایسه بین سبد انرژی جهان و ایران نشانگر اتکای بیش از حد ایران به منابع نفت و گاز در قیاس با سایر کشورها است. به نحوی که سایر منابع انرژی اعم از منابع زغال سنگ و تجدیدپذیر مانند آب و باد، تنها 5/1 درصد از سبد انرژی ایران را در بر گرفته است. دلایل گوناگونی سبب شکل گیری این وابستگی صرف به نفت و گاز در ایران وجود دارد. از مهمترین این دلایل جایگاه ایران به عنوان دومین دارنده منابع نفت و گاز جهان است. از طرف دیگر با توسعه تصاعدی صنایع جهان و وابستگی این صنایع به نفت و گاز و رشد پایدار تقاضای جهانی برای این دو منبع ارزشمند انرژی در قرن اخیر و در نتیجه رشد چشمگیر قیمت آن در دهه های اخیر، چنان جذابیتی به این دو منبع انرژی بخشیده است که کشورهای دارنده نفت و گاز از جمله ایران طی 50 سال گذشته تمامی تلاش خود را بر اکتشاف، استخراج و صدور نفت و گاز معطوف کرده اند. این رویکرد تا حد زیادی سبب مهجور ماندن سایر منابع انرژی در ایران شده است. اگرچه طی دهه اخیر این رویکرد تا حد زیاد در حال تغییر است اما طرح تحول اقتصادی و طرح هدفمند کردن یارانه ها به ویژه طرح اصلاح قیمت حامل های انرژی، توجه بیشتر به سایر منابع انرژی در ایران را اجتناب ناپذیر خواهد کرد. اگر تاکنون نفت و گاز به عنوان یک منبع فوق العاده ارزان در اختیار صنایع و مصارف خانگی قرار داشت، پس از اجرای طرح تحول دیگر نمی توان نفت و گاز را به عنوان منابع ارزان انرژی در کشور تلقی کرد. علاوه بر اینکه با اصلاح قیمت حامل های انرژی، مصرف کنندگان داخلی باید سیاست های نوین خود را در جهت اصلاح الگوی مصرف تنظیم کنند. نگاه به سایر منابع ارزان تامین انرژی نیز، می تواند راهکاری موثر جهت تطبیق دادن شرایط مصرف (چه صنعتی و چه خانگی) با داشته های موجود باشد. در این راستا با نزدیک شدن قیمت داخلی نفت و گاز با قیمت های فوب خلیج فارس، سایر منابع انرژی از جمله زغال سنگ نیز قابلیت رقابت با نفت و گاز در سبد انرژی ایران را پیدا کرده اند.
نتیجه گیری
بزرگترین ذخایر زغال سنگ جهان در اختیار کشور چین است. از نظر تولید کنستانتره زغال نیز این کشور در جهان مقام نخست را دارد. چین با تولید سالیانه بیش از 22000 میلیون تن زغال سنگ، حدود 45 درصد زغال سنگ جهان را تولید می کند. کشور آمریکا نیز بیش از 500 میلیون تن در سال زغال سنگ تولید می کند و کشورهای هند، استرالیا، آفریقای جنوبی در رده های بعدی قرار دارند. همسایه شمالی ایران یعنی کشور روسیه نیز با تولید سالیانه حدود 200 میلیون تن زغال سنگ جزو بزرگترین تولید کنندگان زغال سنگ و کنستانتره زغال جهان است. کشور ایران با وجود دارا بودن حدود 800 میلیون تن ذخایر قطعی زغال سنگ و حدود 9 میلیارد تن ذخایر ممکن، سالیانه تنها حدود 5/1 میلیون تن زغال سنگ تولید می کند که بخش اعظم آن زغال سنگ کک شو و برای استفاده در ذوب آهن اصفهان است. این در حالیست که استفاده از زغال حرارتی نیز امروزه در جهان به دلیل کاربردهای فراوانی که در صنعت تولید برق و همچنین روش های نوین تولید آهن و فولاد پیدا کرده، به شکل روزافزونی افزایش یافته است. در مجموع با عنایت به نقش فوق العاده مهم انواع زغال سنگ اعم از کک شو و حرارتی در سبد انرژی جهان و همچنین تولید فلزات اساسی از جمله فولاد از یک طرف و وجود ذخایر قابل توجه انواع زغال سنگ در ایران از طرف دیگر، بیانگر لزوم توجه بیش از پیش صنایع انرژی بر کشور به این منبع خدادادی در ایران است.
