الملخص
يمثل قطاع النفط في دول مجلس التعاون الخليجي (GCC) عنصرًا حيويًا في ضمان أمن الطاقة العالمي، ومن المتوقع أن يشهد نموًا ملحوظًا في المشاريع المرتبطة بالنفط والغاز خلال الفترة من عام 2023 إلى عام 2033. وجود مشكلة ترسبات البارافين في خطوط أنابيب النفط والغاز من التحديات التشغيلية المهمة التي تؤثر سلبًا في الكفاءة التشغيلية، وتؤدي إلى زيادة تكاليف الصيانة، كما تؤثر في مستويات الإنتاجية، إذ يلتصق البارافين بالأسطح الداخلية للأنابيب مع مرور الوقت، مكوِّنًا ترسبات سميكة ومستقرة تعيق تدفق الهيدروكربونات عبر خطوط الأنابيب، مما يؤدي إلى انخفاض معدلات النقل وزيادة التكاليف التشغيلية، إضافة إلى حدوث التآكل والتعرية في جدران الأنابيب.وأن الطرق التقليدية لإزالة البارافين مكلفة للغاية كما أنها تمثل تحديًا تقنيًا كبيرًا،ومن جهة أخرى، فإن التعامل غير السليم مع بطاريات السيارات المستعملة والتخلص منها قد يشكل مخاطر صحية وبيئية بسبب احتوائها على الرصاص وحمض الكبريتيك، مما يستلزم معالجتها وإعادة تدويرها بطريقة سليمة للحد من هذه المخاطر.ويمكن معالجة هذه المشكلة من خلال إنتاج الهيدروجين الأخضر من بطاريات السيارات المستعملة، والذي يمكن استخدامه في إزالة ترسبات البارافين من خطوط أنابيب النفط. وبناءً على ذلك، يركز هذا البحث على دمج نظام طاقة متجددة من خلال إنتاج الهيدروجين الأخضر من بطاريات السيارات المستعملة باستخدام عملية التحليل الكهربائي (Electrolysis)..وسيتم خلط الهيدروجين الأخضر الناتج عن عملية التحليل الكهربائي مع جسيمات ثاني أكسيد السيليكون النانوية (SiNPs) التي يتم تحضيرها عبر مسار التخليق الأخضر (Green Synthesis) باستخدام أوراق شجرة النيم، وذلك لاستخدامها في إزالة ترسبات البارافين من خطوط أنابيب النفط.ويعتبر هذا النهج المبتكر والصديق للبيئة وسيلة فعّالة للحد من الآثار البيئية الناتجة عن مشكلات التخلص من البطاريات، كما يوفر حلًا مستدامًا وفعّالًا من حيث التكلفة لإزالة ترسبات البارافين. وتمثل هذه المبادرة البحثية مثالًا على جهود سلطنة عُمان نحو تبني التقنيات الخضراء لتحقيق مستقبل طاقي مستدام. يتماشى هذا البحث مع التوجهات الاستراتيجية للتنمية المستدامة في سلطنة عُمان، من خلال التركيز على إنتاج الهيدروجين الأخضر من بطاريات السيارات المستعملة ضمن إطار رؤية عُمان 2040، وبما ينسجم مع تحقيق أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة. (UNSDGs – 2030).
الأهداف
- إجراء مراجعة علمية موسعة للأدبيات حول مختلف طرق إنتاج الهيدروجين الأخضر، ودراسة مدى جدواه في إزالة ترسبات البارافين من خطوط أنابيب النفط.
- جمع بطاريات السيارات المستعملة من مكبات النفايات البلدية، وتصميم وتصنيع منظومة تجريبية على نطاق مختبري (Bench-scale) لإنتاج الهيدروجين الأخضر.
- إجراء تجارب لإنتاج الهيدروجين الأخضر باستخدام المنظومة التجريبية المصممة، وتقدير كمية الإنتاج (Yield).
4. تحضير جسيمات ثاني أكسيد السيليكون النانوية (SiNPs) من أوراق شجرة النيم باستخدام تقنية التخليق الحيوي (Biosynthesis)، وتحليل هذه الجسيمات باستخدام عدد من التقنيات التحليلية، منها: Braunauer–Emmett–Teller (BET)، ومطيافية الأشعة فوق البنفسجية–المرئية (UV-Vis Spectroscopy)، ومطيافية الأشعة تحت الحمراء بتحويل فورييه (FTIR)، وقياس جهد زيتا (Zeta Potential)، والتشتت الضوئي الديناميكي (DLS)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، وتحليل تشتت الطاقة للأشعة السينية (EDX)، وحيود الأشعة السينية (XRD).
- إجراء تجارب لإزالة ترسبات البارافين من خلال دمج الهيدروجين الأخضر مع جسيمات ثاني أكسيد السيليكون النانوية (SiNPs) تحت ظروف تشغيل مختلفة مثل درجة الحموضة (pH)، ودرجة الحرارة، وزمن التعرض، إضافة إلى دراسة معدلات ترسب البارافين وتقييم كفاءة عملية الإزالة.
جهة التمويل
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي والابتكار