تحقيق زوال الكربون في صناعة السيراميك: تحليل تقني اقتصادي لتقنيات الانصهار الفعالة في قطاع المواد الوظيفية

تسببت الزيادة المستمرة في تكاليف الطاقة والمخاوف بشأن الأثر البيئي لعمليات التصنيع في الحاجة إلى تصنيع أكثر كفاءة واستدامة. تُعتبر صناعة السيراميك قطاعًا صناعيًا يستهلك الطاقة بشكل مكثف، وبالتالي فإن الإمكانية لتحسين كفاءة الطاقة ضخمة، خصوصًا من خلال تقديم تقنيات الانصهار الحديثة. على الرغم من تطوير العديد من عمليات الانصهار الفعالة في استخدام الطاقة، إلا أنه لا توجد تحليلات تقنية اقتصادية شاملة تقارن وتفصل بين هذه التقنيات. يقدم هذا البحث مراجعة ونقدًا للعديد من تقنيات الانصهار ويقارنها بعملية الانصهار البارد (CSP) التي تم تطويرها مؤخرًا، بما في ذلك نمط التشغيل وآلية الانصهار ومعدلات التسخين النموذجية ومدة الانصهار وملف استهلاك الطاقة وإمكانيات توفير الطاقة والقيود والتحديات الرئيسية لمزيد من التطوير والجهود البحثية الحالية. من خلال استخدام مقياس الجدوى، أي جنيه إسترليني لكل طن من CO2 المحفوظ (£/tCO2-eq)، الذي يربط بين الاستثمار الرأسمالي الأولي وتوفير الطاقة، ضمن إطار مشتق من مبادئ التصنيف مثل منحنيات تكلفة تقليل الانبعاثات والأمثلية باريتو، أظهرنا أنه في ظل السيناريوهات التي تم اعتبارها لثلاثة أكاسيد وظيفية منفصلة ZnO وPZT وBaTiO3، تُعد CSP الخيار الأكثر جاذبية اقتصاديًا للانصهار، مما يشير إلى تكاليف رأسمالية أقل وأفضل عائد على الاستثمار فضلاً عن توفير كبير في الطاقة والانبعاثات. على الرغم من أن العمل الحالي يثبت جدوى CSP كبديل تنافسي ومستدام لتقنيات الانصهار الأخرى، فإن الانتقال من المختبر إلى الصناعة لـ CSP سيتطلب مرافق وأدوات مختلفة تمامًا بالإضافة إلى التحقق من الخصائص/الأداء ذي الصلة لتحقيق إمكاناته الكاملة.