يراهن فورنو على أن الأفران المعيارية فائقة الكفاءة ستقلب صناعة الأسمنت رأسًا على عقب

مقابل كل 1000 كيلوغرام من الأسمنت ينتجه العالم، يتم إطلاق 600 كيلوغرام من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. إذا كان هذا لا يبدو كثيرًا، ففكر في أن العالم أنتج في العام الماضي حوالي 4.2 مليار طن متري من الأسمنت، وهي كمية كبيرة جدًا لدرجة أنها مسؤولة عن حوالي 8٪ من إجمالي التلوث الكربوني.

إنها مشكلة كبيرة، والتي أثرت على ذهن جوريندر ناجرا عندما كان طالب دراسات عليا في جامعة ستانفورد. لم يكن هذا هو محور رسالة الدكتوراه الخاصة به، بل كان احتجاز الكربون وتخزينه، لكنه لم يستطع التوقف عن التفكير فيه. عندما التحق بفصل دراسي حول مشاريع الطاقة ثلاث مرات مختلفة خلال عامين، “كان يركز في كل مرة على الأسمنت”، كما قال لـ TechCrunch.

لم يكن التلوث وحده هو الذي أزعج ناغرا. “الانبعاثات هي جانب واحد. والآخر هو أنها مجرد صناعة قذرة مهملة، لكنها ضرورية للحضارة الحديثة. قال: “إنه في كل مكان”. إن القيام بشيء ما في الأسمنت يمكن أن يكون له آثار مضاعفة تتجاوز تغير المناخ.

“الشركات التي تتحكم في إمدادات الأسمنت في الخلفية هي التي تدير العالم تقريبًا. ليس مثل صناعة النفط، لكن لديهم الكثير من القوة”. “يكلف بناء مصنع جديد مليار دولار. إذا قررت شركة ما بناء مصنع في اقتصاد نام أو بلد نام، فإن تلك الشركة لديها السيطرة على مصير مسار ذلك الاقتصاد النامي.

لذلك، بعد حصوله على شهادته في عام 2020، أسس ناجرا شركة فورنو. وكان الهدف واضحا ولكنه طموح: وهو الارتقاء بصناعة الأسمنت.

إن العديد من البلدان النامية غير قادرة على تمويل مصنع جديد أو إغراء الشركة لبناء واحد، لذا ينتهي بها الأمر إلى استيراد الأسمنت، ودفع ثمن باهظ في هذه العملية. “تجد أنه في الكثير من الاقتصادات النامية، يدفعون في الواقع ثمنًا للأسمنت أكثر مما يدفعونه في الاقتصادات المتقدمة، وأحيانًا ثلاثة إلى أربعة أضعاف سعر السوق.”

كانت إجابة فورنو هي تطوير فرن أسمنت أصغر حجمًا وأكثر كفاءة وأكثر مرونة من الفرن الضخم الذي تفضله الصناعة اليوم. قد تنتج كل وحدة أقل من التصميمات القياسية الصناعية الحالية، ولكنها تعد بأن تكون أرخص في البناء واستخدام طاقة أقل للتشغيل.

وتتعارض أفران فورنو الأصغر حجمًا مع الاتجاهات السائدة في صناعة الأسمنت اليوم، والتي كانت تطارد معدات أكبر من أي وقت مضى. يمكن للأفران الدوارة الكبيرة أن تقلل من تكاليف التشغيل، على الرغم من أن المصانع الجديدة قد نمت في هذه العملية بشكل كبير لدرجة أن كل واحدة منها هي في الأساس منشأة مخصصة تتكبد تكاليف عمالة كبيرة للبناء. ومن خلال بناء أفران أصغر، يأمل فورنو في خفض النفقات الرأسمالية من خلال الإنتاج الضخم وخفض نفقات التشغيل من خلال كفاءة استخدام الطاقة.

وإليك الطريقة: يتم إنتاج الأسمنت البورتلاندي، وهو النوع الأكثر استخدامًا، عن طريق تسخين المعادن المحتوية على الكالسيوم، عادة من الحجر الجيري. يتم إرسال هذه المعادن عبر الفرن، حيث يتم تسخينها إلى أكثر من 1110 درجة فهرنهايت (600 درجة مئوية)، وغالبًا ما يتم استخدام الوقود الأحفوري. عملية التكليس، كما هو معروف، تنتج الجير (أكسيد الكالسيوم) وثاني أكسيد الكربون. هناك خطوات أخرى تحدث في مصنع أسمنت حديث، ولكن هذه هي أهمها. تدخل المواد الخام إلى أحد طرفي الفرن، الذي يقع بشكل أفقي، ويتم دفعها عبر لهب شديد إلى الطرف الآخر، حيث تظهر على شكل كلنكر.

الأفران اليوم ليست فعالة للغاية. وأظهرت دراسة أجريت في الصين أن حوالي 30% فقط من الحرارة في الفرن تعمل على تشغيل تفاعل التكليس؛ ضاع الباقي. وقال ناجرا: “إذا كنت تقف على بعد 40 قدمًا من الفرن، فيمكنك أن تشعر بالحرارة تتبدد على جدران الوحدة”.

ومن ناحية أخرى، يعتبر فرن فورنو أكثر كفاءة بكثير، حيث يقلل من الانبعاثات الناجمة عن الوقود الأحفوري بنسبة 70٪ أو أكثر. ويتم تحقيق ذلك عن طريق تحويل الفرن رأسيًا، وملئه بمكونات مطحونة حسب الأبعاد المحددة، ثم يتسرب من خلاله غاز قابل للاشتعال (الغاز الطبيعي، أو الغاز الحيوي، أو الهيدروجين) وإشعال النار فيه. ومن خلال تغيير كمية الغاز والأكسجين المتدفقة عبر العمود، يتمكن فورنو من التحكم في مكان حدوث اللهب بالداخل، مما يضمن تشغيل المزيد من الحرارة لعملية التكليس بدلاً من الهروب من الفرن. الوقود الأقل يعني تلوثًا أقل، ويمكن أن يساعد احتجاز الكربون في تقليل الانبعاثات بشكل أكبر. تتدفق المواد الخام بشكل مستمر إلى أعلى الفرن، ويسقط الكلنكر إلى الأسفل.

علاوة على ذلك، نظرًا لأنه يمكن التحكم في واجهة اللهب داخل الفرن بشكل أكثر دقة، فإن الشركة لديها طريق نحو استخدام الأسمنت المعاد تدويره من الخرسانة القديمة، كما قال ناجرا. ونظرًا لأن الأسمنت المعاد تدويره قد تم تحميصه بالفعل، فلن يحتاج الفرن إلى استخدام قدر كبير من الوقود. ولأن أفران فورنو أصغر حجما، فإنها يمكن أن تسمح بإعادة تصنيع الأسمنت مباشرة في موقع البناء.

وقد ساعد هذا النهج فورنو في جمع جولة أولية بقيمة 6.5 مليون دولار، حسبما علمت TechCrunch حصريًا. قادت الجولة شركة Energy Capital Ventures بمشاركة Cantos وNeotribe وO’Shaughnessy Ventures.

وقد استحوذت فورنو بالفعل على اهتمام شركات الخرسانة الجاهزة، التي يتعين عليها شراء الأسمنت من شركات متكاملة رأسياً. “عليهم شراء الأسمنت من منافسيهم، وهو ما لا يجعل السوق عادلة للغاية”. توفر لهم الأفران المعيارية الفرصة لكسب بعض السيطرة على مصائرهم.

إن تركيز فورنو على الأفران والبرمجيات التي تتحكم فيها يميزها عن العديد من منافسيها، الذين يركزون بدلاً من ذلك على تغيير التفاعل الكيميائي نفسه. من خلال تحسين الفرن وترك الباقي بمفرده إلى حد كبير، قد يجد فورنو أنه من الأسهل بيعه إلى صناعة غير معتادة على التغيير.