هل يستطيع الألومنيوم أن يحل محل كمية كبيرة من الطلب على النحاس في ظل التحول العالمي في مجال الطاقة؟

مع التحول العالمي في مجال الطاقة، هل يمكن للألمنيوم أن يعوض جزءًا كبيرًا من الطلب المتزايد حديثًا على النحاس؟ في الوقت الحالي، يستكشف العديد من الشركات والباحثين في هذا المجال كيفية "استبدال النحاس بالألمنيوم" بشكل أفضل، ويقترحون أن تعديل التركيب الجزيئي للألمنيوم يمكن أن يُحسّن موصليته.

بفضل موصليته الكهربائية والحرارية الممتازة ومرونته، يُستخدم النحاس على نطاق واسع في مختلف الصناعات، لا سيما في الطاقة الكهربائية والبناء والأجهزة المنزلية والنقل وغيرها. إلا أن الطلب على النحاس يتزايد بشدة مع تحول العالم نحو مصادر طاقة أكثر استدامة، مثل المركبات الكهربائية والطاقة المتجددة، وقد أصبح مصدر التوريد أكثر صعوبة. فعلى سبيل المثال، تستهلك السيارة الكهربائية ما يقارب أربعة أضعاف كمية النحاس التي تستهلكها السيارة التقليدية، كما تتطلب المكونات الكهربائية المستخدمة في محطات الطاقة المتجددة والأسلاك التي تربطها بالشبكة كميات أكبر من النحاس. ومع ارتفاع أسعار النحاس في السنوات الأخيرة، يتوقع بعض المحللين اتساع الفجوة في هذا المعدن أكثر فأكثر. حتى أن بعض محللي الصناعة أطلقوا على النحاس اسم "النفط الجديد". يواجه السوق نقصًا في إمدادات النحاس، وهو عنصر أساسي في إزالة الكربون واستخدام الطاقة المتجددة، مما قد يدفع أسعار النحاس إلى الارتفاع بأكثر من 60% في غضون أربع سنوات. في المقابل، يُعد الألومنيوم أكثر العناصر المعدنية وفرة في قشرة الأرض، وتبلغ احتياطياته حوالي ألف ضعف احتياطي النحاس. لأن الألومنيوم أخف بكثير من النحاس، فهو أكثر اقتصاديةً وسهولةً في التعدين. في السنوات الأخيرة، استخدمت بعض الشركات الألومنيوم بديلاً عن المعادن الأرضية النادرة من خلال الابتكارات التكنولوجية. وقد وفر مصنعو كل شيء، من الكهرباء إلى تكييف الهواء إلى قطع غيار السيارات، مئات الملايين من الدولارات بالتحول إلى الألومنيوم بدلاً من النحاس. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لأسلاك الجهد العالي قطع مسافات أطول باستخدام أسلاك ألومنيوم اقتصادية وخفيفة الوزن.

مع ذلك، أشار بعض محللي السوق إلى تباطؤ وتيرة "استبدال الألومنيوم بالنحاس". ففي التطبيقات الكهربائية الأوسع، تُعدّ موصلية الألومنيوم الكهربائية العائق الرئيسي، حيث تبلغ موصليته ثلثي موصلية النحاس فقط. ويعمل الباحثون بالفعل على تحسين موصلية الألومنيوم، مما يجعله أكثر قابلية للتسويق من النحاس. ويعتقد الباحثون أن تغيير بنية المعدن وإضافة مواد مضافة مناسبة يمكن أن يؤثر بالفعل على موصليته. وإذا طُبّقت هذه التقنية التجريبية بالكامل، فقد تؤدي إلى إنتاج ألومنيوم فائق التوصيل، مما قد يلعب دورًا في أسواق تتجاوز خطوط الكهرباء، ويُحدث نقلة نوعية في السيارات والإلكترونيات وشبكات الكهرباء.

إذا أمكن جعل الألومنيوم أكثر توصيلًا للكهرباء، حتى لو كان موصلًا بنسبة 80% أو 90% للكهرباء كالنحاس، فسيحل الألومنيوم محل النحاس، مما سيحدث نقلة نوعية. لأن هذا الألومنيوم أكثر توصيلًا للكهرباء، وأخف وزنًا، وأرخص ثمنًا، وأكثر وفرة. وبنفس موصلية النحاس، يمكن استخدام أسلاك ألومنيوم أخف وزنًا لتصميم محركات أخف وزنًا ومكونات كهربائية أخرى، مما يسمح للسيارات بالسفر لمسافات أطول. ويمكن زيادة كفاءة أي شيء يعمل بالكهرباء، بدءًا من إلكترونيات السيارات، ومرورًا بإنتاج الطاقة، ووصولًا إلى توصيل الطاقة عبر الشبكة الكهربائية إلى منزلك لشحن بطاريات السيارات.

يقول الباحثون إن إعادة ابتكار عملية تصنيع الألومنيوم، التي استمرت قرنين من الزمان، أمرٌ يستحق العناء. في المستقبل، سيستخدمون سبيكة الألومنيوم الجديدة لصنع الأسلاك، بالإضافة إلى القضبان والصفائح، وغيرها، وسيجتازون سلسلة من الاختبارات لضمان أنها أكثر توصيلًا وقوة ومرونة بما يكفي للاستخدام الصناعي. وفي حال نجاح هذه الاختبارات، يقول الفريق إنه سيعمل مع المصنّعين لإنتاج المزيد من سبيكة الألومنيوم.