زيت الوقود

زيت الوقود هو أي من المشتقات المختلفة المستخرجة من تقطير البترول ( النفط الخام). تشمل هذه الزيوت المقطرات (المشتقات الأخف) والمخلفات (المشتقات الأثقل). ومن أنواع زيوت الوقود: زيت الوقود الثقيل (وقود السفن)، وزيت الوقود البحري ، وزيت الأفران ، وزيت الغاز ، وزيوت التدفئة (مثل زيت التدفئة المنزلية)، ووقود الديزل ، وغيرها.

يشمل مصطلح زيت الوقود عمومًا أي وقود سائل يُحرق في فرن أو غلاية لتوليد الحرارة ( زيوت التدفئة )، أو يُستخدم في محرك لتوليد الطاقة ( وقود المحركات ). مع ذلك، لا يشمل عادةً أنواعًا أخرى من الزيوت السائلة، مثل تلك التي تبلغ درجة وميضها حوالي 42 درجة مئوية (108 درجة فهرنهايت) ، أو الزيوت التي تُحرق في مواقد ذات فتيل قطني أو صوفي. وبمعنى أدق، يشير زيت الوقود فقط إلى أثقل أنواع الوقود التجاري التي يمكن استخراجها من النفط الخام، أي تلك الأنواع الأثقل من البنزين والنفتا .  

يتكون زيت الوقود من هيدروكربونات طويلة السلسلة ، وخاصة الألكانات ، والألكانات الحلقية ، والمركبات العطرية . تتميز الجزيئات الصغيرة، مثل تلك الموجودة في البروبان ، والنفثا، والبنزين، والكيروسين ، بانخفاض نسبي في درجة غليانها ، وتُزال في بداية عملية التقطير التجزيئي . أما الزيوت المشتقة من البترول الأثقل، مثل وقود الديزل وزيت التشحيم، فهي أقل تطايرًا بكثير، وتُقطر ببطء أكبر.

للنفط استخدامات عديدة؛ فهو يُستخدم لتدفئة المنازل والشركات، وتزويد الشاحنات والسفن وبعض السيارات بالوقود . يُنتج الديزل كمية ضئيلة من الكهرباء ، ولكنه أكثر تلويثًا وأغلى ثمنًا من الغاز الطبيعي . ويُستخدم غالبًا كوقود احتياطي لمحطات توليد الطاقة في حال انقطاع إمدادات الغاز الطبيعي، أو كوقود رئيسي للمولدات الكهربائية الصغيرة . في أوروبا، يقتصر استخدام الديزل عمومًا على السيارات (حوالي 40%)، وسيارات الدفع الرباعي (حوالي 90%)، والشاحنات والحافلات (أكثر من 99%). وقد انخفض سوق التدفئة المنزلية باستخدام زيت الوقود نتيجةً لانتشار الغاز الطبيعي ومضخات الحرارة . ومع ذلك، لا يزال استخدامه شائعًا جدًا في بعض المناطق، مثل شمال شرق الولايات المتحدة .

يُعدّ زيت الوقود المتبقي (المعروف أيضًا بزيت الوقود الثقيل) أقل فائدةً نظرًا للزوجة العالية التي تتطلب تسخينه بنظام تسخين خاص قبل الاستخدام، واحتمالية احتوائه على كميات كبيرة نسبيًا من الملوثات ، لا سيما الكبريت الذي يُنتج ثاني أكسيد الكبريت عند احتراقه. مع ذلك، فإنّ خصائصه غير المرغوبة تجعله رخيصًا جدًا، بل هو أرخص أنواع الوقود السائل المتاحة. ونظرًا لحاجته إلى التسخين قبل الاستخدام، لا يُمكن استخدام زيت الوقود المتبقي في المركبات البرية أو القوارب أو السفن الصغيرة، لأنّ معدات التسخين تشغل حيزًا كبيرًا وتزيد من وزن المركبة. كما أنّ تسخين الزيت عملية دقيقة، ما يجعلها غير عملية في المركبات الصغيرة سريعة الحركة. مع ذلك، يُمكن استخدام زيت الوقود المتبقي في محطات توليد الطاقة والسفن الكبيرة.

كان استخدام زيت الوقود المتبقي أكثر شيوعًا في الماضي، حيث كان يُستخدم لتشغيل الغلايات وقاطرات السكك الحديدية البخارية والسفن البخارية . إلا أن القاطرات أصبحت تعمل بالديزل أو الكهرباء، ولم تعد السفن البخارية شائعة كما كانت سابقًا بسبب ارتفاع تكاليف تشغيلها (تستخدم معظم ناقلات الغاز الطبيعي المسال محطات توليد البخار، حيث يمكن استخدام الغاز المتصاعد من الشحنة كوقود)، وتستخدم معظم الغلايات الآن زيت التدفئة أو الغاز الطبيعي. لا تزال بعض الغلايات الصناعية تستخدمه، وكذلك بعض المباني القديمة، بما في ذلك في مدينة نيويورك . في عام 2011، قدّرت مدينة نيويورك أن نسبة 1% من مبانيها التي كانت تحرق زيوت الوقود رقم 4 ورقم 6 كانت مسؤولة عن 86% من تلوث السخام الناتج عن جميع المباني في المدينة. لقد جعلت نيويورك التخلص التدريجي من هذه الأنواع من الوقود جزءًا من خطتها البيئية، PlaNYC، بسبب المخاوف من الآثار الصحية الناجمة عن الجسيمات الدقيقة، ^{[ 1 ]} وتم تحويل جميع المباني التي تستخدم زيت الوقود رقم 6 إلى وقود أقل تلويثًا بحلول نهاية عام 2015. ^{[ 2 ]}

انخفض استخدام الوقود المتبقي في توليد الكهرباء أيضًا. ففي عام 1973، أنتج زيت الوقود المتبقي 16.8% من الكهرباء في الولايات المتحدة. وبحلول عام 1983، انخفضت هذه النسبة إلى 6.2%، وفي عام 2005لا يُمثل إنتاج الكهرباء من جميع أنواع البترول، بما في ذلك الديزل والوقود المتبقي، سوى 3% من إجمالي الإنتاج. ويعود هذا الانخفاض إلى المنافسة السعرية مع الغاز الطبيعي والقيود البيئية المفروضة على الانبعاثات. فبالنسبة لمحطات توليد الطاقة، غالبًا ما تفوق تكاليف تسخين النفط، ومكافحة التلوث الإضافية، والصيانة الإضافية المطلوبة بعد حرقه، التكلفة المنخفضة للوقود. وينتج عن حرق زيت الوقود، وخاصة زيت الوقود المتبقي، انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أعلى بشكل ملحوظ من الغاز الطبيعي. ^{[ 3 ]}

لا تزال زيوت الوقود الثقيلة تُستخدم في عملية إشعال المراجل في العديد من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم. ويُشبه هذا الاستخدام استخدام الحطب لإشعال النار. فبدون هذه العملية، يصعب بدء عملية الاحتراق على نطاق واسع.

تتمثل أبرز عيوب زيت الوقود المتبقي في لزوجته الأولية العالية، لا سيما في حالة زيت رقم 6، الذي يتطلب نظامًا هندسيًا دقيقًا للتخزين والضخ والحرق. ورغم أنه عادةً ما يكون أخف من الماء (بكثافة نوعية تتراوح عادةً بين 0.95 و1.03)، إلا أنه أثقل وأكثر لزوجة من زيت رقم 2 أو الكيروسين أو البنزين. في الواقع، يجب تخزين زيت رقم 6 عند حوالي 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت)، ثم تسخينه إلى 65-120 درجة مئوية (149-248 درجة فهرنهايت) قبل أن يصبح ضخه سهلاً، وفي درجات الحرارة المنخفضة قد يتجمد متحولًا إلى مادة شبه صلبة لزجة. وتجدر الإشارة إلى أن نقطة الوميض لمعظم مخاليط زيت رقم 6 تبلغ حوالي 65 درجة مئوية (149 درجة فهرنهايت) . كانت محاولة ضخ الزيت عالي اللزوجة في درجات حرارة منخفضة سببًا متكررًا لتلف خطوط الوقود والأفران والمعدات ذات الصلة التي غالبًا ما كانت مصممة للوقود الأخف.      

للمقارنة، يتصرف زيت الوقود الثقيل من الفئة G وفقًا للمعيار BS 2869 بطريقة مماثلة، حيث يتطلب التخزين عند 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت) ، والضخ عند حوالي 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت) ، والاحتراق النهائي عند حوالي 90-120 درجة مئوية (194-248 درجة فهرنهايت) .      

كانت معظم المنشآت التي استخدمت تاريخيًا زيت الوقود رقم 6 أو غيره من الزيوت المتبقية عبارة عن مصانع صناعية ومنشآت مماثلة شُيّدت في أوائل أو منتصف القرن العشرين، أو تلك التي تحولت من استخدام الفحم إلى النفط كوقود خلال الفترة نفسها. وفي كلتا الحالتين، كان يُنظر إلى الزيت المتبقي على أنه خيار جيد نظرًا لرخص ثمنه وتوافره. وقد أُغلقت معظم هذه المنشآت وهُدمت لاحقًا، أو استُبدلت إمدادات الوقود فيها بوقود أبسط مثل الغاز أو زيت الوقود رقم 2. وكان لمحتوى الكبريت العالي في زيت الوقود رقم 6 - الذي يصل إلى 3.5% من الوزن في بعض الحالات القصوى - تأثيرٌ مُؤكِل على العديد من أنظمة التدفئة (التي صُممت عادةً دون مراعاة الحماية الكافية من التآكل)، مما أدى إلى تقصير عمرها الافتراضي وزيادة آثارها الملوثة. وكان هذا الأمر جليًا بشكل خاص في الأفران التي كانت تُغلق بانتظام وتُترك لتبرد، لأن التكثيف الداخلي كان يُنتج حمض الكبريتيك .

غالباً ما تتعقد عمليات التنظيف البيئي في مثل هذه المنشآت بسبب استخدام عزل الأسبستوس على خطوط تغذية الوقود. يتميز زيت الوقود رقم 6 بثباته العالي وعدم تحلله السريع. كما أن لزوجته العالية وتماسكه يجعلان معالجة التلوث تحت الأرض أمراً بالغ الصعوبة، إذ تقلل هذه الخصائص من فعالية طرق مثل إزالة الهواء .

عند تسرب النفط المتبقي إلى الماء، كالأنهار أو المحيطات، فإنه يميل إلى التفتت إلى بقع أو كرات قطران - وهي عبارة عن خليط من النفط ومواد جسيمية كالطمي والمواد العضوية العائمة - بدلاً من أن يشكل بقعة واحدة. يتبخر ما بين 5 و10% من هذه المادة في غضون ساعات من التسرب، وخاصةً جزيئات الهيدروكربونات الأخف وزناً. أما الباقي فيغرق غالباً إلى قاع عمود الماء.

نظراً لانخفاض جودة وقود السفن، فإن احتراقه يُلحق ضرراً بالغاً بصحة الإنسان، مُسبباً أمراضاً خطيرة ووفيات. قبل فرض المنظمة البحرية الدولية حداً أقصى للكبريت في عام 2020، قُدِّر أن تلوث الهواء الناتج عن صناعة الشحن يتسبب في حوالي 400 ألف حالة وفاة مبكرة سنوياً، بسبب سرطان الرئة وأمراض القلب والأوعية الدموية، فضلاً عن 14 مليون حالة ربو لدى الأطفال سنوياً. ^{[ 4 ]}

حتى بعد تطبيق قواعد الوقود الأنظف في عام 2020، لا يزال من المقدر أن تلوث الهواء الناتج عن الشحن يتسبب في حوالي 250 ألف حالة وفاة كل عام، وحوالي 6.4 مليون حالة إصابة بالربو لدى الأطفال كل عام.

تُعدّ الصين واليابان والمملكة المتحدة وإندونيسيا وألمانيا من أكثر الدول تضرراً من تلوث الهواء الناتج عن السفن. ففي عام 2015، تسبب تلوث الهواء الناتج عن السفن في وفاة ما يُقدّر بنحو 20,520 شخصاً في الصين، و4,019 شخصاً في اليابان، و3,192 شخصاً في المملكة المتحدة. ^{[ 5 ]}

بحسب دراسة أجراها المجلس الدولي للنقل النظيف (ICCT)، فإن الدول الواقعة على ممرات الشحن الرئيسية معرضة بشكل خاص لتلوث الهواء، وقد تشهد نسبة عالية من الوفيات الناجمة عن هذا التلوث بسبب قطاع النقل. ففي تايوان، بلغت نسبة وفيات تلوث الهواء المرتبطة بالنقل 70% في عام 2015، تليها المغرب بنسبة 51%، ثم ماليزيا واليابان بنسبة 41% لكل منهما، وفيتنام بنسبة 39%، والمملكة المتحدة بنسبة 38%. ^{[ 5 ]}

إلى جانب الشحن التجاري، تُصدر سفن الرحلات البحرية كميات كبيرة من تلوث الهواء، مما يضر بصحة الناس. وحتى عام 2019، أفادت التقارير أن سفن شركة كارنيفال كوربوريشن ، أكبر شركة رحلات بحرية في أوروبا ، كانت تُصدر عشرة أضعاف كمية ثاني أكسيد الكبريت التي تُصدرها جميع سيارات أوروبا مجتمعة. ^{[ 6 ]}

في المجال البحري ، يُستخدم نوع آخر من التصنيف لزيوت الوقود:

وقود السفن

وقود السفن أو النفط الخام المستخدم في السفن هو أي نوع من أنواع زيت الوقود المستخدم على متنها . وقد اشتق اسمه من مخازن الفحم، حيث كان يُخزن هذا الوقود في الأصل. في عام 2019، استهلكت السفن الكبيرة 213 مليون طن متري من وقود السفن. ^{[ 12 ]} وتُعرّف الجمارك الأسترالية ومكتب الضرائب الأسترالي وقود السفن بأنه الوقود الذي يُشغل محرك السفينة أو الطائرة.

يُستخدم زيت الوقود رقم 4 في الخزان A، ورقم 5 في الخزان B، ورقم 6 في الخزان C. ولأن رقم 6 هو الأكثر شيوعًا، يُستخدم مصطلح "وقود الخزانات" غالبًا كمرادف له. يُطلق على زيت الوقود رقم 5 أيضًا اسم " زيت الوقود البحري الخاص" ( NSFO ) أو ببساطة "الخاص بالبحرية" . كما يُطلق على رقمي 5 و6 اسم " زيت الوقود الثقيل" ( HFO ) أو "زيت وقود الأفران" ( FFO ). تتطلب لزوجته العالية تسخينه، عادةً بواسطة نظام بخار منخفض الضغط مُعاد تدويره ، قبل ضخه من خزان الوقود. نادرًا ما تُصنّف خزانات الوقود بهذه الطريقة في الممارسات البحرية الحديثة.

منذ ثمانينيات القرن الماضي، أصبحت المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) المعيار المعتمد لوقود السفن (الوقود البحري). يُدرج هذا المعيار تحت الرقم 8217، مع تحديثات حديثة في عامي 2010 و2017. أحدث إصدار من مواصفات وقود السفن هو ISO 8217: 2017. يقسم المعيار أنواع الوقود إلى وقود متبقٍ ووقود مقطر. أكثر أنواع الوقود المتبقي شيوعًا في صناعة الشحن هما RMG وRMK. ^{[ 13 ]} يكمن الاختلاف الرئيسي بينهما في الكثافة واللزوجة، حيث يُزوّد ​​RMG عادةً بلزوجة 380 سنتيستوك أو أقل، بينما يُزوّد ​​RMK بلزوجة 700 سنتيستوك أو أقل. تستطيع السفن ذات المحركات الأكثر تطورًا استخدام وقود أثقل وأكثر لزوجة، وبالتالي أرخص. أنشأت الهيئات الإدارية حول العالم، مثل كاليفورنيا والاتحاد الأوروبي، مناطق مراقبة الانبعاثات (ECA) التي تحدّ من الحد الأقصى للكبريت في الوقود المحترق في موانئها للحد من التلوث، مما أدى إلى خفض نسبة الكبريت والجسيمات الأخرى من 4.5% وزناً إلى 0.10% فقط بحلول عام 2015 داخل هذه المناطق. وحتى عام 2013، كان يُسمح بنسبة 3.5% خارج مناطق مراقبة الانبعاثات، إلا أن المنظمة البحرية الدولية خفّضت متطلبات محتوى الكبريت خارج هذه المناطق إلى 0.5% وزناً بحلول عام 2020. ^{[ 14 ]} وهنا تبرز أهمية وقود التقطير البحري والبدائل الأخرى ^{[ 15 ]} لاستخدام وقود السفن الثقيل. فهي تتمتع بخصائص مشابهة لوقود الديزل رقم 2، المستخدم كوقود للطرق في جميع أنحاء العالم. وأكثر أنواع الديزل شيوعاً في الشحن البحري هما DMA وDMB. ^{[ 16 ]} تُدرج انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن استخدام وقود السفن الدولي حاليًا في قوائم الجرد الوطنية. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

جدول زيوت الوقود

اسم	الاسم المستعار	الاسم المستعار	الاسم المستعار	الاسم المستعار	الاسم المستعار	يكتب	طول السلسلة
زيت الوقود رقم 1	المقطر رقم 1	وقود الديزل رقم 1	الكيروسين	وقود الطائرات		المقطر	9-16
زيت الوقود رقم 2	المقطر رقم 2	وقود الديزل رقم 2	ديزل للطرق	ديزل السكك الحديدية	زيت الغاز البحري	المقطر	10-20
زيت الوقود رقم 3	المقطر رقم 3	وقود الديزل رقم 3	زيت الديزل البحري			المقطر
زيت الوقود رقم 4	المقطر رقم 4	زيت الوقود المتبقي رقم 4	المخبأ أ	زيت الوقود الوسيط		المقطر/المتبقي	12-70
زيت الوقود رقم 5	زيت الوقود المتبقي رقم 5	زيت الوقود الثقيل	المخبأ ب	زيت الوقود الخاص بالبحرية	زيت وقود الأفران	المتبقي	12-70
زيت الوقود رقم 6	زيت الوقود المتبقي رقم 6	زيت الوقود الثقيل	المخبأ ج	زيت الوقود البحري	زيت وقود الأفران	المتبقي	20-70

لا يزال زيت الوقود الثقيل الوقود الأساسي لسفن الرحلات البحرية ، وهو قطاع سياحي يرتبط بصورة نظيفة وصديقة للبيئة. وعلى النقيض تمامًا، فإن انبعاثات غازات العادم - نتيجة لارتفاع نسبة الكبريت في زيت الوقود الثقيل - تُؤدي إلى توازن بيئي أسوأ بكثير من التوازن الناتج عن وسائل النقل الفردية. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

يشير مصطلح " التزويد بالوقود " عمومًا إلى تخزين المنتجات البترولية في خزانات (إلى جانب معانٍ أخرى متنوعة). ويمكن تحديد المعنى الدقيق بشكل أدق حسب السياق. ولعل الاستخدام الأكثر شيوعًا وتخصصًا يشير إلى ممارسة وتجارة تزويد السفن بالوقود. تقع عمليات التزويد بالوقود في الموانئ البحرية، وتشمل تخزين وقود السفن وتزويد السفن به. ^{[ 22 ]}

أو قد ينطبق مصطلح "التزويد بالوقود" على الخدمات اللوجستية على متن السفينة لتحميل الوقود وتوزيعه بين خزانات الوقود المتاحة (خزانات الوقود الموجودة على متن السفينة). ^{[ 23 ]}

وأخيرًا، في سياق صناعة النفط في نيجيريا ، أصبح مصطلح "التزويد بالوقود" ^{[ 24 ]} يشير إلى التحويل غير القانوني للنفط الخام (الذي غالبًا ما يتم تكريره لاحقًا في منشآت مؤقتة إلى وقود نقل أخف) عن طريق قطع ثقوب غير مصرح بها في خطوط أنابيب النقل، وغالبًا بوسائل بدائية وخطرة للغاية مما يتسبب في حدوث انسكابات .

اعتبارًا من عام 2018، استُخدم نحو 300 مليون طن متري من زيت الوقود لتزويد السفن بالوقود. وفي 1 يناير 2020، وبموجب اللوائح التي وضعتها المنظمة البحرية الدولية (IMO)، سيُلزم جميع سفن الشحن البحري باستخدام زيت وقود منخفض الكبريت (0.5% كبريت) أو تركيب أنظمة تنقية غازات العادم لإزالة ثاني أكسيد الكبريت الزائد. وقد تم التحكم في انبعاثات السفن عمومًا من خلال الحدود القصوى للكبريت في أي زيت وقود يُستخدم على متنها: 3.50% اعتبارًا من 1 يناير 2012، و0.50% اعتبارًا من 1 يناير 2020. ^{[ 25 ]} وتؤدي إزالة المزيد من الكبريت إلى تكاليف إضافية للطاقة ورأس المال ^{[ 26 ]} ، وقد تؤثر على سعر الوقود وتوافره. وإذا تم تسعيره بشكل صحيح، فإن فائض الوقود الرخيص ولكنه ملوث سيجد طريقه إلى أسواق أخرى، بما في ذلك إزاحة بعض إنتاج الطاقة البرية في الدول ذات الحماية البيئية المنخفضة. ^{[ 27 ]}

يُنقل زيت الوقود عالميًا بواسطة أساطيل من ناقلات النفط التي تُوصل شحناتها إلى موانئ استراتيجية مناسبة الحجم ، مثل هيوستن بالولايات المتحدة الأمريكية، وسنغافورة ، والفجيرة بالإمارات العربية المتحدة ، وبالبوا وكريستوبال في بنما ، وسخا بمصر ، والجزيرة الخضراء بإسبانيا، وروتردام بهولندا . وفي حال عدم وجود ميناء بحري مناسب، يُمكن النقل البري باستخدام البوارج . كما يُمكن نقل أنواع زيت الوقود الأخف وزنًا عبر خطوط الأنابيب . وتتركز سلاسل الإمداد الرئيسية في أوروبا على طول نهر الراين .

تُساهم الانبعاثات الناتجة عن احتراق وقود السفن في تغير المناخ ومستويات تلوث الهواء في العديد من المدن الساحلية، لا سيما في المناطق التي تم فيها ضبط انبعاثات الصناعة وحركة المرور . ويمكن أن يؤدي استبدال زيت الوقود الثقيل بزيت الديزل في المحركات المساعدة عند رسو السفن إلى خفض كبير في الانبعاثات، وخاصة _ثاني أكسيد الكبريت والجسيمات الدقيقة . ولا تُضاف انبعاثات _ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن وقود السفن المباع إلى إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري الوطنية. وبالنسبة للدول الصغيرة التي تمتلك موانئ دولية كبيرة، يوجد فرق كبير بين الانبعاثات في المياه الإقليمية وإجمالي انبعاثات الوقود المباع. ^{[ 18 ]} وفي مؤتمر الأطراف الثالث الذي عُقد في كيوتو باليابان عام 1997، وافقت الدول على استثناء وقود السفن والعمليات العسكرية متعددة الأطراف من إجمالي الانبعاثات الوطنية، وذلك بعد إصرار وفد الولايات المتحدة المعني بتغير المناخ على هذه الاستثناءات. ^{[ 28 ]}

أدت الانبعاثات الناتجة عن زيت الوقود التقليدي في النقل البحري إلى زيادة استخدام أنواع الوقود البديلة لمحركات السفن ومصادر الطاقة، بما في ذلك استخدام الغاز الطبيعي المسال والأمونيا والميثانول ، وغيرها. ^{[ 29 ]} ومن المتوقع أن ينخفض ​​استخدام زيت الوقود في السفن نتيجةً لاستخدام أنواع الوقود البديلة بعد تعديلات اتفاقية ماربول . ^{[ 30 ]}

• خدمة المتنزهات الوطنية – زيت الوقود (مؤرشف بتاريخ 10 يونيو 2007 في أرشيف الإنترنت)
• كيف تعمل عملية تكرير النفط؟ - كيف تعمل الأشياء؟
• الرابطة الدولية لصناعة الملاجئ
• أنواع النفط لدى الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي