10:21 ص
كتب الزراعة
كتاب : الدليل العملي في الوقود الحيوي : الآفاق و المخاطر و الفرص
الوقود الحيوي ، أي وقود مشتق من الكتلة الحيوية - أي مادة نباتية أو طحالب أو نفايات حيوانية. نظرًا لأنه يمكن تجديد هذه المواد الأولية بسهولة ، يعتبر الوقود الحيوي مصدرًا للطاقة المتجددة ، على عكس الوقود الأحفوري مثل البترول والفحم والغاز الطبيعي. عادة ما يتم الترويج للوقود الحيوي كبديل فعال من حيث التكلفة وغير ضار بالبيئة للبترول وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى ، لا سيما في سياق ارتفاع أسعار البترول وزيادة القلق بشأن المساهمات التي يقدمها الوقود الأحفوري في ظاهرة الاحتباس الحراري. يعبر العديد من النقاد عن مخاوفهم بشأن نطاق التوسع في بعض أنواع الوقود الحيوي بسبب التكاليف الاقتصادية والبيئية المرتبطة بعملية التكرير والإزالة المحتملة لمساحات شاسعة من الأراضي الصالحة للزراعة من إنتاج الغذاء.
أنواع الوقود الحيوي
يمكن استخدام بعض أنواع الوقود الحيوي التي تم استغلالها لفترة طويلة ، مثل الخشب ، مباشرةً كمواد خام يتم حرقها لإنتاج الحرارة. يمكن استخدام الحرارة بدورها لتشغيل المولدات في محطة توليد الكهرباء لإنتاج الكهرباء. يحرق عدد من منشآت الطاقة الحالية العشب أو الخشب أو أنواع أخرى من الكتلة الحيوية.
يحظى الوقود الحيوي السائل بأهمية خاصة بسبب البنية التحتية الشاسعة الموجودة بالفعل لاستخدامه ، خاصةً للنقل. الوقود الحيوي السائل في أكبر إنتاج هو الإيثانول (كحول الإيثيل) ، والذي يتم تصنيعه عن طريق تخمير النشا أو السكر. البرازيل والولايات المتحدة من بين المنتجين الرئيسيين للإيثانول. يُصنع وقود الإيثانول الحيوي في الولايات المتحدة أساسًا من حبوب الذرة (الذرة) ، وعادةً ما يتم مزجه مع البنزين لإنتاج "جاسوهول" ، وهو وقود يتكون من 10 بالمائة من الإيثانول. في البرازيل ، يُصنع الوقود الحيوي من الإيثانول أساسًا من قصب السكر ، ويشيع استخدامه كوقود إيثانول بنسبة 100 في المائة أو في مزيج البنزين الذي يحتوي على 85 في المائة من الإيثانول. على عكس الوقود الحيوي "من الجيل الأول" من الإيثانول المنتج من المحاصيل الغذائية ، فإن "الجيل الثاني" من الإيثانول السليلوزي مشتق من الكتلة الحيوية منخفضة القيمة التي تحتوي على نسبة عالية من السليلوز ، بما في ذلك رقائق الخشب ومخلفات المحاصيل والنفايات البلدية.
يُصنع الإيثانول السليلوزي عادةً من تفل قصب السكر ، وهو نفايات ناتجة عن معالجة السكر ، أو من أعشاب مختلفة يمكن زراعتها في أرض منخفضة الجودة. بالنظر إلى أن معدل التحويل أقل من الجيل الأول من الوقود الحيوي ، فإن الإيثانول السليلوزي يستخدم في الغالب كمادة مضافة للبنزين.
ثاني أكثر أنواع الوقود الحيوي السائل شيوعًا هو وقود الديزل الحيوي ، والذي يُصنع أساسًا من النباتات الزيتية (مثل فول الصويا أو نخيل الزيت) وبدرجة أقل من مصادر زيتية أخرى (مثل نفايات دهون الطهي من القلي العميق في المطاعم). يستخدم وقود الديزل الحيوي ، الذي لاقى قبولًا كبيرًا في أوروبا ، في محركات الديزل وعادة ما يتم مزجه مع وقود الديزل البترولي بنسب مختلفة. إن استخدام الطحالب والبكتيريا الزرقاء كمصدر للجيل الثالث من وقود الديزل الحيوي يبشر بالخير ولكن كان من الصعب تطويره اقتصاديًا. تحتوي بعض أنواع الطحالب على ما يصل إلى 40 في المائة من الدهون بالوزن ، والتي يمكن تحويلها إلى وقود ديزل حيوي أو بترول اصطناعي. تشير بعض التقديرات إلى أن الطحالب والبكتيريا الزرقاء يمكن أن تنتج ما بين 10 و 100 مرة من الوقود لكل وحدة مساحة مقارنة بالجيل الثاني من الوقود الحيوي.
تشمل أنواع الوقود الحيوي الأخرى غاز الميثان والغاز الحيوي - الذي يمكن اشتقاقه من تحلل الكتلة الحيوية في غياب الأكسجين - والميثانول والبيوتانول وثنائي ميثيل الأثير - والتي هي قيد التطوير.
الاعتبارات الاقتصادية والبيئية
عند تقييم الفوائد الاقتصادية للوقود الحيوي ، يجب أن تؤخذ الطاقة اللازمة لإنتاجه في الاعتبار. على سبيل المثال ، عملية زراعة الذرة لإنتاج الإيثانول تستهلك الوقود الأحفوري في المعدات الزراعية وتصنيع الأسمدة ونقل الذرة وفي تقطير الإيثانول. في هذا الصدد ، يمثل الإيثانول المصنوع من الذرة مكاسب طاقة صغيرة نسبيًا ؛ زيادة الطاقة من قصب السكر أكبر ويمكن أن تكون أكبر من الإيثانول السليلوزي أو الديزل الحيوي الطحالب.
يوفر الوقود الحيوي أيضًا فوائد بيئية ، ولكن اعتمادًا على كيفية تصنيعه ، يمكن أن يكون له أيضًا عيوب بيئية خطيرة. كمصدر للطاقة المتجددة ، فإن الوقود الحيوي النباتي من حيث المبدأ لا يقدم مساهمة صافية تذكر في ظاهرة الاحتباس الحراري وتغير المناخ ؛ سيكون ثاني أكسيد الكربون (أحد غازات الدفيئة الرئيسية) الذي يدخل الهواء أثناء الاحتراق قد تمت إزالته من الهواء في وقت مبكر حيث تنخرط النباتات النامية في عملية التمثيل الضوئي. ويقال أن هذه المادة "محايدة الكربون". ومع ذلك ، فمن الناحية العملية ، يمكن أن يؤدي الإنتاج الصناعي للوقود الحيوي الزراعي إلى انبعاثات إضافية من غازات الاحتباس الحراري التي قد تعوض فوائد استخدام الوقود المتجدد. وتشمل هذه الانبعاثات ثاني أكسيد الكربون من حرق الوقود الأحفوري أثناء عملية الإنتاج وأكسيد النيتروز من التربة التي تمت معالجتها بالأسمدة النيتروجينية. في هذا الصدد ، تعتبر الكتلة الحيوية السليلوزية أكثر فائدة.
يعد استخدام الأراضي أيضًا عاملاً رئيسيًا في تقييم فوائد الوقود الحيوي. أثار استخدام المواد الأولية العادية ، مثل الذرة وفول الصويا ، كمكون أساسي للجيل الأول من الوقود الحيوي ، النقاش حول "الغذاء مقابل الوقود". عند تحويل الأراضي الصالحة للزراعة والمواد الأولية عن السلسلة الغذائية البشرية ، يمكن أن يؤثر إنتاج الوقود الحيوي على اقتصاديات أسعار الغذاء وتوافره. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لمحاصيل الطاقة المزروعة لإنتاج الوقود الحيوي التنافس على الموائل الطبيعية في العالم. على سبيل المثال ، يؤدي التركيز على الإيثانول المشتق من الذرة إلى تحويل الأراضي العشبية والأراضي العشبية إلى زراعة الذرة الأحادية ، والتركيز على وقود الديزل الحيوي يؤدي إلى تدمير الغابات الاستوائية القديمة لإفساح المجال لمزارع نخيل الزيت. يمكن أن يؤدي فقدان الموائل الطبيعية إلى تغيير الهيدرولوجيا وزيادة التعرية وتقليل التنوع البيولوجي لمناطق الحياة البرية بشكل عام. يمكن أن يؤدي تطهير الأرض أيضًا إلى إطلاق مفاجئ لكمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون حيث يتم حرق المادة النباتية التي تحتوي عليها أو السماح لها بالتحلل.
تنطبق بعض عيوب الوقود الحيوي بشكل أساسي على مصادر الوقود الحيوي منخفضة التنوع - الذرة وفول الصويا وقصب السكر ونخيل الزيت - وهي محاصيل زراعية تقليدية. يتضمن أحد البدائل استخدام خلطات متنوعة للغاية من الأنواع ، مع استخدام مرج العشب الطويل في أمريكا الشمالية كمثال محدد. يمكن أن يؤدي تحويل الأراضي الزراعية المتدهورة التي خرجت من الإنتاج إلى مصادر وقود حيوي عالية التنوع إلى زيادة مساحة الحياة البرية ، وتقليل التعرية ، وتنظيف الملوثات التي تنقلها المياه ، وتخزين ثاني أكسيد الكربون من الهواء كمركبات كربونية في التربة ، وفي النهاية استعادة الخصوبة للأراضي المتدهورة. يمكن حرق هذا الوقود الحيوي مباشرة لتوليد الكهرباء أو تحويله إلى وقود سائل مع تطور التقنيات.
ستظل الطريقة الصحيحة لتنمية الوقود الحيوي لتلبية جميع الاحتياجات في وقت واحد مسألة الكثير من التجارب والنقاشات ، ولكن من المرجح أن يستمر النمو السريع في إنتاج الوقود الحيوي. في الولايات المتحدة ، نص قانون استقلال وأمن الطاقة لعام 2007 على استخدام 136 مليار لتر (36 مليار جالون) من الوقود الحيوي سنويًا بحلول عام 2022 ، أي بزيادة تزيد عن ستة أضعاف عن مستويات الإنتاج لعام 2006. يتطلب التشريع أيضًا ، مع بعض الشروط ، أن يكون 79 مليار لتر (21 مليار جالون) من إجمالي الكمية عبارة عن وقود حيوي بخلاف الإيثانول المشتق من الذرة ، واستمر في بعض الإعانات الحكومية والحوافز الضريبية لإنتاج الوقود الحيوي.
أحد الوعود المميزة للوقود الحيوي هو أنه ، بالاقتران مع تقنية ناشئة تسمى احتجاز الكربون وتخزينه ، قد تكون عملية إنتاج واستخدام الوقود الحيوي قادرة على إزالة ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم من الغلاف الجوي. في ظل هذه الرؤية ، ستزيل محاصيل الوقود الحيوي ثاني أكسيد الكربون من الهواء أثناء نموها ، وستلتقط مرافق الطاقة ثاني أكسيد الكربون الناتج عن حرق الوقود الحيوي لتوليد الطاقة. يمكن عزل (تخزين) ثاني أكسيد الكربون الملتقط في مستودعات طويلة الأجل مثل التكوينات الجيولوجية تحت الأرض ، في رواسب أعماق المحيطات ، أو يمكن تصورها كمواد صلبة مثل الكربونات...
---------------------
-------------------------------
ليست هناك تعليقات: