أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
نقل ومواصلات

ما الوقود الحيوي؟

الوقود الحيوي هو وقود مستقبلي يمكنه تشغيل السيارات والشاحنات بالمحاصيل والطحالب وحتى القمامة. تعرّف على كيفية إنتاجه...

هل كنت تعلم؟

ظهر الوقود الحيوي منذ عقود؛ طُرحت سيارة فورد طراز T لأول مرة في عام 1908، وكانت تعمل بالإيثانول وكذلك البنزين.

”يمكن أن تعمل سيارتك بالقمح أو الذرة في غضون بضع سنوات“

يُستخدم‭ ‬القمح‭ ‬والذرة‭ ‬في‭ ‬صنع‭ ‬الخبز‭ ‬والبيتزا‭ ‬والأطعمة‭ ‬اللذيذة‭ ‬الأخرى،‭ ‬ولكن‭ ‬في‭ ‬غضون‭ ‬سنوات‭ ‬قليلة‭ ‬سيمكنهما‭ ‬أيضاً‭ ‬تشغيل‭ ‬سيارتك‭. ‬عما‭ ‬قريب،‭ ‬قد‭ ‬يحل‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬المتجدد‭ ‬Renewable biofuels‭ ‬ محل‭ ‬الوقود‭ ‬الأحفوري‭ ‬الضار‭ ‬الذي‭ ‬اعتدنا‭ ‬على‭ ‬استخدامه. ‬فقد‭ ‬ثبت‭ ‬الآن‭ ‬أن‭ ‬الوقود‭ ‬الأحفوري‭ ‬ضار‭ ‬بشكل‭ ‬مذهل‭ ‬بصحتنا‭ ‬وبيئتنا،‭ ‬كما‭ ‬أنه‭ ‬غير‭ ‬متجدد‭ ‬أيضاً. ‬عندما‭ ‬يعتمد‭ ‬الكثير‭ ‬من‭ ‬الناس‭ ‬على‭ ‬البنزين‭ ‬والديزل‭ ‬لتشغيل‭ ‬مركباتهم،‭ ‬فمن‭ ‬المنطقي‭ ‬تطوير‭ ‬بديل‭ ‬متجدد‭ ‬يسهل‭ ‬استخدامه‭.‬

هل كنتَ تعلم؟
تنتج البرازيل والولايات
المتحدة 87% من
الإيثانول في العالم.
وهنا‭ ‬يأتي‭ ‬دور‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي. ‬يعتبر‭ ‬الإيثانول‭ ‬Ethanol‭ ‬أكثر‭ ‬أنواع‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬شيوعاً‭ ‬على‭ ‬مستوى‭ ‬العالم،‭ ‬وكثيراً‭ ‬ما‭ ‬يستُخدم‭ ‬في‭ ‬البرازيل‭ ‬والولايات‭ ‬المتحدة،‭ ‬في‭ ‬حين‭ ‬أن‭ ‬وقود‭ ‬الديزل‭ ‬الحيوي‭ ‬أكثر‭ ‬شيوعاً‭ ‬في‭ ‬أوروبا. ‬الإيثانول‭ ‬هو‭ ‬كحول‭ ‬صافٍ‭ ‬عديم‭ ‬النكهة‭ ‬يُصنع‭ ‬عن‭ ‬طريق‭ ‬تخمير‭ ‬وتقطير‭ ‬المحاصيل‭ ‬السكرية‭ ‬مثل‭ ‬القمح‭ ‬والذرة‭ ‬وقصب‭ ‬السكر. ‬ويُخلط‭ ‬بالبنزين‭ ‬لجعل‭ ‬الوقود‭ ‬أكثر‭ ‬ملاءمة‭ ‬للبيئة،‭ ‬وهو‭ ‬بالفعل‭ ‬قيد‭ ‬الاستخدام‭ ‬على‭ ‬نطاق‭ ‬واسع. ‬ويحتوي‭ ‬أكثر‭ ‬من‭ ‬%95‭ ‬من‭ ‬البنزين‭ ‬المباع‭ ‬في‭ ‬الولايات‭ ‬المتحدة‭ ‬على‭ ‬الإيثانول،‭ ‬ووقود-E10‭ ‬ المصنوع‭ ‬من‭ ‬%10‭ ‬من‭ ‬الإيثانول- ‬هو‭ ‬الآن‭ ‬الوقود‭ ‬المعياري‭ ‬في‭ ‬المملكة‭ ‬المتحدة. ‬ويتحد‭ ‬الكحول‭ ‬بالزيت‭ ‬أو‭ ‬الدهون‭ ‬لإنتاج‭ ‬وقود‭ ‬الديزل‭ ‬الحيوي. ‬وهو‭ ‬يعمل‭ ‬بشكل‭ ‬مباشر‭ ‬في‭ ‬العديد‭ ‬من‭ ‬محركات‭ ‬السيارات،‭ ‬ولكنه‭ ‬عادة‭ ‬ما‭ ‬يُخلط‭ ‬بالديزل‭ ‬التقليدي‭ ‬لصنع‭ ‬مزيج‭ ‬أكثر‭ ‬فعالية. ‬وهو‭ ‬يُنتج‭ ‬من‭ ‬الزيوت‭ ‬النباتية‭ ‬أو‭ ‬الدهون‭ ‬الحيوانية‭ ‬أو‭ ‬زيت‭ ‬الصويا‭ ‬أو‭ ‬زيت‭ ‬النخيل‭.‬

يحمل‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬قدراً‭ ‬هائلاً‭ ‬من‭ ‬الإمكانات،‭ ‬وقد‭ ‬استثمرت‭ ‬فيه‭ ‬معظم‭ ‬شركات‭ ‬الطاقة‭ ‬الكبرى‭ ‬بالفعل- ‬لكن‭ ‬مصادر‭ ‬الطاقة‭ ‬الناشئة‭ ‬مثل‭ ‬الإيثانول‭ ‬تنتمي‭ ‬إلى‭ ‬الجيل‭ ‬الأول‭ ‬من‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي،‭ ‬وتعاني‭ ‬مشكلات‭ ‬تحتاج‭ ‬إلى‭ ‬إصلاح‭ ‬قبل‭ ‬أن‭ ‬تكون‭ ‬الوقود‭ ‬السائد. ‬فمثلاً،‭ ‬يتطلب‭ ‬الأمر‭ ‬حالياً‭ ‬كمية‭ ‬من‭ ‬الإيثانول‭ ‬أكثر‭ ‬من‭ ‬البنزين‭ ‬لإنتاج‭ ‬الكمية‭ ‬نفسها‭ ‬من‭ ‬الطاقة. ‬فالإنتاج‭ ‬مكلف،‭ ‬والعديد‭ ‬من‭ ‬أجزاء‭ ‬العملية‭ ‬تستخدم‭ ‬أحياناً‭ ‬الوقود‭ ‬الأحفوري،‭ ‬مما‭ ‬يعني‭ ‬أن‭ ‬بعض‭ ‬أنواع‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬ليست‭ ‬في‭ ‬الواقع‭ ‬محايدة‭ ‬كربونيا‭ ‬.Carbon neutral‭ ‬

الوقود الحيوي
تعمل بعض الحافلات الآن بالوقود الحيوي بالكامل، ويستخدمه عدد متزايد من الطائرات أيضاً

وكذلك‭ ‬يقول‭ ‬بعض‭ ‬المدافعين‭ ‬عن‭ ‬البيئة‭ ‬إنه‭ ‬سيكون‭ ‬من‭ ‬المفيد‭ ‬زراعة‭ ‬المحاصيل‭ ‬للأغذية‭ ‬بدلاً‭ ‬من‭ ‬إنتاج‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي،‭ ‬وإن‭ ‬زراعة‭ ‬المحاصيل‭ ‬للوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬قد‭ ‬تسبب‭ ‬مشكلات‭ ‬تتعلق‭ ‬بتآكل‭ ‬التربة‭ ‬وإزالة‭ ‬الغابات. ‬وقد‭ ‬يؤدي‭ ‬استخدام‭ ‬الأرض‭ ‬للوقود‭ ‬بدلاً‭ ‬من‭ ‬الغذاء‭ ‬إلى‭ ‬زيادة‭ ‬أسعار‭ ‬الغذاء‭ ‬أيضاً،‭ ‬كما‭ ‬قد‭ ‬يؤثر‭ ‬في‭ ‬نباتات‭ ‬الموائل‭ ‬الطبيعية. ‬ربما‭ ‬لا‭ ‬يكون‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬المنتج‭ ‬من‭ ‬المحاصيل‭ ‬والدهون‭ ‬مثالياً،‭ ‬لكنه‭ ‬ليس‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬الوحيد‭ ‬المتاح- ‬فبعض‭ ‬الشركات‭ ‬تصنع‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬باستخدام‭ ‬الطحالب‭ ‬بدلاً‭ ‬من‭ ‬ذلك. ‬وتستخدم‭ ‬هذه‭ ‬العملية‭ ‬المياه‭ ‬والأراضي‭ ‬التي‭ ‬غالباً‭ ‬ما‭ ‬تكون‭ ‬غير‭ ‬مناسبة‭ ‬للعديد‭ ‬من‭ ‬الاستخدامات‭ ‬الأخرى،‭ ‬ومن‭ ‬ثمّ‭ ‬فهي‭ ‬لا‭ ‬تشغل‭ ‬مساحة‭ ‬تصلح‭ ‬لإنتاج‭ ‬الغذاء،‭ ‬وكثيراً‭ ‬ما‭ ‬تحقق‭ ‬عوائد‭ ‬أفضل‭ ‬من‭ ‬الأنواع‭ ‬الأخرى‭ ‬من‭ ‬مكونات‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭.‬

هناك‭ ‬الكثير‭ ‬من‭ ‬التطور‭ ‬في‭ ‬إنتاج‭ ‬الوقود‭ ‬من‭ ‬الطحالب‭ ‬أيضاً. ‬إذ‭ ‬يطوّر‭ ‬العديد‭ ‬من‭ ‬الشركات‭ ‬أنواعا‭ ‬خاصة‭ ‬للوقود‭ ‬الحيوي،‭ ‬والتي‭ ‬ستعمل‭ ‬على‭ ‬تحسين‭ ‬الإنتاج‭ ‬وزيادة‭ ‬الكفاءة‭ ‬وتقليل‭ ‬التكلفة‭.‬

يستخدم‭ ‬البعض‭ ‬الأعشاب‭ ‬البحرية‭ ‬أيضاً‭. ‬وكذلك‭ ‬يعمل‭ ‬العلماء‭ ‬على‭ ‬مخططات‭ ‬ستكون‭ ‬قادرة‭ ‬على‭ ‬استخراج‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬من‭ ‬النفايات‭ ‬المنزلية‭ ‬ونشارة‭ ‬الخشب‭ ‬وأنواع‭ ‬النفايات‭ ‬الأخرى- ‬وهي‭ ‬خطوة‭ ‬قد‭ ‬تزيد‭ ‬بشكل‭ ‬كبير‭ ‬من‭ ‬المواد‭ ‬الصالحة‭ ‬لإنتاج‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي. ‬وقد‭ ‬يجعل‭ ‬هذا‭ ‬أنواع‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬من‭ ‬الجيل‭ ‬الثاني‭ ‬وقوداً‭ ‬حيوياً‭ ‬أرخص‭ ‬بكثير‭ ‬ويسهل‭ ‬الوصول‭ ‬إليه،‭ ‬كما‭ ‬يساعد‭ ‬على‭ ‬خفض‭ ‬الانبعاثات‭.‬


بديل من الطحالب
توصف‭ ‬الطحالب‭ ‬كخيار‭ ‬أكثر‭ ‬كفاءة‭ ‬لإنتاج‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭- ‬ولكن‭ ‬كيف‭ ‬ينتج‭ ‬ذلك؟

الوقود الحيوي

الوقود الحيوي
قد يطيل الوقود الحيوي عمر محرك سيارتك

تفاعلات‭ ‬حلوة

إنتاج الإيثانول عملية كيميائية معقدة. تحتوي الخلايا النباتية على السليلوز Cellulose والهيميسليلوز Hemicellulose واللغنين Lignin. فالأحماض والإنزيمات والمواد الكيميائية الأخرى تفكك النباتات، مما ينتج منه محلول سكري نقي يسمى السكروز Sucrose. وفي هذه المرحلة، يضيف العلماء الخميرة، ويسخن المحلول إلى ما بين 250 و300°س. وتحتوي الخميرة على إنزيم يسمى الإنفرتيز Invertase. تنشط الحرارة هذا الإنزيم، وتحول السكروز إلى غلوكوز وفركتوز Fructose. وتتحد هذه السكريات بفعل إنزيم آخر، يسمى الزيميز Zymase الذي يحولها إلى إيثانول. ومع ذلك، لا يزال هذا الإيثانول يحتوي على الكثير من الماء، لذا فإن الخطوة التالية تنطوي على الغلي. ولأن الإيثانول يغلي عند 78.3°س والماء يغلي عند 100°س، فإن الإيثانول يغلي ويتحول إلى بخار أولاً؛ فيمكن فصله عن الماء، ثم تكثيفه مرة أخرى إلى سائل واستخدامه كوقود حيوي.


تستخدم مسابقات رياضة السيارات الرفيعة المستوى الوقود الحيوي حالياً لتحسين مستوى الانبعاثات والاستدامة

السباق‭ ‬إلى‭ ‬الأمام

بطولة‭ ‬العالم‭ ‬للراليات‭ ‬World Rally Championship‭ ‬(اختصاراً: ‬البطولة‭ ‬WRC‭ ‬) هي‭ ‬مسابقة‭ ‬عالمية‭ ‬لرياضة‭ ‬السيارات،‭ ‬والتي‭ ‬تحولت‭ ‬تحولاً‭ ‬رائداً‭ ‬إلى‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬اعتباراً‭ ‬من‭ ‬موسم‭ ‬عام‭ ‬2022‭. ‬وتستخدم‭ ‬بطولة‭ ‬العالم‭ ‬للراليات‭ ‬الآن‭ ‬الجيل‭ ‬الثاني‭ ‬من‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬المصنوع‭ ‬من‭ ‬النفايات‭ ‬العضوية،‭ ‬والذي‭ ‬يدمج‭ ‬في‭ ‬الوقود‭ ‬التخليقي ‭ ‬.Synthetic ‬وتستخدم‭ ‬عملية‭ ‬الإنتاج‭ ‬الطاقة‭ ‬المتجددة‭ ‬وتنزع‭ ‬ثاني‭ ‬أكسيد‭ ‬الكربون‭ ‬من‭ ‬الغلاف‭ ‬الجوي‭ ‬بفضل‭ ‬امتصاص‭ ‬الكربون. ‬إنها‭ ‬المرة‭ ‬الأولى‭ ‬التي‭ ‬يستخدم‭ ‬فيها‭ ‬وقود‭ ‬خالٍ‭ ‬من‭ ‬المكونات‭ ‬الأحفورية‭ ‬في‭ ‬بطولة‭ ‬عالمية‭ ‬لرياضة‭ ‬السيارات. ‬ليست‭ ‬هذه‭ ‬هي‭ ‬المرة‭ ‬الوحيدة‭ ‬التي‭ ‬ترى‭ ‬فيها‭ ‬استخدام‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬في‭ ‬المواقف‭ ‬عالية‭ ‬الأداء‭ ‬أيضاً. ‬تعمل‭ ‬سيارات‭ ‬فورمولا‭ ‬وان‭ ‬Formula 1‭ ‬ حالياً‭ ‬بمزيج‭ ‬من‭ ‬الوقود‭ ‬الحيوي‭ ‬بنسبة‭ ،‬%10‭ ‬وتزيد‭ ‬صناعتي‭ ‬الطيران‭ ‬والشحن‭ ‬من‭ ‬استخدامه‭. ‬حتى‭ ‬أن‭ ‬يُستخدم‭ ‬من‭ ‬قبل‭ ‬الشركات‭ ‬الفضائية‭ ‬الناشئة‭.‬

بقلم: ‬مايك‭ ‬جينينغز‭ ‬

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى