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.
تنتج البرازيل والولايات
المتحدة 87% من
الإيثانول في العالم.
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
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.
توصف الطحالب كخيار أكثر كفاءة لإنتاج الوقود الحيوي- ولكن كيف ينتج ذلك؟
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.
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.
