استخدام الإيثانول كوقود
تعد الكتلة الحيوية المصدر الرئيسي للطاقة في العالم منذ قديم الأزل، ولقد تطورت الآن لتصبح مصدرًا بديلًا للطاقة ومثيرًا للاهتمام.
ويعتبر مصطلح الكتلة الحيوية مصطلحًا عامًا لوصف أي نوع من المواد البيولوجية التي يمكن تحويلها إلى طاقة مفيدة.
فالكتلة الحيوية هي الطاقة المتجددة، حيث يتم إنتاجها من خلال الكائنات الحية مثل المواد الغذائية أو الخضروات أو النفايات التي تنتجها الكائنات الحية.
تعتبر الكتلة الحيوية مصدرًا هائلًا، وكذلك يعد تحويل هذه المواد الشائعة إلى نفايات، ومن ثم إلى أشكال أخرى من الوقود الحيوي مجال مثير للاهتمام. في الأساس أي وقود تم إنتاجه من الكتلة الحيوية يمكن أن يطلق عليه "الوقود الحيوي"، واليوم يعتبر الوقود الحيوي هو أكثر أنواع الوقود استخدامًا وأصبح المصدر الرئيسي للطاقة في العديد من البلدان.
فكيف يتم استخدام الكتلة الحيوية كوقود؟
الكتلة الحيوية هي مادة عضوية لأنها تأتي من الكائنات الحية مثل الوقود الحفرى المستمد من الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي، حيث يتم تكوينهم في التربة من النباتات الميتة أو بقايا الحيوانات. يمكن استخدام الكتلة الحيوية لإنتاج أشكال مختلفة من الطاقة مثل الحرارة والكهرباء ووقود النقل خصوصًا في إنتاج الوقود السائل مثل الإيثانول والديزل الحيوي.
وتعتبر الكتلة الحيوية هى أكثر أنواع الوقود استخدامًا، والطاقة البديلة المثيرة للغاية خصوصًا الجيل الثاني من الوقود الحيوي. يوجد العديد من الأنواع المختلفة للوقود الحيوي، ولكن يتكون الوقود الحيوي السائل من أي نوع من السوائل المستمدة من الكتلة الحيويّة التي يمكن استخدامها كوقود.
النوعان الرئيسيان للوقود الحيوي:
وقود الديزل الحيوي وهو الوقود المستمد من الزيوت النباتية بدلًا من النفط
وقود الإيثانول (الوقود الكحولي) -الوقود المستمد من الذرة والحبوب والمادة النباتية الأخرى ويمكن مزجه معه أو استبداله بالبنزين-، حيث يستطيع المزارعون تحويل المحاصيل الفائضة إلى وقود.
أهمية وقود الإيثانول (الوقود الكحولي):
الإيثانول (C2H5OH) هو المحور الرئيسي للبحث العلمي، والذي يعرف أيضًا باسم الكحول الإيثيلي وهو نفس نوع الكحول بالمشروبات الكحولية، كما أنه نوع من الوقود الحيوي يعتمد على الكحول ويمكن إنتاجه من مصادر متجددة مثل الذرة وبذور الزيت والبطاطا ومحاصيل النشاء وقصب السكر، ويتم استخراج الوقود الحيوي القائم على الإيثانول من الذرة.
يعتبر الوقود الحيوي القائم على الإيثانول هو البديل الرئيسي للوقود الحفرى للسيارات، حيث يتم استخدامه في تشغيل السيارات ومحركات الطاقة، إما من تلقاء نفسها أو خلطها بالبنزين أو غيره من أنواع الوقود. ويعد الإيثانول المستخدم كوقود هو أكثر أنواع الكحول الحيوي شيوعًا التي يمكن استخدامها لمحركات الطاقة، وهناك اهتمام متزايد لاستخدام الإيثانول بدلًا من البنزين كمصدر مهم لوقود السيارات. يخلط البنزين مع الإيثانول لتكوين وقود يسمى بالغازول.
كما يصنف الايثانول على أنه "الأكسجين"، مما يعني أنه يزيد من محتوى الأكسجين في الوقود الذي يتم مزجه في العمل أكثر مثل داعم الاوكتان، وعندما يستخدم الايثانول كوقود لمحركات السيارات الكهربائية بدلًا من البنزين، يجب أن تكون المحركات مجهزة خصيصًا للتشغيل على خليط الغاز الجديد، كما أن محرك السيارات التي يغذيها الايثانول يحتاج إلى معدلات ضغط أعلى.
يتحرق الايثانول بشكل أكثر نظافة من البنزين فهو ينتج عددًا أقل من ملوثات الهواء مما يجعل المحركات التي تعمل بالإيثانول تدوم لفتره أطول وتعمل بسلاسة أكثر، حيث إن ما يخرج من أنبوب العادم (الشكمان) هو بخار الماء ومعدل منخفض من ثاني أكسيد الكربون فقط .
واليوم، تقوم شركات السيارات الكبرى بإنتاج السيارات التي تعمل بالإيثانول، وتقوم محطات الغاز بإنشاء محطات وقود الايثانول، كما أن استخدام الايثانول كوقود لمركبتنا هو بالتاكيد في تزايد مستمر، لأن استخدام الإيثانول كوقود يزود من طاقة السيارة تصل إلى 20% زيادة فى عدد الأميال التي تقطعها السيارة التي تعمل بالبنزين وحده.
هل يعد الإيثانول بديلًا للطاقة عن الوقود الحفري؟
نعم، فهو قابل للنمو محليًا مع توليفات من البنزين والكحول التي يتم تحديدها من قبل الاختصارات التي تجمع بين الحرف "E" (للإيثانول) مع وجود عدد يشير إلى النسبة المئوية للإيثانول في الخليط.
على سبيل المثال:
الأكثر شعبية هي: E10 والتى تحتوي على 10 في المئة من الإيثانول و 90 في المئة من البنزين، E5 يحتوي على 5 في المئة من الإيثانول و 95 في المئة من البنزين، وأكثر ثراءً في خليط الإيثانول هو E85 والذى يحتوي على 85 في المئة من الإيثانول و 15 في المئة فقط من البنزين.
واحدة من مزايا الايثانول هي أنه قابل للتحلل الحيوي لأنه مصنوع من العناصر الطبيعية، وذلك إذا قمت بسكبه عن طريق الخطأ، فإنه لن يكون ضارًا عليك أو على البيئة. ومن عيوبه هو أن إنتاج الايثانول يتطلب أعدادًا كبيرة من المحاصيل لإنتاج الكمية المطلوبه من وقود الايثانول. وأهم نتيجة لإنتاج الوقود الحيوى وإنتاج الكتلة الحيوية لأغراض الطاقة هي استخدام الأراضي الزراعية، التي تعتبر موردًا نادرًا في الكوكب.
تبلغ النسبة الفعلية للمحاصيل نسبة إلى الإيثانول حوالي 100: 1 تقريبًا. لذلك يحتاج المزارعون والمنتجون إلى المزيد من الأراضي لزراعة محاصيل الطاقة من الوقود الحيوي وأرض أقل للمحاصيل الغذائية. كما يمكن استخدام الكتلة الحيوية الناتجة من الكائنات الحية مثل نفايات الكائنات الحية لإنتاج الوقود الحيوي. وبعد كل ما قيل لا يمكننا استبعاد حقيقة أن وقود الايثانول لا يزال واحدًا من أفضل الخيارات الممكنة في البحث عن مصادر بديله للوقود.
وهناك العديد من استخدامات الايثانول كوقود لأنه بديل قيم جدًا للوقود الحفرى، فإنه ببساطة يحتاج إلى تنظيم أفضل. ومن خلال الموازنة السليمة لموارد الذرة بين احتياجاتنا من الغذاء والوقود، سيكون لدينا بديل طويل الأجل ومستدام للوقود الحفري.
إن الوقود الحيوي وخاصة استخدام الإيثانول كوقود هو مستوي على من الإمكانات لأنه سيكون له تأثير حقيقي في الحد من اعتمادنا على النفط الأجنبي لاستهلاك البنزين، والتي هي عنصر أساسي في إدماننا للنفط، وينتشر الطلب العالمي على النفط باستخدام الإيثانول والديزل الحيوي سينتشر أيضًا.
ويعتبر مصطلح الكتلة الحيوية مصطلحًا عامًا لوصف أي نوع من المواد البيولوجية التي يمكن تحويلها إلى طاقة مفيدة.
فالكتلة الحيوية هي الطاقة المتجددة، حيث يتم إنتاجها من خلال الكائنات الحية مثل المواد الغذائية أو الخضروات أو النفايات التي تنتجها الكائنات الحية.
تعتبر الكتلة الحيوية مصدرًا هائلًا، وكذلك يعد تحويل هذه المواد الشائعة إلى نفايات، ومن ثم إلى أشكال أخرى من الوقود الحيوي مجال مثير للاهتمام. في الأساس أي وقود تم إنتاجه من الكتلة الحيوية يمكن أن يطلق عليه "الوقود الحيوي"، واليوم يعتبر الوقود الحيوي هو أكثر أنواع الوقود استخدامًا وأصبح المصدر الرئيسي للطاقة في العديد من البلدان.
فكيف يتم استخدام الكتلة الحيوية كوقود؟
الكتلة الحيوية هي مادة عضوية لأنها تأتي من الكائنات الحية مثل الوقود الحفرى المستمد من الفحم أو النفط أو الغاز الطبيعي، حيث يتم تكوينهم في التربة من النباتات الميتة أو بقايا الحيوانات. يمكن استخدام الكتلة الحيوية لإنتاج أشكال مختلفة من الطاقة مثل الحرارة والكهرباء ووقود النقل خصوصًا في إنتاج الوقود السائل مثل الإيثانول والديزل الحيوي.
وتعتبر الكتلة الحيوية هى أكثر أنواع الوقود استخدامًا، والطاقة البديلة المثيرة للغاية خصوصًا الجيل الثاني من الوقود الحيوي. يوجد العديد من الأنواع المختلفة للوقود الحيوي، ولكن يتكون الوقود الحيوي السائل من أي نوع من السوائل المستمدة من الكتلة الحيويّة التي يمكن استخدامها كوقود.
النوعان الرئيسيان للوقود الحيوي:
وقود الديزل الحيوي وهو الوقود المستمد من الزيوت النباتية بدلًا من النفط
وقود الإيثانول (الوقود الكحولي) -الوقود المستمد من الذرة والحبوب والمادة النباتية الأخرى ويمكن مزجه معه أو استبداله بالبنزين-، حيث يستطيع المزارعون تحويل المحاصيل الفائضة إلى وقود.
أهمية وقود الإيثانول (الوقود الكحولي):
الإيثانول (C2H5OH) هو المحور الرئيسي للبحث العلمي، والذي يعرف أيضًا باسم الكحول الإيثيلي وهو نفس نوع الكحول بالمشروبات الكحولية، كما أنه نوع من الوقود الحيوي يعتمد على الكحول ويمكن إنتاجه من مصادر متجددة مثل الذرة وبذور الزيت والبطاطا ومحاصيل النشاء وقصب السكر، ويتم استخراج الوقود الحيوي القائم على الإيثانول من الذرة.
يعتبر الوقود الحيوي القائم على الإيثانول هو البديل الرئيسي للوقود الحفرى للسيارات، حيث يتم استخدامه في تشغيل السيارات ومحركات الطاقة، إما من تلقاء نفسها أو خلطها بالبنزين أو غيره من أنواع الوقود. ويعد الإيثانول المستخدم كوقود هو أكثر أنواع الكحول الحيوي شيوعًا التي يمكن استخدامها لمحركات الطاقة، وهناك اهتمام متزايد لاستخدام الإيثانول بدلًا من البنزين كمصدر مهم لوقود السيارات. يخلط البنزين مع الإيثانول لتكوين وقود يسمى بالغازول.
كما يصنف الايثانول على أنه "الأكسجين"، مما يعني أنه يزيد من محتوى الأكسجين في الوقود الذي يتم مزجه في العمل أكثر مثل داعم الاوكتان، وعندما يستخدم الايثانول كوقود لمحركات السيارات الكهربائية بدلًا من البنزين، يجب أن تكون المحركات مجهزة خصيصًا للتشغيل على خليط الغاز الجديد، كما أن محرك السيارات التي يغذيها الايثانول يحتاج إلى معدلات ضغط أعلى.
يتحرق الايثانول بشكل أكثر نظافة من البنزين فهو ينتج عددًا أقل من ملوثات الهواء مما يجعل المحركات التي تعمل بالإيثانول تدوم لفتره أطول وتعمل بسلاسة أكثر، حيث إن ما يخرج من أنبوب العادم (الشكمان) هو بخار الماء ومعدل منخفض من ثاني أكسيد الكربون فقط .
واليوم، تقوم شركات السيارات الكبرى بإنتاج السيارات التي تعمل بالإيثانول، وتقوم محطات الغاز بإنشاء محطات وقود الايثانول، كما أن استخدام الايثانول كوقود لمركبتنا هو بالتاكيد في تزايد مستمر، لأن استخدام الإيثانول كوقود يزود من طاقة السيارة تصل إلى 20% زيادة فى عدد الأميال التي تقطعها السيارة التي تعمل بالبنزين وحده.
هل يعد الإيثانول بديلًا للطاقة عن الوقود الحفري؟
نعم، فهو قابل للنمو محليًا مع توليفات من البنزين والكحول التي يتم تحديدها من قبل الاختصارات التي تجمع بين الحرف "E" (للإيثانول) مع وجود عدد يشير إلى النسبة المئوية للإيثانول في الخليط.
على سبيل المثال:
الأكثر شعبية هي: E10 والتى تحتوي على 10 في المئة من الإيثانول و 90 في المئة من البنزين، E5 يحتوي على 5 في المئة من الإيثانول و 95 في المئة من البنزين، وأكثر ثراءً في خليط الإيثانول هو E85 والذى يحتوي على 85 في المئة من الإيثانول و 15 في المئة فقط من البنزين.
واحدة من مزايا الايثانول هي أنه قابل للتحلل الحيوي لأنه مصنوع من العناصر الطبيعية، وذلك إذا قمت بسكبه عن طريق الخطأ، فإنه لن يكون ضارًا عليك أو على البيئة. ومن عيوبه هو أن إنتاج الايثانول يتطلب أعدادًا كبيرة من المحاصيل لإنتاج الكمية المطلوبه من وقود الايثانول. وأهم نتيجة لإنتاج الوقود الحيوى وإنتاج الكتلة الحيوية لأغراض الطاقة هي استخدام الأراضي الزراعية، التي تعتبر موردًا نادرًا في الكوكب.
تبلغ النسبة الفعلية للمحاصيل نسبة إلى الإيثانول حوالي 100: 1 تقريبًا. لذلك يحتاج المزارعون والمنتجون إلى المزيد من الأراضي لزراعة محاصيل الطاقة من الوقود الحيوي وأرض أقل للمحاصيل الغذائية. كما يمكن استخدام الكتلة الحيوية الناتجة من الكائنات الحية مثل نفايات الكائنات الحية لإنتاج الوقود الحيوي. وبعد كل ما قيل لا يمكننا استبعاد حقيقة أن وقود الايثانول لا يزال واحدًا من أفضل الخيارات الممكنة في البحث عن مصادر بديله للوقود.
وهناك العديد من استخدامات الايثانول كوقود لأنه بديل قيم جدًا للوقود الحفرى، فإنه ببساطة يحتاج إلى تنظيم أفضل. ومن خلال الموازنة السليمة لموارد الذرة بين احتياجاتنا من الغذاء والوقود، سيكون لدينا بديل طويل الأجل ومستدام للوقود الحفري.
إن الوقود الحيوي وخاصة استخدام الإيثانول كوقود هو مستوي على من الإمكانات لأنه سيكون له تأثير حقيقي في الحد من اعتمادنا على النفط الأجنبي لاستهلاك البنزين، والتي هي عنصر أساسي في إدماننا للنفط، وينتشر الطلب العالمي على النفط باستخدام الإيثانول والديزل الحيوي سينتشر أيضًا.
الرابط مصدر المقال
