كوبا والوقود الأحفوري
كوبا مثل بقية الدول فى مصادر الوقود الأحفورى وقد استخدمت الكتلة الحيوية لتحسين عمليتها الصناعية عبر العقود، وقد عملت مؤخرًا على تطوير الكفاءة وزيادة هذه النباتات التي تلعب دورًا فى توليد الطاقة. وتدعم الأعمال الزراعية مثل قصب السكر الاقتصاد الكوبى منذ عقود، وفى الوقت الحالى تلعب دورًا مهمًا فى التطور السريع ونمو السوق الداخلى والخارجى للبلاد. وتشكل الكتلة الحيوية لقصب السكر مصدرًا عاليًا للطاقة ذات القيمة المتوسطة والعالية، إذ أن كوبا بلدًا زراعيًا لديها صناعة قصب السكر التي تولد ملايين الأطنان سنويًا من المخلفات ذات القيمة العالية للطاقة وكانت صناعة السكر قوية فيما مضى فكانت قادرة على إنتاج يصل إلى 8 ملايين طن من السكر سنويًا وقد وصلت إلى أدنى مستوى لها فى موسم 2009-2010 وذلك عندما انخفض إنتاج السكر إلى 101 مليون طن وهو أقل مستوى وصل إلية منذ105 سنة، ولكن بدأ الوضع فى التحسن فقد اتخذت الإدارة الكوبية بعض التدابير الهامة لتعزيز الكفاءة وزيادة الإنتاج النقل والتوزيع والاستهلاك. ويشكل قصب السكر المادة الليفية التي تبقى بعد سحق القصب لاستخلاص العصير، والتي تتكون كيميائيًا من:
السليلوز:45%_-55%
هيمسليلوز:20%_25%
الليجنين:18%-24%
الرماد:1%_4%
الشموع:1%
التوليد المشترك فى صناعة السكر الكوبى
بدأ التوليد المشترك للطاقة (وهو مصطلح يستخدم للبلدان المنتجة للحرارة والطاقة المشتركة فى موريشيوش وهاواى) بداية من 1926_-1927 حيث يأتى 26%من إنتاج موريشيوش و 10% من إنتاج هاواى فى توليد الكهرباء من مصانع السكر. إن توليد المشترك للطاقة هو أيضًا أساس كفاءة توليد الطاقة وصناعة السكر فى كوبا. وقد تم استخدام مبدأ التوليد المشترك للطاقة منذ بداية القرن العشرين على سبيل المثال ففى عام 1911 تم تركيب محطة لتوليد الطاقة ذات قدرة كافية لتلبية احتياجات المصنع فى الطاقة وتوليد الطاقة الزائدة للمستهلكين. يوجد اليوم 185 غلاف يعمل بالغلايات فى 65 مصنع فى جميع أنحاء البلاد تبلغ 53201 ميجا وات وجميع مصانع السكر تعمل تحت مبدأ التوليد المشترك.
يعد تشغيل المراحل البخارية المستخدمة في توليد البخار ويعد حاليًا أهم مصدر للملوثات في صناعة قصب السكر الكوبي ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بعدة عوامل مثل خصائص القصب بما في ذلك الرطوبة ومحتوى الرماد وعمليات معالجة تفل (بقايا) قصب السكر وخصائص الفرن / المرجل وكذلك نوع نظام الاحتراق المستخدم ويعتبر الملوثات الأولية المنبعثة من صناعة معالجة قصب السكر من أهمها الجسيمات منتجات الاحتراق والمركبات العضوية المتطايرة وتشمل منتجات الاحتراق أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت. في الواقع، لا توجد أنظمة وتقنيات معالجة مثبتة في مصانع السكر الكوبية.
السيطرة على الانبعاثات الغازية يكتسب هذا الموضوع مزيدًا من الاهتمام نظرًا للوائح البيئية الصادرة حديثًا. ومن الضرورة أن يقال أن مزارع قصب السكر قد تعمل كمواد ماصة فعالة، حيث يمكنها امتصاص كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وتحويلها إلى أكسجين مما أدى إلى ما يسمى بـ"تأثير الغابات" و ذلك اسنادًا للحسابات أن 1 هكتار من قصب السكر يمكن أن تمتص أكثر من 60 طنَا من ثاني أكسيد الكربون وتنتج ما يقرب من 40 طنًا من الأكسجين النقي ويعتبر احتراق تفل القصب صديقًا للبيئة لأنه يحتوي على انبعاثات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون إن ثاني أكسيد الكربون المنتج أثناء احتراق القصب هو نفس الكمية التي يمتصها قصب السكر عندما ينمو مما يعني وجود توازن بيئي بين جيل ثاني أكسيد الكربون واستخدامه أي يتم تدوير ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى ليتم إصلاحه من خلال عملية التمثيل الضوئي في المحصول التالي فيعتبر التوليد المشترك القائم على الثقل اليوم أحد المزايا الرئيسية لصناعة قصب السكر الكوبية لاسيما في ضوء تغيرات الطاقة في جميع أنحاء العالم والحاجة إلي تعزيز مزيج القوة الكوبية اليوم هذه الصناعة هي دعم ذاتي من وجهة نظر الطاقة ولكن مساهمتها في الطاقة لا تكفي لمواجهة الطلبات المستقبلية من القطاعات الديناميكية الأخرى مثل البناء ولذلك، تظل الحاجة إلي مواصلة تحسينه وزيادة استخدامه في مجالات أخرى من اقتصاد البلد.
وتعتبر كوبا البلد الذي يتمتع بأعلي إمكانيات لاستخدام قصب السكر في توازنها لإنتاج الطاقة وصولًا إلي قيمة عالية 25% وفقا لدراسة عام 2004 التي أتمتها the World Alliance for Decentralized Energy (WADE).
خلط الكتلة الحيوية
كما ذكر أعلاه ففي السنوات الأخيرة تمت دراسة العديد من مخلفات الكتلة الحيوية أو تقييمها من أجل استخدامها وحدها أو مختلطة مع قصب السكر كوقود للتوليد المشترك في مصانع السكر الكوبية. نبات المرابو يعتبرمن أهم مصادر الكتلة الحيوية، هذه الشجيرة الخشبية تعتبر وباء في كوبا وذلك لأن لديها متوسط القيمة الحرارية الصافية 15,700 kJ/kg. وهذا يعتبر أكثر من متوسط قيمة قصب السكر بحوالي 2.1 ضعف وقد أظهرت العديد من الدراسات أن معدل توليد البخار لمصنع السكر الكوبي سيزيد بمقدار ثلاث اضعاف لو أن نباتات الماربو استخدم كنبات أساسي للوقود مقارنتا باستخدام نفس الظروف التشغيلية لقصب السكر.
في الآونة الأخيرة، توصلت التقارير أن خلط الكتلة الحيوية لنبات الماربو مع تفل قصب السكر لجعلهم مزيج يساعد علي التخلص من العديد من المشاكل التشغيلية أثناء الاحتراق في الغلاية مثل مشاكل ترسب وتخفيض كفاءة الاحتراق وزيادة ضغط الوقود. العديد من مصادر الكتلة الحيوية الأخرى يتم استخدام أو دراستها كمضافات للوقود لتفل قصب السكر في مصانع سكر في جميع أنحاء البلاد والأكثر أهمية هو قشر الرز (NHV ~14,000 kJ/kg) وقش قصب السكر (13,000 kJ/kg). وأخيرًا استخدام الزيوت كوقود وحمأة الزيت في الغلايات التي تعمل بالغاز أظهرت نتائج واعدة حتي الآن حيث أظهرت بعض التقارير أن استخدام خليط الوقود يتكون من 35% زيت الحمأة و 65% زيت الوقود سوف يؤدي إلي توفير ما بين 30% و 38 % من حيث نفقات الوقود دون التأثير بشكل كبير على العديد من القضايا الهامة مثل معدل توليد البخار وانبعاثات الملوثات والكفاءة الحرارية للغلايات و يتم الحصول على حمأة الزيت بواسطة عملية تسمي الطرد المركزي باستخدام زيت الوقود "الخام" غير المعالج وذلك قبل حرقه في محطات الوقود الحفري.
الانبعاثات من صناعة قصب السكر الكوبي
إن حرق قصب السكر قبل عمليات الحصاد من أهم مصادر الملوثات الغازية الموجودة في صناعة قصب السكر وأيضًا عمليات التخمير في معامل التقطير وعمل الغلايات التي تعمل بالغاز لإنتاج البخار ولذلك يحظر في كوبا ممارسة حرق قصب السكر قبل حصاده لتاثيرها البيئي السلبي، وعلى الرغم من أن هذه الممارسة قد انخفضت إلى 10% فهي لا تزال تحدث في بعض المناطق إما عن طريق الصدفة أو بسبب الإهمال.
فحرق حقل قصب السكر كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، مع تقديرات متفاوتة من 2,600 kg to 4,500 kg CO[sub]2[/sub]/hectare. يتم إنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون الغازي في معامل التقطير التقليدية أثناء عمليات التخمير الكحولية حيث إنتاج المقطر الكوبي النموذجي الذي ينتج 600 هكتوليتر من الإيثانول في اليوم حوالي 45 طنًا من ثاني أكسيد الكربون من أجل ذلك يمكننا استرجاع واستخدام ثاني اكسيد الكربون في العديد من التطبيقات الصناعية ولكن في كوبا، هناك عدد قليل جدًا من مصانع التقطير التي تسترجعه وأيضًا بكميات صغيرة جدًا ومن ثم يتم تحرير الجزء الأكبر للهواء.
السليلوز:45%_-55%
هيمسليلوز:20%_25%
الليجنين:18%-24%
الرماد:1%_4%
الشموع:1%
التوليد المشترك فى صناعة السكر الكوبى
بدأ التوليد المشترك للطاقة (وهو مصطلح يستخدم للبلدان المنتجة للحرارة والطاقة المشتركة فى موريشيوش وهاواى) بداية من 1926_-1927 حيث يأتى 26%من إنتاج موريشيوش و 10% من إنتاج هاواى فى توليد الكهرباء من مصانع السكر. إن توليد المشترك للطاقة هو أيضًا أساس كفاءة توليد الطاقة وصناعة السكر فى كوبا. وقد تم استخدام مبدأ التوليد المشترك للطاقة منذ بداية القرن العشرين على سبيل المثال ففى عام 1911 تم تركيب محطة لتوليد الطاقة ذات قدرة كافية لتلبية احتياجات المصنع فى الطاقة وتوليد الطاقة الزائدة للمستهلكين. يوجد اليوم 185 غلاف يعمل بالغلايات فى 65 مصنع فى جميع أنحاء البلاد تبلغ 53201 ميجا وات وجميع مصانع السكر تعمل تحت مبدأ التوليد المشترك.
يعد تشغيل المراحل البخارية المستخدمة في توليد البخار ويعد حاليًا أهم مصدر للملوثات في صناعة قصب السكر الكوبي ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بعدة عوامل مثل خصائص القصب بما في ذلك الرطوبة ومحتوى الرماد وعمليات معالجة تفل (بقايا) قصب السكر وخصائص الفرن / المرجل وكذلك نوع نظام الاحتراق المستخدم ويعتبر الملوثات الأولية المنبعثة من صناعة معالجة قصب السكر من أهمها الجسيمات منتجات الاحتراق والمركبات العضوية المتطايرة وتشمل منتجات الاحتراق أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت. في الواقع، لا توجد أنظمة وتقنيات معالجة مثبتة في مصانع السكر الكوبية.
السيطرة على الانبعاثات الغازية يكتسب هذا الموضوع مزيدًا من الاهتمام نظرًا للوائح البيئية الصادرة حديثًا. ومن الضرورة أن يقال أن مزارع قصب السكر قد تعمل كمواد ماصة فعالة، حيث يمكنها امتصاص كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون وتحويلها إلى أكسجين مما أدى إلى ما يسمى بـ"تأثير الغابات" و ذلك اسنادًا للحسابات أن 1 هكتار من قصب السكر يمكن أن تمتص أكثر من 60 طنَا من ثاني أكسيد الكربون وتنتج ما يقرب من 40 طنًا من الأكسجين النقي ويعتبر احتراق تفل القصب صديقًا للبيئة لأنه يحتوي على انبعاثات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون إن ثاني أكسيد الكربون المنتج أثناء احتراق القصب هو نفس الكمية التي يمتصها قصب السكر عندما ينمو مما يعني وجود توازن بيئي بين جيل ثاني أكسيد الكربون واستخدامه أي يتم تدوير ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى ليتم إصلاحه من خلال عملية التمثيل الضوئي في المحصول التالي فيعتبر التوليد المشترك القائم على الثقل اليوم أحد المزايا الرئيسية لصناعة قصب السكر الكوبية لاسيما في ضوء تغيرات الطاقة في جميع أنحاء العالم والحاجة إلي تعزيز مزيج القوة الكوبية اليوم هذه الصناعة هي دعم ذاتي من وجهة نظر الطاقة ولكن مساهمتها في الطاقة لا تكفي لمواجهة الطلبات المستقبلية من القطاعات الديناميكية الأخرى مثل البناء ولذلك، تظل الحاجة إلي مواصلة تحسينه وزيادة استخدامه في مجالات أخرى من اقتصاد البلد.
وتعتبر كوبا البلد الذي يتمتع بأعلي إمكانيات لاستخدام قصب السكر في توازنها لإنتاج الطاقة وصولًا إلي قيمة عالية 25% وفقا لدراسة عام 2004 التي أتمتها the World Alliance for Decentralized Energy (WADE).
خلط الكتلة الحيوية
كما ذكر أعلاه ففي السنوات الأخيرة تمت دراسة العديد من مخلفات الكتلة الحيوية أو تقييمها من أجل استخدامها وحدها أو مختلطة مع قصب السكر كوقود للتوليد المشترك في مصانع السكر الكوبية. نبات المرابو يعتبرمن أهم مصادر الكتلة الحيوية، هذه الشجيرة الخشبية تعتبر وباء في كوبا وذلك لأن لديها متوسط القيمة الحرارية الصافية 15,700 kJ/kg. وهذا يعتبر أكثر من متوسط قيمة قصب السكر بحوالي 2.1 ضعف وقد أظهرت العديد من الدراسات أن معدل توليد البخار لمصنع السكر الكوبي سيزيد بمقدار ثلاث اضعاف لو أن نباتات الماربو استخدم كنبات أساسي للوقود مقارنتا باستخدام نفس الظروف التشغيلية لقصب السكر.
في الآونة الأخيرة، توصلت التقارير أن خلط الكتلة الحيوية لنبات الماربو مع تفل قصب السكر لجعلهم مزيج يساعد علي التخلص من العديد من المشاكل التشغيلية أثناء الاحتراق في الغلاية مثل مشاكل ترسب وتخفيض كفاءة الاحتراق وزيادة ضغط الوقود. العديد من مصادر الكتلة الحيوية الأخرى يتم استخدام أو دراستها كمضافات للوقود لتفل قصب السكر في مصانع سكر في جميع أنحاء البلاد والأكثر أهمية هو قشر الرز (NHV ~14,000 kJ/kg) وقش قصب السكر (13,000 kJ/kg). وأخيرًا استخدام الزيوت كوقود وحمأة الزيت في الغلايات التي تعمل بالغاز أظهرت نتائج واعدة حتي الآن حيث أظهرت بعض التقارير أن استخدام خليط الوقود يتكون من 35% زيت الحمأة و 65% زيت الوقود سوف يؤدي إلي توفير ما بين 30% و 38 % من حيث نفقات الوقود دون التأثير بشكل كبير على العديد من القضايا الهامة مثل معدل توليد البخار وانبعاثات الملوثات والكفاءة الحرارية للغلايات و يتم الحصول على حمأة الزيت بواسطة عملية تسمي الطرد المركزي باستخدام زيت الوقود "الخام" غير المعالج وذلك قبل حرقه في محطات الوقود الحفري.
الانبعاثات من صناعة قصب السكر الكوبي
إن حرق قصب السكر قبل عمليات الحصاد من أهم مصادر الملوثات الغازية الموجودة في صناعة قصب السكر وأيضًا عمليات التخمير في معامل التقطير وعمل الغلايات التي تعمل بالغاز لإنتاج البخار ولذلك يحظر في كوبا ممارسة حرق قصب السكر قبل حصاده لتاثيرها البيئي السلبي، وعلى الرغم من أن هذه الممارسة قد انخفضت إلى 10% فهي لا تزال تحدث في بعض المناطق إما عن طريق الصدفة أو بسبب الإهمال.
فحرق حقل قصب السكر كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون، مع تقديرات متفاوتة من 2,600 kg to 4,500 kg CO[sub]2[/sub]/hectare. يتم إنتاج كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون الغازي في معامل التقطير التقليدية أثناء عمليات التخمير الكحولية حيث إنتاج المقطر الكوبي النموذجي الذي ينتج 600 هكتوليتر من الإيثانول في اليوم حوالي 45 طنًا من ثاني أكسيد الكربون من أجل ذلك يمكننا استرجاع واستخدام ثاني اكسيد الكربون في العديد من التطبيقات الصناعية ولكن في كوبا، هناك عدد قليل جدًا من مصانع التقطير التي تسترجعه وأيضًا بكميات صغيرة جدًا ومن ثم يتم تحرير الجزء الأكبر للهواء.
الرابط مصدر المقال
