من مخلفات زراعية إلى طاقة نظيفة
من مخلفات زراعية إلى طاقة نظيفة
إن النقاش الأكثر حدة حول الوقود الحيوي هو استخدام المحاصيل الغذائية لإنتاج الوقود؛ حيث إن هذه الممارسات تزيد المنافسة من أجل الأرض وترفع من أسعار الغذاء. لقد أثبت مشروع KACELLE المُمَوَّل من الاتحاد الأوربي -وذلك بعد عقد من الأبحاث- أن المحاصيل مثل القمح والذرة لا تحتاج بالضرورة لاستخدام الطاقة المتزايد.
وبالتزامن مع قمة الأمم المتحدة للمناخ، ومؤتمر الأحزاب الخامس عشر، تم بناء مصنع Kalundborg plant من قِبَلِ أكبر مزود للطاقة في الدنمارك Energy DONGوباستخدام تكنولوجيا الكتلة الحيوية الحاصلة على براءة الاختراع.
كان مشروع KACELLE متكامل في إخراج هذه التكنولوجيا من مرحلة البحث والتطوير إلى مستوى شبه تجاري والذي بلغ ذروته في يوليو 2013.
المُدْخَل الأساسي لمصنع Kalundborg plant هو القش، والذي يُهْدَر منه حوالي 1.5 إلى 2 مليار طن كمخلفات زراعية في أوروبا، وخلافا للجيل الأول من الكتلة الحيوية، كفول الصويا أو بذور اللفت، لا يتطلب القش مزيداً من الأراضي كي ينمو؛ حيث أثبت معهد السياسة البيئية الأوربي توفر كميات كافية لتغطية 40% من الطلب على الإيثانول في الاتحاد الأوربي بحلول عام 2020، بالإضافة إلى ما يكفي من استخدامه المعتاد كعلف وسماد.
يخبرنا هنرك مايمان –نائب رئيس شركة Dong Energy في كالدونبرج بالدانمارك- والمسؤول عن تقنية Inbicon، يخبرنا بأن "شركته تستخدم القش المتبقي من الزراعة فقط"
وجدير بالذكر أن بعض الدول خارج نطاق الاتحاد الأوربي قد استفادت من المخلفات الزراعية كمصدر للوقود. ومثال على ذلك قيام دولة ماليزيا بتوليد الطاقة عن طريق حرق مخلفات قشور النخيل وفروعه.
يتكون القش من ثلاثة أجزاء: السليلوز، واللجنين، والهيموسيلوز. حيث يُعد السيليلوز مصدر الكربون المتجدد الأكثر وفرة على كوكب الأرض، يليه اللجنين، وكلاهما يعتبر من المكونات الرئيسية لجدران الخلايا النباتية، ويعطيان الخشب قوته، وكذلك الألياف.
تقوم تقنية Inbicon الحاصلة على براءة الاختراع بتحويل هذه الكتلة الحيوية إلى سكر باستخدام عملية تُسمى الاحلال المائي الإنزيمي حيث تقوم بتحليل الكتلة بواسطة الإنزيمات.
أولاً: يُطْبَخ القش تحت ضغط عالي لفتح هيكل اللجنين الوقائي وتعريض السيليلوز للإنزيمات. بينما يكون القش جافاً جدا بشكل طبيعي فإنه يتم تقليل استهلاك الماء والطاقة للحد الأدنى. تُضاف الإنزيمات لكتلة الألياف، لتقوم بتسييل القش حتى يمكن ضخه في المخمرات التقليدية، حيث تتم تجزئة الكتلة الحيوية إلى كربوهيدرات أقل تعقيداً كالسكر.
ثم تقوم الخميرة بتحويل السكر إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون. بعد 140 ساعة من عملية التخمير، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون، وتنقيته، واستخدامه في المشروبات الغازية، واستعمالات التجميد السريع. كما يتم تقطير الإيثانول، وإضافته إلى الجازولين بدلًا من مركبات الرصاص السامة التي لها تأثيرات كبيرة ضارة على البيئة.
بهذه التقنية يمكن تحويل أربعة أطنان من الكتلة الحيوية كل ساعة، ويقدر هذا ب 5.4 مليون لتر من الإيثانول سنوياً. يُعالج مصنع Kalundborg ، 30.000 طنًأ من القش في السنة، ويُنتج إيثانول، وحبيبات لجنين، وأيضاً دبس C5 كمخرجات لعملية التصنيع.
يقول مايمان: "تحتاج الصناعة لإعطاء الأولوية للجيل الثاني من الإيثانول". ويضيف أيضاً: "الاتحاد الأوربي يعترف بهذه الأهمية، لكن مازلنا نحتاج أن نرى سوقًا حقيقية كما في الصين والبرازيل".
الخطوة التالية لفريق أبحاث KACELLE هي تحسين المدخلات، سوف تنظر المشاريع في نوع مُعدل من الخميرة تستطيع إنتاج كمية أكبر من الإيثانول. ومن المتوقع أن يوفر الوقود الحيوي نصف احتياجات البلد –الدانمارك- من الطاقة، بزيادة بنسبة 10% عن هدف المفوضية الأوربية بحلول عام 2020.
إن النقاش الأكثر حدة حول الوقود الحيوي هو استخدام المحاصيل الغذائية لإنتاج الوقود؛ حيث إن هذه الممارسات تزيد المنافسة من أجل الأرض وترفع من أسعار الغذاء. لقد أثبت مشروع KACELLE المُمَوَّل من الاتحاد الأوربي -وذلك بعد عقد من الأبحاث- أن المحاصيل مثل القمح والذرة لا تحتاج بالضرورة لاستخدام الطاقة المتزايد.
وبالتزامن مع قمة الأمم المتحدة للمناخ، ومؤتمر الأحزاب الخامس عشر، تم بناء مصنع Kalundborg plant من قِبَلِ أكبر مزود للطاقة في الدنمارك Energy DONGوباستخدام تكنولوجيا الكتلة الحيوية الحاصلة على براءة الاختراع.
كان مشروع KACELLE متكامل في إخراج هذه التكنولوجيا من مرحلة البحث والتطوير إلى مستوى شبه تجاري والذي بلغ ذروته في يوليو 2013.
المُدْخَل الأساسي لمصنع Kalundborg plant هو القش، والذي يُهْدَر منه حوالي 1.5 إلى 2 مليار طن كمخلفات زراعية في أوروبا، وخلافا للجيل الأول من الكتلة الحيوية، كفول الصويا أو بذور اللفت، لا يتطلب القش مزيداً من الأراضي كي ينمو؛ حيث أثبت معهد السياسة البيئية الأوربي توفر كميات كافية لتغطية 40% من الطلب على الإيثانول في الاتحاد الأوربي بحلول عام 2020، بالإضافة إلى ما يكفي من استخدامه المعتاد كعلف وسماد.
يخبرنا هنرك مايمان –نائب رئيس شركة Dong Energy في كالدونبرج بالدانمارك- والمسؤول عن تقنية Inbicon، يخبرنا بأن "شركته تستخدم القش المتبقي من الزراعة فقط"
وجدير بالذكر أن بعض الدول خارج نطاق الاتحاد الأوربي قد استفادت من المخلفات الزراعية كمصدر للوقود. ومثال على ذلك قيام دولة ماليزيا بتوليد الطاقة عن طريق حرق مخلفات قشور النخيل وفروعه.
يتكون القش من ثلاثة أجزاء: السليلوز، واللجنين، والهيموسيلوز. حيث يُعد السيليلوز مصدر الكربون المتجدد الأكثر وفرة على كوكب الأرض، يليه اللجنين، وكلاهما يعتبر من المكونات الرئيسية لجدران الخلايا النباتية، ويعطيان الخشب قوته، وكذلك الألياف.
تقوم تقنية Inbicon الحاصلة على براءة الاختراع بتحويل هذه الكتلة الحيوية إلى سكر باستخدام عملية تُسمى الاحلال المائي الإنزيمي حيث تقوم بتحليل الكتلة بواسطة الإنزيمات.
أولاً: يُطْبَخ القش تحت ضغط عالي لفتح هيكل اللجنين الوقائي وتعريض السيليلوز للإنزيمات. بينما يكون القش جافاً جدا بشكل طبيعي فإنه يتم تقليل استهلاك الماء والطاقة للحد الأدنى. تُضاف الإنزيمات لكتلة الألياف، لتقوم بتسييل القش حتى يمكن ضخه في المخمرات التقليدية، حيث تتم تجزئة الكتلة الحيوية إلى كربوهيدرات أقل تعقيداً كالسكر.
ثم تقوم الخميرة بتحويل السكر إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون. بعد 140 ساعة من عملية التخمير، يتم التقاط ثاني أكسيد الكربون، وتنقيته، واستخدامه في المشروبات الغازية، واستعمالات التجميد السريع. كما يتم تقطير الإيثانول، وإضافته إلى الجازولين بدلًا من مركبات الرصاص السامة التي لها تأثيرات كبيرة ضارة على البيئة.
بهذه التقنية يمكن تحويل أربعة أطنان من الكتلة الحيوية كل ساعة، ويقدر هذا ب 5.4 مليون لتر من الإيثانول سنوياً. يُعالج مصنع Kalundborg ، 30.000 طنًأ من القش في السنة، ويُنتج إيثانول، وحبيبات لجنين، وأيضاً دبس C5 كمخرجات لعملية التصنيع.
يقول مايمان: "تحتاج الصناعة لإعطاء الأولوية للجيل الثاني من الإيثانول". ويضيف أيضاً: "الاتحاد الأوربي يعترف بهذه الأهمية، لكن مازلنا نحتاج أن نرى سوقًا حقيقية كما في الصين والبرازيل".
الخطوة التالية لفريق أبحاث KACELLE هي تحسين المدخلات، سوف تنظر المشاريع في نوع مُعدل من الخميرة تستطيع إنتاج كمية أكبر من الإيثانول. ومن المتوقع أن يوفر الوقود الحيوي نصف احتياجات البلد –الدانمارك- من الطاقة، بزيادة بنسبة 10% عن هدف المفوضية الأوربية بحلول عام 2020.
الرابط مصدر المقال
