تعرف على أهم محاصيل الوقود الحيوي

عالم التكنولوجيا       ترجمة 

لطالما اُستخدم الوقود الحيوي بديلًا عن الوقود الأحفوري؛ حيث إن الوقود الحيوي منخفض الكربون يتم إنتاجه من الكتلة الحيوية، وليس من خلال العمليات الجيولوجية البطيئة للغاية المشاركة في تكوين الوقود الأحفوري.

ومن المتوقع أن يتضاعف الطلب على الوقود الحيوي في السنوات القليلة المقبلة، ويمكن أن يسمح لنا بتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري.

وهو يُعرف أيضًا باسم “محاصيل الطاقة”، ويشمل الوقود الحيوي محاصيل مثل: القمح والذرة وفول الصويا وقصب السكر، ولكن يمكن أيضًا تصنيعه باستخدام مواد النفايات. ويطلق الوقود الحيوي عند احتراقه عددًا أقل من الملوثات والغازات المسببة للاحتباس الحراري، مثل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.

وينقسم الوقود الحيوي إلى فئتين؛ هما: الكحول الحيوي والديزل الحيوي. الأول مثل الإيثانول يتم إنشاؤه من خلال التخمير؛ باستخدام الخميرة والبكتيريا لتفكيك النشويات والسكريات من الذرة والنباتات الأخرى. ويعمل العلماء أيضًا على تطوير تقنيات تسمح بصنع الكحول الحيوي بدلًا من السليلوز والهيميسليلوز، وهي المادة الليفية غير الصالحة للأكل التي تشكل الجزء الأكبر من المادة النباتية. في الواقع هناك العديد من المصافي الحيوية للإيثانول السليلوزي التجارية قيد التشغيل بالفعل.

من ناحية أخرى يتم صنع وقود الديزل الحيوي في المصافي التي تستخدم زيوتًا نباتية ودهونًا حيوانية جديدة ومستعملة، مثل شحوم الطهي المعاد تدويرها. ثم يتم معالجة هذه الزيوت بالكحول وتحويلها إلى وقود حيوي.

والآن سنلقي نظرة على بعض أهم محاصيل الوقود الحيوي:

1- الذرة

تُعتبر الذرة بشكل عام ملك الوقود الحيوي القائم على الإيثانول؛ إذ يتم تحويل الذرة الغنية بالسكر إلى إيثانول بطريقة مماثلة للتخمير. يتم طحن الحبوب وخلطها بالماء الدافئ والخميرة، وتخمر الخميرة الخليط لإنتاج الإيثانول، ثم يتم مزج هذا الإيثانول بالبنزين لاستخدامه في محركات السيارات الحالية.

يطلق هذا الخليط كمية أقل من أول أكسيد الكربون وأكسيد النيتروجين والكبريت مقارنة بالبنزين العادي ويقلل من الضباب الدخاني في المدن.

2- بذور اللفت / زيت الكانولا

يُستخدم زيت بذور اللفت لطهي الطعام والمصابيح لعدة قرون. واليوم هو مصدر مهم للديزل الحيوي، أهم أنواعها هو زيت الكانولا؛ لأنه مقارنة ببذور اللفت الأخرى يحتوي على نسبة منخفضة من حمض الأيروسيك؛ ما يجعل تناوله أكثر صحة للحيوانات والبشر.

والديزل الحيوي لا يعمل جيدًا في المناخات الباردة؛ لأن الزيوت النباتية تميل إلى أن تكون غنية بالدهون المشبعة؛ ما يسمح بتكوين بلورات الثلج في درجات حرارة منخفضة. ومن الواضح أن هذا ليس جيدًا لمحركات الاحتراق.

وزيت الكانولا منخفض في الدهون المشبعة، الأمر الذي يمنحها بوضوح ميزة في البيئات الباردة أكثر من بدائلها. وتحتوي بذور اللفت أيضًا على نسبة عالية من الزيت عند مقارنتها بمعظم النباتات؛ ما يجعلها محاصيل رائعة لصناعة الوقود.

3- قصب السكر

تعمل البرازيل بلا كلل لتقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري على مر السنين. كانت هذه الدولة الواقعة في أمريكا الجنوبية تزرع محاصيل الطاقة منذ السبعينيات كنتيجة مباشرة للحظر النفطي في الشرق الأوسط. وعندما قفزت أسعار النفط شجعت الحكومة البرازيلية مزارعيها على زراعة قصب السكر.

يُستخدم قصب السكر لإنتاج الإيثانول الحيوي، على عكس الذرة. واستثمرت البرازيل مليارات الدولارات في هذه الصناعة، لدرجة أنها الآن أرخص من البنزين.

ومن المثير للاهتمام أنه في الثمانينيات كانت معظم السيارات في البرازيل تعمل بالإيثانول، ولكن معظمها اليوم يستخدم محركات وقود مرنة. ويُعد إنتاج الإيثانول من قصب السكر أرخص بست مرات من إنتاج الذرة.

4- زيت النخيل

يتم استخراج زيت النخيل من ثمار أشجار النخيل وهو أحد أنواع وقود الديزل الحيوي الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة في السوق.

ووقود الديزل الحيوي من زيت النخيل أقل تلويثًا من البنزين أيضًا. وساعد زيت النخيل في تطوير اقتصادات ماليزيا وإندونيسيا على وجه الخصوص. ومع ذلك فإن زراعة أشجار النخيل لإنتاج وقود الديزل الحيوي في هذه البلدان أدى إلى حرق آلاف الأفدنة من الغابات المطيرة يوميًا لزراعة المحاصيل.

هذا التدمير يهدد النظام البيئي الهش ويعرض آلاف الأنواع النباتية والحيوانية للخطر.

5- نباتات الجاتروفا

هذه الحشائش السامة هي لاعب كبير في سوق الوقود الحيوي. وتنمو شجيراته بسرعة ولا تتطلب كمية كبيرة من الماء، وتحتوي بذورها على حوالي 40٪ من الزيت.

تُعد الهند حاليًا أكبر منتج للجاتروفا في العالم وتتركز صناعة وقود الديزل الحيوي على هذا المحصول، وسمح ذلك للبلاد بجلب منافع اقتصادية للمزارعين الريفيين الذين يمكنهم زراعة هذا المحصول على الأراضي الزراعية الفقيرة للغاية بالنسبة للمحاصيل الأخرى. ويمكن أن تعيش نباتات الجاتروفا لمدة 50 عامًا وتعمل بشكل جيد جدًا على الأراضي التي دمرها الجفاف والآفات.

يتم سحق بذور النبات لتحرير الزيت لإنتاج وقود الديزل الحيوي، وفي حين أن مصدر الوقود الحيوي هذا واعد إلا أنه لم يتم استغلاله حقًا بكامل إمكاناته.

6- فول الصويا

لا يستخدم فول الصويا فقط في الصلصة وأقلام التلوين والشامبو، بل يمكن أيضًا استخدام فول الصويا كمصدر للوقود. كما اتضح أن معظم وقود الديزل الحيوي في الولايات المتحدة مصنوع من فول الصويا.

يمكن للسيارات والمعدات الثقيلة وحتى الحافلات أن تعمل على وقود الديزل الحيوي الصويا النقي أو عن طريق مزج وقود الديزل الحيوي الصويا مع وقود الديزل التقليدي. وتنص الأكاديمية الوطنية للعلوم على أن ديزل فول الصويا ينتج طاقة أكثر من إيثانول الذرة.

يمكن أن ينتج واحد بوشل واحد من فول الصويا 5.68 لتر (حوالي 1.5 جالون) من وقود الديزل الحيوي. ومع ذلك بينما يحتوي فول الصويا على نسبة زيت تبلغ حوالي 20٪، فإن أنواع الوقود الأخرى، مثل بذور الكانولا وبذور عباد الشمس، لديها ضعف ذلك بنسبة 40٪ و 43٪ على التوالي.

7- Switchgrass

هذا النبات لديه أكبر إمكانات لعلاج إدماننا على استخدام الوقود الأحفوري. وعلى عكس الذرة يحتوي على شكل من أشكال السليلوز يستخدم طاقة أقل للتحويل إلى الإيثانول مقارنةً بمعالجة الوقود الأحفوري.

يحتوي إيثانول السليلوز من Switchgrass على طاقة أكثر من إيثانول الذرة. وعلى الرغم من عدم وجود مزارع كبيرة لهذا المحصول حاليًا يعمل العلماء حاليًا على طرق لاستغلال هذا النبات في المستقبل.

وقام باحثون في جامعة أوبورن في ألاباما بتنمية قطع أرض اختبارية للنبات لإنتاج 15 طنًا من الكتلة الحيوية لكل فدان، ويُعتقد أن كل فدان من المحصول سيسمح بإنتاج 4350 لترًا من الإيثانول يوميًا!

وعلى عكس محاصيل الوقود الحيوي الأخرى ينمو العشب في التربة الفقيرة على أرض لا تُستخدم عادة للزراعة؛ لذلك لا يتم أخذ أراضي المحاصيل بعيدًا عن إنتاج الغذاء. ولأنها معمرة يستطيع المزارعون زراعتها مرة واحدة فقط؛ ما يعني بذل جهد أقل للزراعة.

في النهاية هذه ليست سوى بعض من أهم أنواع الوقود الحيوي التي يتم زراعتها وحصادها حول الكوكب. هناك أيضًا عدد قليل من المحاصيل الناشئة التي يمكن أن تأخذ مكانها بين هذه الأمثلة، لكن الوقت سيخبرنا ما إذا كان سيتم تسويق هذه الأنواع من الوقود الحيوي المحتمل أم لا.

اقرأ أيضًا:

كندا تُمول 5 مشاريع زراعية تساعد في الحد من استخدام البلاستيك