هناك أنواع مختلفة من الوقود الحيوي التي تأتي من المواد الخام التي يمكن تجديدها. اليوم سوف نتحدث عنه الوقود الحيوي السليلوزي. يأتي هذا النوع من الوقود من المخلفات الزراعية والخشب والأعشاب سريعة النمو التي يمكن تحويلها إلى مجموعة متنوعة من الوقود الحيوي بما في ذلك وقود الطائرات.
سنقوم في هذه المقالة بشرح ماهية أنواع الوقود الحيوي السليلوزي وما هي خصائصه.
ما هي أنواع الوقود الحيوي السليلوزي
بالنسبة لمجتمع اليوم ، يجب أن يكون واضحًا أنه يتعين علينا الخروج من مجال النفط. يشكل الاعتماد على هذا الوقود الأحفوري مخاطر لا تطاق على الأمن الوطني أو الاقتصادي أو البيئي. ومع ذلك ، فإن النموذج الاقتصادي الحالي لا يوقف استخدام هذه الوقود الأحفوري. من أجل إيجاد مصادر جديدة للطاقة المتجددة ، من الضروري اكتشاف عامل جديد قادر على دفع أسطول المركبات العالمي ، لأن هذا هو المصدر الرئيسي لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي.
يمكنك عمليًا تقطير الوقود الحيوي من أي شيء كان نباتيًا أو كان في أي وقت مضى. يأتي الجيل الأول من الكتلة الحيوية الصالحة للأكل ، وخاصة الذرة وفول الصويا وقصب السكر والبنجر وغيرها. إنها الفاكهة الأكثر شيوعًا في غابة من الوقود الحيوي المحتمل حيث تسود التقنية الضرورية اللازمة لاستخراجها.
يجب أن يقال ذلك هذه الأنواع من الوقود الحيوي ليست حلا دائما مع مرور الوقت. الأرض الصالحة للزراعة ضرورية ويمكن إنتاج الوقود الحيوي فقط لتغطية 10 ٪ من جميع احتياجات الوقود السائل في معظم البلدان المتقدمة. من خلال المطالبة بمحاصيل أكبر ، يصبح علف الماشية أكثر تكلفة وعلى أسعار بعض الأطعمة ، على الرغم من أنه ليس بنفس القدر الذي تعتقده الصحافة قبل بضع سنوات. بمجرد احتساب إجمالي الانبعاثات الموجودة في الجيل الأول من الوقود الحيوي ، لن يكون مفيدًا للبيئة كما نود أن يكون.
توازن انبعاثات غازات الاحتباس الحراري
يمكن التخفيف من هذا العيب في توازن غازات الدفيئة في الغلاف الجوي بين الامتصاص والتوليد باستخدام الجيل الثاني من الوقود الحيوي المشتق من المواد السليلوزية. هذه المواد السليلوزية هي: بقايا الخشب مثل نشارة الخشب ومخلفات البناء والزراعية مثل سيقان الذرة وقش القمح. نجد أيضًا محاصيل الطاقة ، أي النباتات التي تنمو بسرعة وتحتوي على مواد في الغاز أو يتم زرعها خصيصًا لإنتاج الوقود الحيوي.
الميزة الرئيسية لمحاصيل الطاقة هذه هي أنها تكلف القليل أثناء إنتاجها. وفيرة فقط ولا تؤثر على إنتاج الغذاء ، وهو أمر ذو أهمية حيوية يجب أخذه بعين الاعتبار. يمكن زراعة معظم محاصيل الطاقة في أراض هامشية غير مستخدمة للزراعة. يمكن لبعض محاصيل الصفصاف المتجددة قصيرة الدوران هذه تطهير التربة أثناء نموها.
إنتاج الوقود الحيوي السليلوزي
يمكن حصاد كميات ضخمة من الكتلة الحيوية بشكل مستدام لإنتاج الوقود. هناك بعض الدراسات التي تؤكد أنه ، على الأقل ، في الولايات المتحدة ، يمكن إنتاج ما لا يقل عن 1.200 مليون طن من الكتلة الحيوية السليلوزية الجافة سنويًا دون أن يؤدي ذلك إلى تقليل الكتلة الحيوية المتاحة للاستهلاك البشري والماشية والصادرات. مع هذا يمكن الحصول على أكثر من 400.000 مليون لتر من الوقود الحيوي سنويًا. هذه الكمية تعادل نصف الاستهلاك السنوي الحالي للبنزين والديزل في الولايات المتحدة.
يمكن تحويل هذه الكتلة الحيوية المتولدة إلى أي نوع من أنواع الوقود الحيوي: الإيثانول والبنزين العادي والديزل وحتى وقود الطائرات. حبات الذرة المخمرة أسهل بكثير في التكسير من سيقان السليلوز المتبرع بها ، ولكن تم إحراز تقدم كبير مؤخرًا. يمتلك المهندسون الكيميائيون نماذج حاسوبية قوية كيميائية كمومية متاحة لبناء هياكل قادرة على التحكم في التفاعلات على المستوى الذري. تهدف هذه التحقيقات إلى توسيع تقنيات التحويل قريبًا إلى ساحة المصفاة. عصر الوقود السليلوزي هو الآن في متناول أيدينا.
بعد كل شيء ، الغرض الطبيعي من السليلوز هو تكوين بنية النبات. يتكون هذا الهيكل من سقالات صلبة من جزيئات مقفلة تدعم النمو الرأسي الذي يقاوم بشدة التحلل البيولوجي. من أجل إطلاق الطاقة التي يحتويها السليلوز لفك العقدة الجزيئية التي أنشأها التطور.
عملية توليد الطاقة من خلال الكتلة الحيوية السليلوزية
تبدأ العملية بتقسيم الكتلة الحيوية الصلبة إلى جزيئات أصغر. يتم تكرير هذه الجزيئات بشكل أكبر للحصول على وقود. عادة ما يتم تصنيف الطرق حسب درجة الحرارة. لدينا الطرق التالية:
- طريقة درجات الحرارة المنخفضة: تعمل هذه الطريقة مع درجات حرارة تتراوح بين 50 و 200 درجة وتنتج سكريات قادرة على التخمير في الإيثانول وأنواع الوقود الأخرى. يحدث هذا بنفس الطريقة التي يحدث بها العلاج الحالي المستخدم في محاصيل الذرة وقصب السكر.
- طريقة ارتفاع درجة الحرارة: تعمل هذه الطريقة في درجات حرارة تتراوح بين 300 و 600 درجة ويتم الحصول على زيت حيوي يمكن تكريره لإنتاج البنزين أو الديزل.
- طريقة درجات الحرارة العالية جدًا: تعمل هذه الطريقة في درجات حرارة أعلى من 700 درجة. في هذه العملية يتم توليد غاز يمكن تحويله إلى وقود سائل.
في الوقت الحالي ، من غير المعروف الطريقة التي ستحول أكبر قدر ممكن من الطاقة المخزنة من الوقود السائل بأقل تكلفة ممكنة. قد يتعين اتباع مسارات مختلفة لمواد الكتلة الحيوية السليلوزية المختلفة. العلاج ل قد تكون درجات الحرارة المرتفعة هي الأمثل للأخشاب ، بينما تكون درجات الحرارة المنخفضة هي الأفضل للأعشاب. كل هذا يتوقف على كمية المواد التي يجب تقليلها من أجل توليد الوقود الحيوي.
باختصار ، يتكون السليلوز من ذرات الكربون والأكسجين والهيدروجين. يتكون البنزين من جانبه من الكربون والهيدروجين. يتألف تحويل السليلوز إلى وقود حيوي ، إذن ، من إزالة الأكسجين من السليلوز للحصول على جزيئات ذات كثافة طاقة عالية تحتوي فقط على الكربون والهيدروجين.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الوقود الحيوي السليلوزي.