اقرأ في هذا المقال
- ما هي الكتلة الحيوية؟
- كيفية تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة
- ما مقدار الكتلة الحيوية المستخدمة للطاقة؟
- هل طاقة الكتلة الحيوية من أشكال الطاقة المتجددة؟
بشكل عام لقد استخدم البشر طاقة الكتلة الحيوية (الطاقة من الكائنات الحية) منذ أن أطلق الرجال الذين يعيشون في الكهوف حرائق الخشب لأول مرة لعمليات الطبخ أو التدفئة، واليوم ومع تطور العديد من المعدات والأنظمة أصبحت تستخدم الكتلة الحيوية لتزويد العديد من المولدات الكهربائية والآلات الأخرى بالوقود.
ما هي الكتلة الحيوية؟
هي عبارة عن مادة عضوية متجددة نظيفة تأتي عادةً من النباتات والحيوانات، حيث كانت الكتلة الحيوية هذه أكبر مصدر لإجمالي استهلاك الطاقة السنوي في العديد من دول العالم حتى منتصف القرن التاسع عشر، ولا تزال الكتلة الحيوية أيضاً وقوداً مهماً في العديد من البلدان خاصة للطهي والتدفئة في أغلب البلدان النامية، كما يتزايد استخدام وقود الكتلة الحيوية للنقل وتوليد الكهرباء في العديد من البلدان المتقدمة كوسيلة لتجنب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من استخدام الوقود الأحفوري.
كيفية تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة
بشكل عام تحتوي الكتلة الحيوية على طاقة كيميائية مخزنة من الشمس، حيث تنتج النباتات الكتلة الحيوية من خلال عملية التمثيل الضوئي، ويمكن حرق الكتلة الحيوية مباشرة للتدفئة أو تحويلها إلى وقود سائل ووقود غازي متجدد من خلال عمليات مختلفة.
ويتم تحويل الكتلة الحيوية هذه إلى طاقة من خلال عمليات مختلفة بما في ذلك: الاحتراق المباشر لإنتاج الحرارة، والتحويل الكيميائي الحراري لإنتاج الوقود الصلب، والتحويل الكيميائي لإنتاج الوقود السائل، والتحويل البيولوجي لانتاج الوقود السائل والغازي.
وإن الاحتراق المباشر هو الطريقة الأكثر شيوعاً لتحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة مفيدة، حيث يمكن حرق كل الكتلة الحيوية بشكل مباشر لتدفئة المباني والمياه ولحرارة العمليات الصناعية ولتوليد الكهرباء في التوربينات البخارية.
ويشمل التحويل الحراري من الكتلة الحيوية الانحلال الحراري والتغويز، وأن كلاهما عبارة عن عمليات تحلل حراري يتم فيها تسخين المواد الأولية للكتلة الحيوية في أوعية مغلقة ومضغوطة تسمى الغازات في درجات حرارة عالية، وهي عادةً تختلف بشكل أساسي في درجات حرارة العملية وكمية الأكسجين الموجود أثناء عملية التحويل.
وتُستخدم عملية التحويل الكيميائي والتي تُعرف باسم التحويل بالأسترة لتحويل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية والشحوم إلى إسترات ميثيل الأحماض الدهنية (FAME)، والتي تُستخدم لإنتاج وقود الديزل الحيوي.
وأخيراً يشمل التحويل البيولوجي التخمير لتحويل الكتلة الحيوية إلى إيثانول والهضم اللاهوائي لإنتاج الغاز الطبيعي، حيث يستخدم الإيثانول كوقود للمركبات، ويتم إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد الذي يُطلق عليه أيضاً الميثان الحيوي في أجهزة الهضم اللاهوائية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وفي عمليات الألبان والثروة الحيوانية، كما أنه يتشكل ويمكن التقاطه من مدافن النفايات الصلبة.
ما مقدار الكتلة الحيوية المستخدمة للطاقة؟
في عام 2019 على سبيل المثال قدمت طاقة الكتلة الحيوية حوالي 5 كوادريليون وحدة حرارية بريطانية، أي ما يعادل حوالي 5٪ من إجمالي استخدام الطاقة الأولية في العديد من دول العالم، وكانت تنقسم هذه النسبة إلى الكتلة الحيوية المشتقة من الخشب ومن الوقود الحيوي (الإيثانول بشكل رئيسي) ومن الكتلة الحيوية في النفايات البلدية.
كما يمثل كل من قطاع الصناعة والنقل أكبر الكميات من حيث محتوى الطاقة وأكبر نسبة مئوية من إجمالي استهلاك الكتلة الحيوية السنوية في العديد من دول العالم مثل: الولايات المتحدة، حيث تستخدم المنتجات الخشبية والصناعات الورقية الكتلة الحيوية في محطات التدفئة والطاقة المجمعة لتسخين المعدات ومن ثم يتم توليد الكهرباء لاستخدامها الخاص، كما يمثل الوقود الحيوي السائل (الإيثانول والديزل القائم على الكتلة الحيوية) معظم استهلاك الكتلة الحيوية في قطاع النقل.
وأيضاً يستخدم القطاعان السكني والتجاري الحطب وكريات الخشب للتدفئة، حيث يستهلك القطاع التجاري الغاز الطبيعي المتجدد المنتج في معظم مرافق معالجة مياه الصرف الصحي البلدية وفي مكبات النفايات، وفي قطاع الطاقة الكهربائية يستخدم الخشب والكتلة الحيوية المشتقة من النفايات لتوليد الكهرباء للبيع للقطاعات الأخرى.
هل طاقة الكتلة الحيوية من أشكال الطاقة المتجددة؟
بكلمات بسيطة الجواب هو نعم أن الكتلة الحيوية هي حقاً مصدر متجدد للطاقة؛ لأنه يمكننا حرفياً تجديدها عن طريق زراعة المزيد من الأشجار والنباتات، ومع ذلك قد لا يكون أخضر كما كان يأمل الكثير في السابق، حيث وجد العديد من الباحثين أن حرق الكتلة الحيوية يخلق انبعاثات كربونية، والتي قد تستغرق ما يصل إلى حوالي 104 سنوات لسداده أو إعادة امتصاصه.
كما أن فكرة طاقة الكتلة الحيوية أيضا هي أن الكائنات الحية مثل النباتات والحيوانات تمتص ثاني أكسيد الكربون من البيئة أثناء نموها، لذلك عندما نحرقهم فإن الكربون الذي يطلقونه في الغلاف الجوي هو نفس الكمية التي أخذوها، وهذا من المفترض أن يجعل العملية محايدة الكربون.
