قصة اكتشاف الوقود الحيوي

ما هي قصة اكتشاف الوقود الحيوي؟

اخترع رودولف ديزل محرك الديزل في تسعينيات القرن التاسع عشر، من البداية يمكن لهذا المحرك أن يعمل على أنواع مختلفة من الوقود، بما في ذلك الزيت النباتي، في عام 1900م، كان أحد محركات الديزل الجديدة المعروضة في معرض باريس يعمل بزيت الفول السوداني، ومع ذلك نظرًا لأنّ الوقود البترولي الرخيص كان متاحًا بسهولة، فقد اهتم القليل من الناس بالبدائل، في وقت مبكر من ثلاثينيات القرن الماضي كان هناك اهتمام بفصل الأحماض الدهنية عن الجلسرين في الزيت النباتي من أجل إنتاج منتج أرق يشبه الديزل البترولي.

في عام 1937م، مُنح (G. Chavanne) براءة اختراع بلجيكية عن إستر إيثيل زيت النخيل (والذي نسميه اليوم وقود الديزل الحيوي)، في عام 1938م، قطعت حافلة ركاب مملوءة بزيت النخيل إيثيل استر الطريق بين بروكسل ولوفان كبداية لاستخدام الوقود الحيوي، خلال الحرب العالمية الثانية (1939 – 1945)م، عندما انقطعت إمدادات الوقود البترولي، تم استخدام الزيت النباتي كوقود في العديد من البلدان، بما في ذلك البرازيلوالأرجنتينوالصينوالهندواليابان، ومع ذلك عندما انتهت الحرب وعادت إمدادات البترول رخيصة الثمن ووفيرة، تم نسيان وقود الزيت النباتي.

الاهتمام الحديث بوقود الديزل الحيوي:

في السبعينيات، تسبب حظر النفط البترولي في أن تنظر العديد من البلدان إلى الزيت النباتي كوقود محتمل، اكتشف العلماء في النمساوالولايات المتحدةوجنوب إفريقيا والعديد من البلدان الأخرى أنه يمكن استخدام الزيت النباتي المستقيم لتشغيل محركات الديزل؛ ومع ذلك فإنّ الجودة الرديئة لرذاذ الوقود الناجم عن سمك (لزوجة) الزيت النباتي تسببت في تلف المحركات، ثم أجرى العلماء تجارب لتحويل الزيت النباتي إلى وقود حيوي، ربما تم استخدام كلمة “وقود الديزل الحيوي” لأول مرة في حوالي عام 1984م.

بدأ أول مصنع لتصنيع وقود الديزل الحيوي المصمم خصيصًا لإنتاج الوقود في عام 1985م، في كلية زراعية في النمسا، منذ عام 1992م، تمّ تصنيع وقود الديزل الحيوي تجاريًا في جميع أنحاء أوروبا، وتعتبر ألمانيا أكبر منتج له، في الولايات المتحدة تم تصنيع وقود الديزل الحيوي لأول مرة تجاريًا في عام 1991م في كانساس سيتي بولاية ميسوري، في عام 1995م، قدمت جامعة أيداهو وقود الديزل الحيوي إلى حديقة يلوستون الوطنية، والتي استخدمت الوقود في شاحنة سارت عدة مئات من الأميال دون إتلاف المحرك ولا تزال قيد الاستخدام، نتيجة لذلك بدأت الحدائق الوطنية الأخرى في استخدام وقود الديزل الحيوي في سياراتهم.

في ذلك الوقت، كانت إحدى مشكلات وقود الديزل الحيوي هي جودته غير المتكافئة في كثير من الأحيان، لكن في عام 2001م، نشرت (ASTM International)، إحدى أكبر منظمات تطوير المعايير التطوعية في العالم، معيارًا للديزل الحيوي (ASTM Standard D6751)، سمح ذلك لمصنعي المحركات ومديري الأساطيل بالشعور بالثقة في أنّ وقود الديزل الحيوي سيلبي متطلبات الجودة الخاصة بهم.

نمو صناعة وقود الديزل الحيوي:

نظرًا لأنّ وقود الديزل الحيوي وأنواع الوقود الحيوي الأخرى يمكن أن تساعد البلدان في تقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري المستورد، ولأنّ الوقود الحيوي ينتج في كثير من الأحيان تلوثًا أقل للهواء وانبعاثات كربونية أقل من الوقود الأحفوري، فقد أصبحت الحكومات في جميع أنحاء العالم مهتمة جدًا بالترويج لاستخدامها، أصدرت الحكومات ولايات تتطلب استخدام الوقود الحيوي وقدمت ائتمانات ضريبية لاستخدامها، نتيجة لذلك نما إنتاج وقود الديزل الحيوي بسرعة، بحلول عام 2004م، كان هناك 25 مصنعًا للديزل الحيوي في الولايات المتحدة، وبحلول عام 2009م، أدرج المجلس الوطني للديزل الحيوي أكثر من 200 مصنع على موقع الويب الخاص به.

في جميع أنحاء العالم، نما إنتاج وقود الديزل الحيوي من حوالي مليار لتر في عام 2001م إلى 6 مليارات لتر في عام 2006م، كانت سياسة الحكومة مهمة جدًا لتطوير صناعة الديزل الحيوي في الولايات المتحدة، يتطلب قانون سياسة الطاقة لعام 2005م، الذي كان يهدف إلى تقليل الحاجة إلى البترول المستورد، من الأساطيل الحكومية شراء مركبات تعمل بالوقود البديل، عندما قررت وزارة الطاقة أن استخدام وقود الديزل الحيوي بحيث يمكن أن يحل محل جزء من متطلبات شراء مركبات الأسطول (عبارة عن مجموعة من السفن التي تكون في تشكيل واحد للقيام بغرض حربي أو مدني)، أصبح وقود الديزل الحيوي خيارًا جذابًا لبعض مشغلي الأسطول.

في عام 2007م، أدّى الجمع بين أسعار النفط المرتفعة غير المسبوقة تاريخيًا وائتمان ضريبة الاستهلاك الفيدرالي بقيمة (1.00 دولار / غالون) في الولايات المتحدة، إلى توسع صناعة الديزل الحيوي بشكل كبير، وقد ساعد في ذلك الولايات في ولايات مثل مينيسوتا، والتي تطلبت استخدام وقود الديزل الحيوي بنسبة 2٪ في جميع وقود الديزل المباع داخل الولاية، في الآونة الأخيرة، تطلب المعيار الوطني للوقود المتجدد، الذي صدر في عام 2010م، من شركات البترول شراء أنواع الوقود البديلة بما يتناسب مع مبيعاتها من الوقود البترولي التقليدي، ومن المتوقع أن يؤدي هذا إلى زيادة مماثلة في مبيعات وقود الديزل الحيوي.

الخلافات المحيطة بالديزل الحيوي:

لقد عزز النمو السريع لصناعة وقود الديزل الحيوي القلق من تشجيع المزارعين على زراعة المزيد والمزيد من المحاصيل للوقود، وأنّ مساحة أقل وأقل من الأرض ستكون متاحة للغذاء، بحلول عام 2008م، مع ارتفاع أسعار المواد الغذائية في جميع أنحاء العالم، انطلق النقاش حول “الغذاء مقابل الوقود”، يركز خلاف آخر حول قضية تسمّى “تغيير استخدام الأراضي غير المباشر” (ILUC) وهي دراسة العواقب غير المباشرة وغير المقصودة لانبعاثات الكربون الناتجة عن إنتاج مادة أولية للوقود الحيوي.

على سبيل المثال إذا تمّ تخصيص المزيد من الأراضي الزراعية لإنتاج المواد الأولية للوقود الحيوي، فربما يتم تحويل أراضي الغابات أو الأراضي الرطبة في مكان آخر في العالم إلى أراضي المحاصيل، يتسبب هذا التحول في الأرض في إطلاق الكربون في الغلاف الجوي، اقترح بعض العلماء أنّه بسبب التغير غير المباشر في استخدام الأراضي، تسبب بعض أنواع الوقود الحيوي في الواقع في إطلاق المزيد من الكربون في الغلاف الجوي أكثر من الوقود الأحفوري المقابل.

إنّ تحليل الأثر التنظيمي لبرنامج معيار الوقود المتجدد التابع لوكالة حماية البيئة، والذي تم إصداره في فبراير 2010م، يحلل الإيثانول والديزل الحيوي من حيث انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في دورة الحياة، بما في ذلك التغيير غير المباشر المحتمل في استخدام الأراضي، وجد هذا التحليل أنّه في المتوسط ​​ينتج عن إيثانول الذرة المنتج في مصنع يعمل بالغاز الطبيعي انخفاض بنسبة 21٪ في غازات الاحتباس الحراري مقارنة بالبنزين، وينتج عن وقود الديزل الحيوي الصويا في المتوسط ​انخفاض بنسبة 57٪ في غازات الاحتباس الحراري مقارنةً بالديزل الأحفوري، وينتج وقود الديزل الحيوي المنتج من شحوم النفايات عن انخفاض بنسبة 86٪.

مستقبل وقود الديزل الحيوي:

لا يمكن لوقود الديزل الحيوي المصنوع من نباتات البذور الزيتية المزروعة في أراضي المحاصيل أن يأمل في استبدال البنزين والديزل في المستقبل المنظور ببساطة لأنّه لا توجد أرض كافية، بدلاً من ذلك يمكن اعتبار وقود الديزل الحيوي جزءًا من خطة أكبر للحد من تلوث الهواء وانبعاثات الكربون والاعتماد على الوقود الأحفوري، يمكن أن تكون محاصيل الطاقة أيضًا مصدرًا مهمًا للدخل للمزارعين، يبحث العلماء حاليًا عن طرق لإنتاج وقود الديزل الحيوي باستخدام مواد أولية جديدة أقل تقييدًا بتوافر الأرض.

على سبيل المثال، يمكن لبعض أنواع الطحالب إنتاج الزيت، يمكن أيضًا زراعة محاصيل الطاقة على أرض غير مناسبة للمحاصيل الغذائية، مثل التربة شديدة الحموضة أو شديدة الملوحة، أو التي تحتوي على الكثير من المعادن أو المعرضة لخطر التآكل، في هذه الحالات قد تساعد محاصيل الطاقة في استقرار واستعادة هذه الأرض، يقوم العلماء أيضًا بتجربة إنتاج الوقود من المواد الأولية غير الزيتية مثل الكتلة الحيوية غير المكلفة وغير الصالحة للأكل (المخلفات الزراعية والنفايات من صناعة المنتجات الخشبية والعشب الكهربائي والأعشاب الأخرى) التي يمكن تحويلها إلى بديل للديزل.

في حين أنّها تعد عملية بسيطة إلى حد ما لتحويل الزيت النباتي أو الدهون الحيوانية إلى وقود الديزل الحيوي، فإنّ تحويل المواد الأولية السليلوزية إلى وقود أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة، لإنتاج وقود هيدروكربوني، يتم تحويل الكتلة الحيوية أولاً بشكل عام إلى غاز صناعي باستخدام حرارة عالية، ثم يمكن تحويل الغاز إلى وقود ديزل سائل.

الوقود الناتج عن هذه التقنيات الجديدة ليس من الناحية الفنية “وقود الديزل الحيوي”، والذي تم تعريفه وفقًا لمواصفات (ASTM)، على أنّه “إسترات أحادية ألكيل للأحماض الدهنية طويلة السلسلة المشتقة من الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية”، وبدلاً من ذلك يُطلق على أنواع الوقود هذه من المواد الأولية السليلوزية “الديزل المتجدد” أو “الديزل الأخضر”، يشمل هذا المصطلح أيضًا الوقود المنتج من الزيوت النباتية والدهون الحيوانية باستخدام تقنيات تكرير البترول التقليدية.