طاقة الكتلة الحيوية

ما هي طاقة الكتلة الحيوية؟

منذ بداية الحضارة كان وقود الكتلة الحيوية بلا شك يستخدم لتوليد الطاقة، ومع ذلك في العقود القليلة الماضية احتدم النقاش حول ما إذا كان وقود الكتلة الحيوية مفيدًا ومستدامًا حقًا، حيث دفعت هذه المناقشات الشرسة الباحثين إلى النظر في جدوى طاقة الكتلة الحيوية وكانت النتائج مذهلة، علمت نتائج الدراسة البحثية أن الكتلة الحيوية لها فوائد عديدة على الوقود الأحفوري وتساعد في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
طاقة الكتلة الحيوية: هي الطاقة الموجودة داخل النباتات والحيوانات ويمكن أن يشمل ذلك المواد العضوية من جميع الأنواع: النباتات أو الحيوانات أو منتجات النفايات من المصادر العضوية، تشمل المواد العضوية المستخدمة لإنتاج طاقة الكتلة الحيوية بقايا الغابات (الفروع والأشجار الميتة وطوابع الأشجار) ورقائق الخشب وقصاصات الفناء والنفايات الصلبة البلدية، وهذا يعني أن الخشب يظل أكبر مصدر لطاقة الكتلة الحيوية.
يمتص الكلوروفيل الموجود في النباتات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي والماء من الأرض من خلال عملية التمثيل الضوئي ومن ثم يتم تمرير نفس الطاقة للحيوانات عندما تأكلها، يعتبر مصدرًا متجددًا للطاقة لأن ثاني أكسيد الكربون والمياه الموجودة داخل النباتات والحيوانات يتم إطلاقها مرة أخرى في الغلاف الجوي عندما يتم حرقها ويمكننا زراعة المزيد من النباتات والمحاصيل لتوليد طاقة الكتلة الحيوية.

عمليات تحويل الكتلة الحيوية:

لكي يتم إنتاج طاقة الكتلة الحيوية يجب أن تخضع المواد العضوية لعملية تحويل الكتلة الحيوية، حيث تشمل عمليات تحويل الكتلة الحيوية المختلفة المتاحة اليوم ما يلي:

• الاحتراق: هذا هو المكان الذي يتم فيه حرق المواد العضوية في وجود الأكسجين لتوليد الحرارة، حيث يمكن استخدام الحرارة لأغراض التدفئة في المنازل ويمكن أيضًا استخدام الحرارة لإنتاج الكهرباء عن طريق تسخين المياه لإنتاج البخار ومن ثم يتم توجيه البخار لتشغيل التوربين، يدير التوربين عمودًا يربطه بمولد وتؤدي حركة العمود إلى تشغيل المولد لإنتاج الكهرباء.
  
• تغويز: هذه عملية تحول المادة العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين وأول أكسيد الكربون، ولتحقيق ذلك تتفاعل المواد العضوية باستخدام الحرارة (بدون احتراق) بكمية محدودة من البخار أو الأكسجين، والنتيجة هي خليط غاز يسمى غاز التخليق أو غاز المنتج وهو أيضًا شكل من أشكال الوقود.
  تصنف الطاقة الناتجة عن تغويز وحرق الغاز المنتج على أنها طاقة متجددة إذا كانت العناصر التي تم تحويلها إلى غاز مصدرها الكتلة الحيوية، حيث يمكن استخدام الغاز التخليقي للتدفئة وتوليد الكهرباء والعديد من الوظائف الأخرى.
  
• الانحلال الحراري: مصطلح الانحلال الحراري يأتي من كلمتين مشتقة من العناصر اليونانية وتعني النار والتحلل وتعني الفصل، الانحلال الحراري هو عملية تحلل المواد العضوية في درجات حرارة عالية بدون أكسجين، نظرًا لعدم وجود الأكسجين أثناء هذه العملية لا تحترق المادة العضوية، بدلاً من ذلك يتحلل إلى 3 أشكال سائل يعرف بالزيت الحيوي وهو مادة صلبة تعرف باسم الفحم الحيوي وغاز التخليق.
  
• الهضم الحيوي: تُعرف هذه العملية أيضًا باسم الهضم اللاهوائي، حيث تقوم البكتيريا بتفكيك المواد العضوية في غياب الهواء لإنتاج الغاز الحيوي ومن ثم يتم التقاط الغاز الحيوي وحرقه لتوليد الطاقة.
  
• التخمير: التخمير هو عملية تحويل السكر من مادة عضوية إلى كحول والمعروف باسم الإيثانول بمساعدة الخميرة، حيث يمكن استخدام الإيثانول المشتق كمصدر للوقود لتشغيل السيارات.
  

ما هي مزايا طاقة الكتلة الحيوية؟

كانت الكتلة الحيوية موجودة قبل أن يبدأ الناس الحديث عن مصادر الطاقة المتجددة وكفاءة الطاقة، لن يكون هذا الاستخدام طويل المدى ممكنًا إذا لم يكن للكتلة الحيوية أي فائدة، ونظرًا لأن معظم الحكومات تقود حملات لإيجاد مصادر بديلة للوقود للحفريات فإن طاقة الكتلة الحيوية لا تزال تتصدر عناوين الصحف كبديل محتمل، فيما يلي المزايا التي تجعل طاقة الكتلة الحيوية بديلاً مثاليًا للوقود الأحفوري:

• أنه شكل متجدد من الطاقة: تعتبر طاقة الكتلة الحيوية شكلاً متجددًا من الطاقة لأن المواد العضوية المستخدمة في إنتاجها لا تنتهي أبدًا، حيث ينتج المجتمع باستمرار المواد العضوية بما في ذلك الخشب ومخلفات المحاصيل والقمامة وحمأة الصرف الصحي والسماد الطبيعي، باختصار إعادة نمو هذه المواد العضوية تدعم حقيقة أن الكتلة الحيوية قابلة للتجديد.
  
• أنه متعادل الكربون: نعلم جميعًا أن إطلاق كميات هائلة من الكربون يساهم بشكل كبير في تغير المناخ، تهتم طاقة الكتلة الحيوية بهذا الأمر لأنه جزء طبيعي من دورة الكربون على عكس مصادر الوقود المستندة إلى الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي والفحم، حيث يقول الباحثون أن الكربون الوحيد المنبعث إلى البيئة من وقود الكتلة الحيوية هو الكمية التي تمتصها النباتات خلال دورة حياتها. 
  في عملية تجديد المواد النباتية المستخدمة تمتص المواد الجديدة التي تنبثق كمية متساوية من الكربون وبالتالي تطوير الحياد الذي لا يشهد أي كربون جديد يتولد، هذا الجانب يجعل الكتلة الحيوية نظيفة بشكل فريد.
  
• على نطاق واسع: تمامًا مثل طاقة الشمس وطاقة الرياح فإن مصادر طاقة الكتلة الحيوية وفيرة في العرض، حيث يمكننا العثور عليها افتراضيًا في كل زاوية وركن في العالم، حقيقة أنها وفيرة في العرض تعني أننا قد لا نواجه أبدًا المشكلات التي نواجهها حاليًا مع مصادر الوقود المستندة إلى الوقود الأحفوري، ومع ذلك من الضروري أن نحافظ على وفرة هذا المورد الطبيعي من خلال أن نكون مسؤولين في استخدامه.
  
• أنه أرخص مقارنة بالوقود الأحفوري: لا يتطلب إنتاج طاقة الكتلة الحيوية نفقات رأسمالية كبيرة، من ناحية أخرى ينطوي إنتاج الوقود الأحفوري على تكاليف رأسمالية عالية مقدمة مثل الحفر للوصول إلى آبار النفط وإنشاء خطوط أنابيب الغاز وجمع وقود الكتلة الحيوية.
  يتم نقل التكلفة المنخفضة الناتجة عن إنتاج وقود الكتلة الحيوية إلى العملاء، وهذا يعني أن فواتير الطاقة الخاصة بالعميل لن تعتمد على جوانب مثل التوافر وقرارات جاك الركبة لشركات إنتاج وتوريد الطاقة، تجعل تكلفة الكتلة الحيوية المنخفضة هذا الشكل من الطاقة جذابًا للمصنعين والمنتجين لأنهم قادرون على تحقيق أرباح أعلى من الإنتاج المنخفض للغاية.
  
• يقلل الاعتماد المفرط على الكهرباء التقليدية: يمكن لأي شخص تقريبًا إنتاج طاقة الكتلة الحيوية لأن المواد الخام متوفرة في كل مكان، يمكن أن تكون الأشكال التقليدية للكهرباء غير موثوقة في بعض الأحيان بسبب انقطاع التيار الكهربائي ومن هنا يمكن أن تكون طاقة الكتلة الحيوية المنتجة في المنزل بمثابة دعم جيد للكهرباء التقليدية.
  
• يقلل من كمية النفايات في مقالب القمامة: معظم النفايات المنتجة في المنازل هي إما مواد نباتية أو قابلة للتحلل، حيث يمكن توجيه هذا النوع من النفايات إلى استخدام أكثر ربحية، يستخدم توليد طاقة الكتلة الحيوية أي نفايات كانت ستوجد طريقًا إلى مدافن النفايات وهذا يقلل من آثار النفايات في مدافن النفايات على البيئة.
  قد يتفاقم هذا التأثير بسبب تلوث الموائل المحلية وتدمير النظم الإيكولوجية للحياة البرية، وبالتالي يعني تقليل النفايات تقليل مساحة الأرض المخصصة لمدافن النفايات وبالتالي توفير مساحة أكبر للموائل البشرية.
  
• يمكن استخدامها لإنشاء منتجات مختلفة: تعد طاقة الكتلة الحيوية متعددة الاستخدامات أيضًا، حيث يمكن استخدام أشكال مختلفة من المواد العضوية لإنشاء منتجات مختلفة، يمكن صنع الإيثانول وأنواع الوقود المماثلة من الذرة والمحاصيل الأخرى، ومع وجود العديد من الكائنات الحية على هذا الكوكب لا يوجد حد لعدد الطرق التي يمكن العثور عليها واستخدامها.