تعرف على الوقود الحيوي وكيفية الاستعانة به في التغلب على التلوث

الوقود الحيوي أحد أحدث صيحات الوقود في العالم اليوم، فبعد وصول الاحتباس الحراري إلى درجات مخيفة مهددة كوكب الأرض بكوارث بيئية، فكان الحل الأمثل هو وجود بدائل طبيعية للوقود، ونظرا للتزايد العالمي على الطلب على الوقود الحيوي كبديل طبيعي للنفط، ومع تعاظم ظاهرة الاحتباس الحراري في العالم أجمع، وفي أماكن كثيرة قد أصبح فيه أسعار الوقود الحيوي المعتمد على المحاصيل الزراعية كبديل أساسي للطاقة الملوثة للبيئة هي المُتهم الأول والرئيسي لغلاء أسعار المواد الغذائية في العالم أجمع، فقد تكاتف الكثير من الأبحاث العلمية بجهود العلماء في علوم مختلفة للبحث والتنقيب عن عدة بدائل طبيعية غير ملوثة للبيئة عن وسائل للطاقة بديل للطاقة الحالية، مثل التوجه إلى استخدام المخلفات الزراعية من بذور الزيتون وقش الأرز المتوفر بكثرة، وكذلك بعض المحاصيل الأخرى غير الغذائية والتي تتمثل في شجر الجاتروفا والجوجوبا.

مشكلة الاحتباس الحراري

ومن المعلوم أن مشكلة الاحتباس الحراري أصبحت مشكلة عالمية وجميع الدول الكبري قبل الصغرى تتأثر بها‏، والأكثر تأثرا من استخدام الوقود الوقود الحيوي هم دول العالم الثالث فإن أستخدام فائض الحبوب في الدول الكبرى، والتي تعرف بالغنية لاستخراج الوقود الحيوي الجديد، قد أدى إلى نقص شديد فيا لحبوب بدول العالم الثالث أو الدول الفقيرة التي لم تجد ما تستورده لتكتفي بالغذاء لشعوبها وهي سلع أساسية‏، حيث يعتمد إنتاج الوقود الحيوي في المقام الأول من بعض النباتات، كالسكر والذرة وزيت النخيل وفول الصويا وغيرها من النباتات التي تدخل في صناعة مواد غذائية هامة، ونتيجة لاستخدام الوقود الحيوي، فقد ارتفع سعر المبيدات والسلع الغذائية والحبوب، وكما أثر على أسعار المواد الغذائية علي مستوى العالم.

وعن إيجاد واستحداث بدائل للطاقة، فقد اتجهت بعض الدول الغنية للبحث عن مصادر بديلة للطاقة والتي لا تضر بغذاء الشعوب من الدول الأكثر فقراً من ناحية وتكون صديقة للبيئة في آن الوقت.

الأمان الغذائي

ومن بين هذه الدول على رأسها مصر، وذلك حرصاً منها على تحقيق أعلى درجات من الأمن الغذائي بمفهومها الشامل والغير مضر ببشر أو ببيئة، وتعتمد في أبحاثها بالتركيز على أربعة محاور أساسية ترتكز على أسس أهما وفرة الغذاء، وقدرة السكان في الحصول عليه وفقاً لدخولهم وخاصة أصحاب الدخل الثابت والجميع بحسب قوتهم الشرائية، والاستدامة في توفير الغذاء الهام والرئيسي في حياة الشعب المصري خاصة.

يقوم مركز البحوث الزراعية المصرية بإجراء عدة مشروعات تجريبية للحصول وإنتاج الوقود الحيوي من المخلفات الزراعية وذلك للحد والتوقف عن استخدام المحاصيل الغذائية في إنتاج الوقود الحيوي وقصر إنتاجها على المحاصيل والاعتماد على حطب وقش الأرز كوقود حيوي غير غذائي.

الوقود والأمن الغذائي

ووفقاً لما ذكره أستاذ العلوم والتكنولوجيا الغذائية بجامعة الإسكندرية الدكتور محمد محمود يوسف – فإن هناك صلة وثيقة بين الوقود الحيوي والأمن الغذائي، وهذا ما تؤكده عدة عوامل ظاهرة فعندما ارتفعت أسعار الغذاء بحوالي الثلث انخفضت مستويات المعيشة بنسبة3%‏ أي بنسبة متوازية بين الوقود والغذاء خاصة في الدول الغنية وبنسبة20%‏ في غالبية الدول النامية، وفي العام 2009، ارتفعت المؤشرات الدولية لأسعار المواد الغذائية بنسبة ‏33,6%، وهو الارتفاع الأعلى في التاريخ الحديث كما أنفقت الدول النامية بحسب إحصائيات البنك الدولي – أي ما يقرب من‏ خمسين مليار من الدولارات، وقد أثرت تلك الارتفاعات السريعة على وارداتها من الحبوب الهامة من الغذاء، ولذلك فإن انتقال الدول لتحويل الحبوب الغذائية إلى وقود حيوي والظروف المناخية السيئة التي أثرت بالسلب على الإنتاج الزراعي أدت إلى ارتفاع أسعار السلع الغذائية‏ بشكل كبير وملحوظ في كثير من الدول.‏

وأضاف الدكتور يوسف أن مصر ليست بعيدة عن المشكلة بل هي بداخل تلك هذه المشكلة لأنها تعتمد على استيراد أكثر من90%‏ من احتياجاتها من زيوت الخاصة بالطعام و80%‏ من احتياجاتها السنوية من الذرة و50%‏ من احتياجاتها السنوية من القمح وكذلك الحال بالدقيق و50%‏ من احتياجاتها من الفول والذي يعتمد عليه الكثير من المصريين في غذائهم و33%‏ من احتياجاتها السنوية من السكر و98%‏ من احتياجاتها السنوية من العدس، ولذلك لابد من إيجاد حل لتلك المشكلة وذلك بزيادة رقعة المساحات المزروعة بالمحاصيل الزيتية‏ مثال (‏دوار الشمس‏)‏ والتوسع في زراعة الحبوب الغذائية، واللجوء إلى استخدام مصادر بديلة للطاقة المستخرجة من البترول، ويمكن الاستعانة بالمخلفات الزراعية كنوع من أنواع تدوير المخلفات‏ والتي تعتبر عبء في مواسم حرق قش الأرز وهو المتسبب الرئيسي في ظاهرة السحابة السوداء بالقاهرة، حيث تنتج مصر سنوياً ثلاثة ملايين طن من قش الأرز التي يتم حرقها، في حين تنتج الصين‏ 52‏ مليون طن من قش الأرز تستفيد منها بالكامل، أما اليابان فتقوم باستيراد قش الأرز من الدول المجاورة لها لتصنيعه، وتصل كمية المخلفات الزراعية في مصر إلى حوالي ‏30‏ مليون طناً سنوياً وهي ثروة إذا تم استخدامها بطريقة سليمة حيث يمكن تدوير تلك المخلفات لإنتاج البيوجاز والأعلاف‏.‏

البيوديزل

ويمكن إنتاج البيوديزل (بديل للوقود) من أشجار الجاتروفا والتيتروي من مياه الصرف الصحي ومن فوائد زيوت شجرة الجاتروفا أنه يقلل من انبعاث ثاني أكسيد الكربون بنحو90%‏ فهو صديق جيد للبيئة مقارنة بديزل البترول، ولقد بدأت مصر بالفعل في إنشاء أول مصنع يقام في منطقة الشرق الأوسط لإنتاج البيوديزل من أشجار الجاتروفا بمنطقة خليج السويس‏.‏

تهديدات بخسارة فادحة لعرش النفط في العالم

في ظل الأبحاث والتصميم العالمي وإصرار الدول الصناعية الكبرى منها على إيجاد مصادر طبيعية بديلة للطاقة لمواجهة تقلبات السوق والذي بلغ أسعارا عالية للدول المستوردة له من النفط فقد أصبح عرش النفط مهدداً بخسارات فادحة، وبنفاد الاحتياطات أي عدم الكفاية من المخزون منها للإيفاء بالاحتياجات العالمية من الطاقة والتي تعد ضرورية لاقتصاديات الدول وذلك بعد قرابة نصف قرن من استخدام النفط، مما يهدد أمن الطاقة العالمي (الدول المصدرة)، ويعني أن إيجاد مصدر بديل للنفط بات أمراً ضروريا، لم يعد اختياراً بقدر ما أصبح طريقاً حتمياً وهدفاً استراتيجياً خاصاً وبعد تناقص احتياطي العالم من النفط كونه طاقة غير متجددة فهو هدف يسعى إليه الآن أغلب الدول الغنية والفقيرة على حد سواء، ولكن لابد أن يكون هذا البديل مناسباً ومواجها وللمخاطر العالمية لتغير المناخ وذوبان الجليد بسبب الاحتباس الحراري، خاصة بعدما أصبح النفط ومشتقاته اهم أسباب وراء تلك المشاكل.

الوقود الحيوي

والبديل البيولوجي للنفط هو الوقود الحيوي أو كما يطلق عليه العلماء (الوقود الأخضر) ووفقا لما ذكر من أبحاث فإن هذا الوقود هو وقود نظيف يعتمد في إنتاجه في الأساس على تحويل المواد الغذائية سواء كانت مُمثلة في صورة حبوب ومحاصيل زراعية مثل الذرة وقصب السكر أو في صورة زيوت وشحوم مثل الزيوت المستخلصة من نبات فول الصويا وزيوت النخيل، إلى “إيثانول كحولي” أو ما يطلق عليه الديزل العضوي وهو ما يمكن استخدامه في أعمال الإنارة وكوقود للمركبات والتحكم في المولدات والمحركات للمصانع والشركات المعتمدة على الوقود كأساس لتشغيل أعمالها، وقد بدأ فعلاً وعلى نطاق شبه واسع في عدة دول على رأسها أمريكا والبرازيل وكندا وألمانيا والهند والسويد والصين، وإن من أكثر الدول إنتاج الوقود الحيوي هي البرازيل ‏‏تليها الولايات المتحدة.

وعن تاريخ الوقود الحيوي فهو ليس بالاكتشاف الجديد، والدليل على ذلك أن المخترع الألماني الجنسية‏ الذي اخترع محرك ماكينة الديزل قد استخدم زيت الفول السوداني، والمخترع الألماني فورد عند تصميمه أول سيارة تحمل اسمه فقد استخدم الإيثانول كوقود لتسيير السيارة فورد في عام 1926. ‏

وقد أكد الدكتور يوسف أن السعي وراء إيجاد الوقود الحيوي جاء نتيجة لعدة عوامل منها أهمها أن مصادره متجددة عكس مصادر البترول الغير متجددة، والمتوقع انتهائها في خلال‏ 50‏ أو100‏ عام على الأكثر، كما أن حرق الوقود الحيوي لا يؤدي إلى تلوث الهواء بعكس البترول ومشتقاته والتي ينجم عنها كميات عالية من ثاني أكسيد الكربون المؤدي لظاهرة الاحتباس الحراري ويمكن الاستعانة به في إتاحة الفرصة لخلق أسواق جديدة تتعلق بالمجالات الزراعية.

الوقود الحيوي بالمقارنة مع أنواع الطاقة الأخرى

وبالمقارنة مع باقي مصادر الطاقة من حيث إمكانيات الطاقة والمزايا المتعددة من حفاظ على البيئة والخفض من الاحتباس الحراري واستخدام المصادر المتاحة حالياً للطاقة المُتجددة، سواء كان مصدرها ثابت مثل الشمس أوالرياح أوالأمواج وحركات المد والجذر أورخص تكلفتها وإمكانية إنتاجه في أقصر وقت وفي أبقعة من بقاع الأرض، بسبب توافر موادها الأولية وعدم تقييدها بأي عوامل جغرافية أو طبيعية، وهي ميزة كبرى تفتقدها مصادر الطاقة الغير حيوية الأخرى الطاقات المتجددة أمثال الطاقة الشمسية التي ترتبط بمقدار وقت سطوع الشمس، وطاقة الرياح و التي لا يمكن توافرها طوال شهور العام، وهنا كذلك الطاقة الناتجة من المياه وهي تستلزم وجود سواحل على البحار وممرات مائية ووجود مناخ نشط في حركة المد والجزر.

النظافة المتوفرة من هذا المصدر وعدم إضراره بالبيئة أوالمناخ

تتميز الغازات المنبعثة من الوقود الحيوي – مقارنة بالوقود الحفري – بإطلاق محتوى أقل بكميات كبيرة جدا من ثاني أكسيد الكربون، المُسبب الرئيسي للاحتباس الحراري، ومن الرصاص المنبعث من احتراق الوقود الحفري، أحد العناصر السامة والمُسببة للسرطان الرئوي والأمراض المُستعصية الأخرى المتسبب فيها العوادم الضارة للوقود الغير متجدد، ويمكننا القول أن معظم الزيوت المتعلقة بالوقود الحفري تتميز بالتحلل التدريجي والتلقائي وهذا يعني أنها لا تؤثر سلبيا بأي شكل من الأشكال على البيئة ونظافتها.

استصلاح الصحاري واستخراج الوقود

المُساهمة في استصلاح كثير من الصحاري والأراضي القاحلة تساعد على شيئين هامين وهما إيجاد الغذاء الأساسي وإيجاد الوقود الذي لا يؤثر على البيئة ولا يضر بالصحة، وكذلك في دفع عجلة الإنتاج الزراعي في جميع أرجاء العالم والتوسع فيها أفقياً ورأسياً، وبشكل لا يستبعد معه حدوث نمو واضح سواء في المكينة الزراعية المُستخدمة في زراعة الأراضي أو مساحات الأراضي المُستغلة في الزراعة أو أنماط وطرق الزراعة السائدة أو التقليدية.

ومن أهم مميزاتها خلق الملايين من فرص العمل الجديدة للشباب، وزيادة المكاسب للمزارعين والفلاحين، وإلى دعم وتنشيط صناعات كثيرة مرتبطة بصلة غير مباشرة أو مباشرة بالزراعة ومنها صناعة الأسمدة والأعلاف والمبيدات الحشرية، وآليات نقل وتخزين الغلال وتحويل البذور حينياً وغيرها من المجالات.

المُساهمة الجادة في دعم خطط التنمية المُستدامة وغير المستدامة في الدول النامية، وفي خفض معدلات الفقر والجوع بدول العالم الثالث وتوفير مصادر الطاقة.

وأضاف الدكتور محمد يوسف أنه يمكن الحصول على الوقود الحيوي أو الوقود الأخضر‏ بواسطة عمليات تخمير بسيطة لبعض المحاصيل الزراعية الغذائية، حيث يمكن الحصول على الإيثانول الحيوي من الذرة الصفراء والقمح وكذلك قصب السكر وزيادة زراعة البطاطس والبنجر للحصول علي الوقود الأخضر، وللحصول على الديزل الحيوي ‏(‏البيو ديزل‏)‏ من الزيوت الطبيعية أمثال زيت النخيل، مُشيراً إلى أن دولة البرازيل وسنغافورة تمكنتا من إجراء تعديل جذري هندسي لمحرك السيارة لكي يعمل بزيت النخيل بدلاً من البنزين.

مصر قامت بتطوير وقود الطائرات

أثبتت التجارب المعملية أنه بالإمكان إنتاج وقود حيوي متفق مع البيئة ليصبح بديلاً لمشتقات البترول‏، ‏ويستخدم كوقود للطائرات‏، ‏وقد تم التعاقد على تصدير الإنتاج بالكامل لشركات الطيران العالمية‏.

والتجربة بدأت تأخذ حيز التنفيذ بمنطقة العين السخنة بالسويس، بإقامة أول مشروع في الشرق الأوسط لإنتاج وقود حيوي كأحد مصادر الطاقة النظيفة والمتجددة والآمنة‏، بتكلفة مالية تقدر بـ ‏17‏ مليون يورو‏، وبطاقة إنتاجية تصل حوالي ‏40‏ مليون طن وقود حيوي‏، و4‏ مليون طن جلسرين طبي‏، وذلك بالاستفادة من المخلفات الزراعية‏.

‏ويهدف المشروع القومي لإنشاء الطاقة المتجددة إلى توفير الطاقة، ‏‏والقضاء على التلوث‏، وزيادة خصوبة التربة‏ للأراضي المراد الزراعة بها، وقال يوسف‏‏ إنه ستتم زراعة‏ 6‏ آلاف فدان بمختلف المزروعات بأراضي محافظة السويس‏، زرع منها بالفعل 400‏ فدان على مياه الصرف الصحي.

‏والجدير بالذكر أن تجربة مصر لإنتاج نباتات تنتج الوقود الحيوي بدأت بزراعة نبات “الجاتروف” في منطقة الأقصر بزراعة ‏100‏ فدان معتمدة على مياه الصرف الصحي لمعالجة بدون تسميد‏،‏ بالتعاون مع وزارتي البيئة والزراعة، وهذا النوع من الزراعات صنعت فارقا متميزا عن تلك الزراعات الأخرى حول العالم، ‏كما ستتم زراعة ‏10‏ آلاف فدان بمحافظة أسوان‏.‏

أول مصنع للوقود الحيوي بالشرق الأوسط

في أكتوبر عام 2008 تم افتتاح أول مصنع لإنتاج الوقود الحيوي الصلب القائم على المخلفات الزراعية وخاصة قش الأرز، في الشرق الأوسط ككل وشمال أفريقيا على وجه التحديد في محافظة الشرقية ليكون هذا المشروع هو الأول والرائد من نوعه في إنتاج الوقود الحيوي الصلب المعتمد على المخلفات الزراعية وخاصة قش الأرز وليس من المحاصيل الزراعية المستخدمة للغذاء الرئيسي.

وقد أقيم المصنع على مساحة أربعة أفدنة بمركز أبو حماد بمحافظة الشرقية باستثمارات بلغت قدرها اثنان مليون يورو يتحملها القطاع الخاص بالدولة، حيث تم تجهيز خط إنتاج لكرات الوقود الحيوي الصلب، ويستهلك ٤٠ ألف طن كل عام من قش الأرز وينتج في نهاية الأمر أحد أشكال الفحم عالي الجودة والذي يتم استخدامه في أمور عديدة، ويوفر المصنع حوالي مائتي فرصة عمل لأبناء المحافظة علاوة على الوقود الحراري المنتج من مخلفات زراعية.

والجدير بالذكر أنه قد تم الاتفاق على إنشاء مصنعين آخرين بمصر، الأول بمحافظة الشرقية، والآخر بشمال محافظة الدقهلية بطاقه إنتاجية حوالي خمسون ألف طن من قش أرز سنوياً للمصنع الواحد، وأن البدء في تشغيلهما سيكون بداية من العام المقبل، وأنه سيتم تخصيص الأراضي اللازمة لإقامة المشروع الكبير والخاص بتحويل المخلفات الزراعية.

الوقود الحيوي المستخلص من بذور الزيتون

توصل علماء من أسبانيا من جامعتي غاين وغرناطة إلى طريقة جديدة لإنتاج الوقود الحيوي من بذور نبات الزيتون، وذلك بتقنية جديدة تتميز بأنها لا تستخدم المحاصيل الغذائية الأساسية أو الأراضي الزراعية المزروع بها محاصيل غذائية والتي يمكن استغلالها لإنتاج الغذاء المعيشي والضروري.

ويتوفر سنويا من أربعة ملايين طن من بذور نبات الزيت ومن مخلفات طعام طبيعية ومن الممكن أن تستخدم كل هذه الكميات لإنتاج الوقود الحيوي باتباع هذه الطريقة الحديثة.

وقال الباحث الإسباني المُشارك في المشروع لإنتاج الوقود الحيوي إن انخفاض تكلفة تصدير بذور نبات الزيت يجعل منها مصدراً هاماً لإنتاج الوقود الحيوي، ويمكن إنتاج 7 حوالي من خمسة كيلو جرام من الكحول الإيثيلي من كل 100 كجم من بذور نبات الزيتون، وأضاف أنه إذا ما أمكن التوصل إلى إيجاد طريقة بعينها لاستخدام كافة المخلفات الزراعية الغير ضرورية كما هو الحال بالنسبة لبذور نبات الزيتون فسيكون لدينا رصيد هائل من الطاقة المتجددة الحيوية.

وقف إنتاج الوقود الحيوي عالمياً

أقيم مؤخراً مؤتمر الوقود الحيوي بالبرازيل تحت مسمى الطاقة الحيوية فقد ناقش وتضمن محاور رئيسية هامة تم مناقشتها واستعراضها بالمؤتمر، حيث جاء محور تأمين إمدادات الطاقة المتغيرة على رأس أولويات المؤتمر، كما ناقش أهمية إنتاجه من مصادر غير غذائية هامة وعلاقة الطاقة الغير متجددة بالأسعار العالمية للغذاء.