ما هو الوقود الحيوي

الوقود الحيوي يعتبر نوع من أنواع مصادر الطاقة المتجددة والمشتقة من المواد الميكروبية أو المواد النباتية أو الحيوانية، وهو عبارة عن ناقلات طاقة لتخزين الطاقة المشتقة من الكتلة الحيوية، ومن المواد التي تندرج تحت مسمى الوقود الحيوي هي :

الإيثانول

وغالباً ما يصنع من الذرة في الولايات المتحدة، وهو الأكثر شيوعاً.
الديزل

الحيوي والذي يكون من الزيوت النباتية والدهون الحيوانية السائلة.
الديزل الأخضر

وهو المشتق من الطحالب ومن مصادر نباتية.
الغاز الحيوي

ويتمثل في الميثان المشتق من روث الحيوانات، وأيضاً يشتق من المواد العضوية المهضومة الأخرى.[1]

اكتشاف الوقود الحيوي

تم اكتشاف وإنتاج الوقود الحيوي من خلال أربع أجيال وهم:

الجيل الأول:

أنتج هذا الجيل الوقود الحيوي عن طريق استخدام بذور وحبوب النباتات، ومنها بذور الذرة والقمح وقصب السكر والشعير وغيرها من البذور النباتية، ولكن احتجت بعض الجهات العالمية واعترضت، وطالبت بإيقاف هذه الطريقة التي تنتج الوقود لأن انتاجه كان على حساب سلة الغذاء العالمية، وحوّل الأراضي الزراعية المخصصة لإنتاج الغذاء إلى محاصيل للوقود الحيوي، وكان هذا التحويل على حساب الفقراء وقوتهم، مما أدى إلى ارتفاع في أسعار الزيوت والحبوب.
الجيل الثاني:

اعتمد هذا الجيل على المخلفات النباتية، مثل سيقان القمح ونشارة الخشب وغيرها، فمن هذه المخلفات استطاعوا الحصول على الوقود السليلوزي والإيثانول الحيوي بالإضافة إلى الميثانول والهيدروجين الحيوي، ولكن لهذه الطريقة أضرار أيضاً حيث أنها كانت على حساب طعام الماشية وحرمانها من العلف، بالإضافة إلى حرمان التربة الزراعية من الخلفات التي تعتبر سماد عضوي يعمل على تقوية التربة وتخصيبها.
الجيل الثالث:

اعتمد هنا على الطحالب في إنتاجه للوقود الحيوي، وسبب استخدام الطحالب لهذا الغرض هو احتوائها على نسبة جيدة من الزيوت، حيث تصل هذه النسبة إلى 60 بالمئة من وزنها، فللطحالب أهمية كبيرة في إنتاج الوقود لأنها لا تنافس الزيوت النباتية والمحاصيل التي يستفيد منها البشر، ولهذا تزايد الإهتمام العالمي بها، حيث أنها أيضاً لا تتسبب بإضافة غاز ثاني أكسيد الكربون في الهواء، وتتميز الطحالب أنها تُزرع بمياه البحار والمياه الضحلة، فهي لا تؤثر أبداً على مصادر المياه العذبة، ولا تُزرع على حساب الأراضي الزراعية.
الجيل الرابع:

يعتمد هذا الجيل على تغيير جينوم أحد الكائنات الدقيقة، وهو بكتيريا تسمى Mycoplasma Laboratorim ويمكنها من إنتاج الوقود بواسطة غاز ثاني أكسيد الكربون.[3]

تصنيفات الوقود الحيوي

يمكن تصنيف الوقود الحيوي حسب المصدر والنوع، حيث أنها ممكن أن تكون مشتقة من منتجات الغابات أو من المنتجات الزراعية أو حتى من نفايات البلديات، أو مشتقة من الصناعات الزراعية أو صناعة الأغذية أو من المنتجات الثانوية للخدمات الغذائية، وهناك أيضاً

إيجابيات وسلبيات الوقود الحيوي

، ويتم تصنيف الوقود إلى قسمين أساسيين الوقود الحيوي الأولي والوقود الحيوي الثانوي:

الوقود الحيوي الأولي

هو الوقود الذي تستخدم فيه المواد العضوية الأساسية في شكلها الطبيعي مثل رقائق الخشب، ويتم حرق هذه الأنواع من الوقود بشكل مباشر، ويتم توفير وقود الطهي أو التدفئة أو حتى احتياجات إنتاج الكهرباء في التطبيقات الصناعية الصغيرة و كبيرة الحجم .

الوقود الحيوي الثانوي

يستخدم الوقود الحيوي الثانوي في شكل مواد صلبة مثل الفحم أو على شكل سوائل مثل الإيثانول والديزل الحيوي، أو الغازات مثل الغاز الحيوي أو الاصطناعي أو غاز الهيدروجين وينقسم الوقود الحيوي الثانوي إلى:

الوقود الحيوي السائل

يعتبر من الوقود الحيوي الثانوي، ونجد أن أقوى نمو في السنوات الأخيرة كان في الوقود الحيوي السائل، حيث أنه ينتج ويتم استخراجه من المواد الحيوية وأيضاً من السلع الزراعية والغذائية، و ويسهل تخزينه ونقله بالأنابيب، ويستخدم في تشغيل محركات وسائط النقل و مولدات الطاقة الكهربائية، من أنواعه:

كحول الإيثانول الحيوي

يعتمد الإيثانول المتاح في سوق الوقود الحيوي على السكر أو النشا، فمحاصيل السكر التي تستخدم هي قصب السكر، وإن أبسط طريقة لإنتاج الإيثانول هو استخدام الكتلة الحيوية المحتوية على السكريات التي يمكن تخميرها مباشرة إلى الإيثانول، فإن قصب السكر يعد المادة الأولية الأكثر استخداماً في البرازيل والبلدان الاستوائية التي تنتج الإيثانول.

ويتم أيضاً إنتاج الإيثانول من المادة النشوية للحبوب والذي يتم تحويله إلى سكر بسهولة، مع العلم أن المنتجات النشوية لا تمثل سوى نسبة صغيرة من إجمالي كتلة النبات، وتتكون معظم المواد البناتية من السليلوز والهيميسليلوز، ولكن نجد عدم تواجد الانتاج التجاري للإيثانول الذي يتكون من الكتلة الحيوية السليلوزية .[2]

يمكن مزج الإيثانول بالنزين أو حرقه في محركات إشعال شرارة معدلة قليلاً، يحتوي لتر من الإيثانول على مايقرب 66 بالمائة من الطاقة التي يوفرها لتر من البنزين.

وإن احتراق الإيثانول يسبب تفاعلاً متزايداً مع النتروجين في الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى زيادة هامشية في غازات أكسيد النتروجين.

وقود الديزل الحيوي

يتم إنتاج وقود الديزل الحيوي عن طريق الجمع ما بين الزيت النباتي أو الدهون الحيوانية مع الكحول، بالإضافة إلى محفز ويتم ذلك من خلال عملية كيميائية تسمى بعملية الأسترة، وقد عُرف تفاعل الأسترة عام 1853 م عندما عمل العالمان دافي وباتريك أو تجربة في تفاعل أسترة لزيوت نباتية، وفي عام 1893 تم تشغيل أول محرك بواسطة ديزيل بزيوت نباتية منتجة من حبوب الفول السوداني .

يمكن استخراج الزيت المستخدم في إنتاج الديزل الحيوي من أي محصول ذو بدور زيتية، وأكثر البذور شيوعاً هي بذور اللفت في أوروبا وبذور فول الصويا في البرازيل والولايات المتحدة الأميركية.

ويتم إنتاج وقود الديزل الحيوي من زيوت النخيل ومن جوز الهند والجاتروفا خاصة في البلدان الإستوائية وشبه الاستوائية، وتستخدم أيضاً كميات من الدهون الحيوانية في إنتاج وقود الديزل الحيوي، وهذه الدهون الحيوانية تنتج من معالجة الأسماك والحيوانات.

وقود الزيوت النباتية

استخدم زيت حبوب الفول السوداني لتشغيل أول محرك ديزل، وتم ذلك قبل استعمال الوقود الأحفوري التقليدي الذي يعمل أيضاً على تشغيل المحركات، وهذه محركات الديزل التقليدية تحتاج إلى تعديلات لكي تعمل بشكل مباشر بواسطة وقود الزيت النباتي.

الوقود الحيوي الصلب

يعتبر من الوقود الحيوي الثانوي، وقد استخدم هذا النوع من الوقود منذ القديم، حيث أنه شمل الأخشاب والنباتات الجافة بالإضافة إلى الفحم والمخلفات النباتية، وعصير الفواكه ومعاصر زيت الزيتون، وشملت أيضاً فضلات الحيوانات وروثهم بالإضافة إلى القمامة.

في الحقيقة إن وقود الكتلة الحيوية الصلبة تستعمل بشكل مباشر كما هي متواجدة في الطبيعة، ولكن في الكثير من الأحيان يتم معالجتها فرفع القيمة الحرارية، فيتحول الخشب إلى فحم عن طريق إزالة الماء منه، وإزالة المواد المتطايرة والمواد العضوية المتواجدة فيه .

ويتكون الفحم الأسود من الكربون وتتراوح نسبته بين 85 و 95 بالمئة، ويحترق الكربون بحرارة عالية أكثر وأعلى من الخشب، وتم استعماله من قبل الحدادين لصهر المعادن، واستعمل أيضاً لصهر الزجاج والتدفئة.

الوقود الحيوي الغازي

وهو نوع من أنواع الوقود الحيوي الثانوي، حيث يتم إنتاجه عن طريق تخمر الفضلات العضوية لا هوائياً، ويحتوي على خليط من غازات مختلفة، أهم هذه الغازات الميثان وغاز ثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى نسبة قليلة جداً من الأمونيا والنيتروجين والهيدورجين وغاز ثاني أكسيد الكبريت.

تستخدم الهند والباكستان هذا النوع من الوقود الحيوي بكثرة وخاصة في التجمعات الريفية، ويعرف هذا الوقود باسم غاز جوبار، ويُنتج هذا الغاز من روث الحيوانات والمخلفات العضوية، و يعتبر مصدر بديل من مصادر الطاقة الطبيعية، ويستخدم في الطهي وإنتاج الطاقة الكهربائية، بالإضافة إلى تشغيل المحركات.