كيف يمكن للطاقة الحيوية أن تتفوق في عصر الطاقات الجديدة؟

Thread Content

في ظل تناقص موارد الطاقة الأحفورية تدريجيًا، وتفاقم تلوث الهواء، وتزايد التغيرات المناخية العالمية، أصبحت الطاقة الحيوية تحظى باهتمام كبير في جميع أنحاء العالم، بفضل مزاياها المتعددة مثل قابليتها للتجديد وخصائصها الخالية من الكربون وصديقتها للبيئة. وقد تم إدراج تطوير الطاقة الحيوية ضمن استراتيجيات تطوير الطاقة في مختلف الدول. بدأت البرازيل والاتحاد الأوروبي والولايات المتحدة في استخدام الطاقة الحيوية مبكرًا، ولكل منها مزاياه الخاصة، لكن ما زالت الجيل الأول من الوقود الحيوي والوقود الصلب هما اللذان تم تطويرهما بشكل فعلي على نطاق صناعي حتى الآن. تتجاوز الإنتاج السنوي لإيثانول قصب السكر في البرازيل 25 مليار لتر، ويشكل ذلك أكثر من 50% من استهلاك البنزين في البلاد؛ أما في الولايات المتحدة، فقد تجاوز الإنتاج السنوي لإيثانول الذرة 40 مليار لتر. شهدت دول مثل الولايات المتحدة والبرازيل وإندونيسيا تطورًا سريعًا في إنتاج الديزل الحيوي، حيث تأتي المواد الخام الرئيسية من محاصيل مثل بذور الكانولا وفول الصويا وأشجار جوز الهند، بالإضافة إلى الدهون المهملة. في عام 2014، تجاوز إنتاج الديزل الحيوي المستخلص من فول الصويا في الولايات المتحدة والبرازيل 2 مليون طن، بينما تجاوز إنتاج الديزل الحيوي المستخلص من أشجار جوز الهند في إندونيسيا 3.8 مليون طن. تستخدم العديد من دول أوروبا **تصنيع وقود متكتل كمصدر للطاقة الحيوية. تعتمد السويد بشكل أساسي على زراعة أشجار الصفصاف في الغابات الطاقية لتطوير توليد الطاقة من الكتلة الحيوية، حيث يتم إنتاج حوالي 100 مليار كيلوواط/ساعة سنويًا، وهو ما يمثل 16.5% من إجمالي استهلاك الطاقة في البلاد، كما يمثل 68.5% من إجمالي استهلاك الطاقة المستخدمة في التدفئة. أما في الدنمارك، فإن توليد الطاقة عبر حرق الكتلة الحيوية يستخدم حوالي 1.5 مليون طن من النفايات الزراعية والغابية سنويًا، وهو ما يوفر 5% من إجمالي إمدادات الطاقة في البلاد. تشكل الطاقة الحيوية في الولايات المتحدة والنمسا ما نسبته 4% و10% على التوالي من إجمالي استهلاك الطاقة الأولية. أما ألمانيا، فهي تستخدم النفايات البيولوجية في عملية التخمير الجاف لإنتاج الغاز الحيوي، والذي يُستخدم في توليد الطاقة الحرارية والكهربائية معًا؛ ويشكل هذا الغاز حوالي 7% من إجمالي مصادر الطاقة الكهربائية في البلاد. “إن استخدام المحاصيل الغذائية لإنتاج الطاقة الحيوية يتعارض مع مبادئ الأمن الغذائي، وقد تعرض ذلك لانتقادات من المجتمع الدولي، كما تسعى الأمم المتحدة إلى وقف إنتاج الإيثانول من الذرة في الولايات المتحدة. لذلك، بدأ المجتمع الدولي في استكشاف أنواع الوقود السائل البيولوجي من الجيل الثاني، والتي يأتي على رأسها إيثانول السليلوز. وضعت الولايات المتحدة في عام 2006 “خريطة طريق لأبحاث الإيثانول المستخلص من السليلوز”， وفي عام 2008 أصدرت “خطة عمل للوقود الحيوي”. وهي تعمل حالياً على تطوير تقنيات زراعة مواد السليلوز اللازمة لإنتاج الإيثانول وتحويلها إلى وقود. ”قال جيا لي مينغ: "تعمل البرازيل أيضًا على تطوير تقنيات التحويل لاستخدام بقايا قصب السكر كمادة خام لإنتاج إيثانول السليلوز". في الوقت الحالي، تشمل النباتات المستخدمة على المستوى الدولي كمواد خام لإنتاج إيثانول السليلوز نباتات عشبية مثل السورغوم الحلو والسيغالوفا والأريجروبوس والكاراجينا، بالإضافة إلى أنواع الأشجار مثل شجرة الصفصاف وشجرة الإيكاليبتوس؛ أما تقنيات التحويل فتشمل الطريقة الحرارية والطريقة الإنزيمية والطريقة الكيميائية والطرق الفيزيائية الكيميائية. يتجه الديزل الحيوي أيضًا نحو كيروسين الطيران الحيوي عالي الجودة. ” حددت الصين مسار تطويرها في مجال الأمن الغذائي: عدم التنافس مع الآخرين على الغذاء أو الأراضي المخصصة لزراعته، وبالتالي أصبح قطاع الغابات استثمارًا ذا إمكانات هائلة. “عدم التنافس مع الآخرين على الغذاء أو الأراضي”، هذا هو المبدأ الأساسي الذي تتبعه الصين في تطوير الطاقة الحيوية؛ فمنذ البداية، كان ضمان الأمن الغذائي هو الأساس الذي يقوم عليه تطوير الطاقة الحيوية في الصين. في سياق ضمان الأمن الغذائي، يمتلك قطاع الغابات إمكانات هائلة وغير مسبوقة لتطوير الطاقة الحيوية. بالفعل، يتمتع قطاع الغابات بمزايا فريدة سواء من حيث الموارد أو الأراضي. يوجد في بلادنا 4.6 مليار فدان من الأراضي الحرجية، منها أكثر من 4.4 مليون هكتار من الأراضي البرية الصالحة لزراعة الأشجار والتي يمكن استخدامها كمصادر لإنتاج الطاقة الحيوية؛ كما يوجد أكثر من 1.7 مليون هكتار من الأراضي المخصصة لزراعة الأشجار التي تُستخدم كوقود، ويتم إنتاج حوالي 350 مليون طن سنويًا من المواد الخشبية الناتجة عن قطع الأشجار والتي يمكن استخدامها كمصادر للطاقة. “إن إمكانيات المواد الخام الخاصة بالغابات في بلادنا كبيرة جدًا، حيث يوجد أكثر من 150 نوعًا من الأشجار التي تحتوي ثمارها وبذورها على نسبة دهون تزيد عن 40%. ومن أهم الأشجار التي يمكن زراعتها على نطاق واسع لاستخدامها كمواد خام لإنتاج الديزل الحيوي: شجرة التونج، وشجرة النيم، وشجرة الفينكوين، وشجرة الليندن، وشجرة الجلد اللامع، وشجرة التونج الجبلية، وشجرة الساليكس، وشجرة النخيل الزيتي، وشجرة الأوكالبتوس. ”قال جيا لي مينغ. **كما سبقت الإدارة الحرجية في إصدار «خطة تطوير الطاقة الحيوية الحرجية على المستوى الوطني (2011–2020)»، والتي حددت خطة تطوير واتجاهات استخدام الطاقة الحيوية الحرجية. يعتبر توليد الطاقة من المواد الحيوية من أكثر مجالات تطور الطاقة الحيوية نضجًا في بلادنا، حيث يوجد أكثر من 60 شركة لتوليد الطاقة من المواد الحيوية، وتستخدم هذه الشركات بشكل رئيسي القش والمواد الخشبية لتوليد الطاقة. محطة توليد الطاقة البيولوجية في مقاطعة دان، بمدينة هيزه في مقاطعة شاندونغ، هي أول محطة من نوعها في الصين. تبلغ قدرتها التشغيلية 25 ألف كيلوواط، وتنتج سنويًا 160 مليون كيلوواط/ساعة من الطاقة، مما يساهم في تحقيق إيرادات صناعية تزيد عن 100 مليون يوان. المواد الأساسية لإنتاج الديزل الحيوي هي الدهون المهملة وبذور الأشجار ذات المحتوى العالي من الزيوت. تقوم شركة يونان شينيو بإنتاج الديزل الحيوي من بذور نبات التونغزي. في أكتوبر 2011، استخدمت الخطوط الجوية الوطنية الصينية الديزل الحيوي الذي أنتجته الشركة، بعد تكريره، وخلطته مع الوقود الجوي التقليدي بنسبة 1:1، وذلك لاستخدامه في تجارب الطيران باستخدام طائرات بوينج 747-400، وقد نجحت هذه التجارب. تعاونت مجموعة بيدا ويمينغ مع أكاديمية علوم الغابات في مقاطعة هونان لتطوير الديزل الحيوي المستخلص من شجرة الفوغبي، وقد تم تشغيله بشكل تجريبي في بعض المناطق. لكن على مر السنين، كانت وتيرة تطور صناعة الطاقة الحيوية في بلادنا بطيئة، والسبب الرئيسي في ذلك هو التركيز فقط على منتج واحد مثل الديزل الحيوي ووقود الحبيبات المصنعة، حيث أن الأرباح منخفضة، وبالتالي لا تكون لدى الشركات دافع للتطور. كيف يمكن التغلب على العوائق الثلاثة: المواد الخام، والتكنولوجيا، والتنمية المستدامة؟ يبرز نموذج الصين كحل، فالكفاءة هي حياة الصناعة. على الرغم من أهمية السياسات الداعمة، إلا أنه لا يجوز مخالفة قوانين السوق. إذا أرادت شركات الطاقة الحيوية أن تنمو وتتوسع بقوتها الخاصة، فلا مفر لها من قاعدة الكفاءة التكلفية كمبدأ أساسي للبقاء. يعتقد جيا لي مينغ أن العوامل الثلاثة التي تحد من فعالية تطوير الطاقة الحيوية الخشبية هي: المواد الخام، والتكنولوجيا، والتنمية المستدامة. حاليًا، تعمل مؤسسات بحثية مثل **مركز أبحاث الكتلة الحيوية غير الغذائية للطاقة** التابع لجامعة بكين للغابات بالتعاون مع أبرز الشركات الصينية الرائدة في مجال استخدام الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة، على تطوير نموذج مستدام لاستخدام الكتلة الحيوية في إنتاج الطاقة، يتميز باستخدام مواد خام من المزارع ذات الكفاءة العالية في استخدام الموارد، بالإضافة إلى تطوير سلاسل إنتاجية فعالة. وقد وصل هذا النموذج إلى مصاف الأفضل على مستوى العالم. يتم زراعة الغابات المستخدمة كمصادر للمواد الخام وفق نموذج المزارع، مع الاعتماد على أنواع الأشجار التي تُعتبر مصادر رئيسية للطاقة في بلادنا، بهدف تحقيق الزراعة على نطاق واسع وبكفاءة عالية، مما يضمن توفير كميات كافية من المواد الخام وإمدادات مستدامة، ويمكن ذلك من خفض تكاليف المواد الخام بشكل كبير. قالت سو شوتشاي إن أصناف أشجار الديزل الحيوي في بلادنا يجب زراعتها باستخدام تقنيات إنتاجية كاملة، مثل استخدام أصناف ممتازة وغير قابلة للتكاثر، والزراعة المكثفة بأشجار منخفضة الارتفاع، وتشكيل الأشجار وتقليمها، والتحكم في الإزهار والثمار، وإدارة المياه والأسمدة، بالإضافة إلى الاستخدام الميكانيكي في العمليات الزراعية. قال جيا لي مينغ إنه حتى بالنسبة لأنواع الأشجار التي تُستخدم كوقود مثل شجرة الأكاسيا وشجرة النيم، يجب اختيار أصناف جيدة منها، وزراعتها بكثافة عالية وفي فترات زمنية قصيرة. تنتشر في المناطق الشمالية الغربية من بلادنا غابات الشجيرات مثل نبات السيدار، وإذا لم يتم العناية بها على المدى الطويل، فإنها ستزداد سوءًا. أما قطعها كل بضع سنوات، فهو يسمح بالحصول على المواد الخام، كما يساعد في تجديد الغابات. جوهر الابتكار التقني في إنتاج المنتجات هو نموذج تطوير سلسلة الإنتاج المتعددة الفعالة. يمكن من خلال مادة خام من الكتلة الحيوية إنتاج منتجات متعددة، حيث يتم استغلال هذه المادة الخام بشكل كامل، مما يؤدي إلى تشكيل سلسلة إنتاجية طويلة، وبالتالي يمكن رفع القيمة المضافة للمنتجات وزيادة فوائد الصناعة بشكل كبير. قال جيا لي مينغ إنه من خلال التعاون بين الصناعة والأكاديميين والبحث العلمي، تم تحقيق اختراق في هذا النموذج. تستخدم شركة فوجيان يوانهوا لب ثمار النيم الغني بالسابونين كمادة خام لإنتاج صابون عالي القيمة، ومستحضرات الاستحمام، وشامبوهات؛ كما تستخدم البذور التي تحتوي على أكثر من 40% دهون كمادة خام لإنتاج الديزل الحيوي؛ وتستخدم قشور البذور كمادة خام لإنتاج الكربون النشط عالي الجودة. بالإضافة إلى ذلك، تقوم الشركة بإنتاج زيوت عطرية نباتية، ومنتجات تجميلية عالية الجودة، وأعلاف غنية بالبروتين. تعتقد الوكالة الفرنسية للتنمية أن صناعة النيم قد شكّلت نموذجًا خاصًا بالصين في مجال تطوير الطاقة الحيوية من خلال دمج إنتاج الزيوت مع إدارة الغابات، وهي تتطلع بشدة إلى تعزيز هذا النموذج من خلال مشاريع القروض، بهدف تحويله إلى نموذج يمكن أن يُحتذى به على المستوى الدولي في مجال تطوير الطاقة الحيوية. تعتمد سلسلة إنتاج الطاقة الحيوية “تحويل الخشب إلى زيت” التابعة لمجموعة جينغجياو بشكل أساسي على مخلفات الزراعة والغابات كمواد خام، لإنتاج مجموعة من المنتجات مثل الديزل الحيوي ذو نقطة انصهار منخفضة، وزيوت التشحيم العسكرية المستخدمة في المناطق الباردة، بالإضافة إلى المواد المخففة، مما يؤدي إلى **زيادة القيمة المضافة للمنتجات. أشاد خبراء الديزل الحيوي الفرنسيون المعروفون عالميًا بشدة بهذه الطريقة التصنيعية، واعتبروها تقنية من الطراز العالمي ذات آفاق مستقبلية واعدة للغاية. لتحقيق التنمية المستدامة على مدار دورة حياة المنتج بأكملها، من إنتاج المواد الخام إلى المنتج النهائي، يجب أن يكون ذلك مرتبطًا بفوائد اقتصادية كبيرة، بالإضافة إلى كونه صديقًا للبيئة ومفيدًا للتنمية الاجتماعية والاقتصادية في المنطقة، وذلك لكي يتسنى الاندماج في السوق الدولية والحصول على “تصريح الدخول” إليها.