الرئيسية
لا تلوّث البيئة وتحافظ على درجة حرارة الكرة الأرضية: النباتات مصدر الطاقة في المستقبل
يوماً بعد آخر تتكرس مقولة إن النباتات هي المصدر المأمون للطاقة، وأن عدم استثمارها استثماراً كافياً في هذا المجال أدى إلى إعاقة تطوير مشاريع اعتمادها منبعاً رئيسياً للمحروقات الحديثة، ويبدو أن التهديد الذي يشكله استخدام المحروقات المتحجرة لبيئة العالم قد يُغيِّر من الوضع السائد الآن، ويحمل على المزيد من الاستثمار لاستخراج الطاقة من النباتات.
من الثابت علمياً أن استخراج الطاقة من النباتات واستخدامها لا يزيد الغازات التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية، بل على عكس ذلك، فقد يفيد في الحد من هذه الظاهرة الخطرة أو إيقافها. وبما أنه لا يلوث البيئة، فقد يساعد على حل مشكلة التلوث في كل أنحاء العالم، وبالإمكان أن توفر النباتات للولايات المتحدة، على سبيل المثال، قدراً من الطاقة يعادل ما تستخرجه من محطاتها النووية، دون التعرض للمخاطر الناجمة عن الإشعاع النووي.
لقد ظل الإنسان منذ 150 ألف عام حتى اليوم، يستخرج الطاقة بحرق الكتل الأحيائية، وفي عصرنا هذا نجد عدداً أكبر من الناس يعتمدون على هذه الطاقة أكثر من أي نوع آخر من المحروقات لسد احتياجاتهم المنزلية. وإضافة إلى ذلك، فإن الطاقة التي تخزنها النباتات كل عام تعادل عشرة أضعاف استهلاك العالم من المحروقات الأولية، ومع ذلك نجد أن الكتل الأحيائية تكاد تكون غائبة من إحصائيات الطاقة في العالم.
والكتل الأحيائية هي المادة التي تتكون منها النباتات، ويشمل تعبير (طاقة الكتل الأحيائية) أو (الطاقة الأحيائية) كل المحروقات المستخرجة من النباتات، خصوصاً الخشب ومخلفاته من صناعات منتجات الزراعة والغابات وروث البهائم.
تستخدم النباتات الخضراء وبعض النباتات المائية الطاقة الشمسية لإنتاج أنواع بسيطة من السكر من ثاني أكسيد الكربون والماء، وتختزن النباتات الطاقة في جزيئات من الغلوكوز والنشاء والزيوت والسيلولوز الخشبي، وعندما تحرق المحروقات المنتجة من الكتل الأحيائية تُستخرج الطاقة، وينطلق غاز ثاني أكسيد الكربون في غلاف الكرة الأرضية الجوي، ولأن الكتل الأحيائية مكونة من مواد نشوية تحوي أساساً الكربون والهيدروجين والأكسجين والنتروجين فلا ينتج من احتراقها سوى تلوث قليل، خصوصاً إذا ما كان احتراقها كاملاً. وزيادة على ذلك، فإذا ما أعيدت زراعة الكتل الأحيائية التي استخدمت لاستخراج الطاقة، فلن تحدث زيادة خالصة في مجموع غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في غلاف الكرة الأرضية، لأن غاز ثاني أكسيد الكربون الذي ينطلق عند الاحتراق تمتصه النباتات النامية.
وتدل الإحصائيات المتوافرة أن نحو ثلاثة مليارات شخص في العالم، وهم نحو نصف سكانه، يعتمدون على الكتل الأحيائية لطبخ طعامهم وأغراض التدفئة والإضاءة، ويعيش معظم هؤلاء الناس في المناطق الريفية في البلدان النامية، وحسبما ذكر ديفيد هول، أستاذ علم الأحياء في (الكلية الملكية) بلندن، فقد شكلت الكتل الأحيائية 19% من استهلاك الطاقة في العالم عام 2005، ويعادل هذا 1257 مليون طن من النفط، ووجد ديفيد هول أن مجموعة الدول النامية تستخرج 35% من الطاقة التي تستخدمها من الكتل الأحيائية، أو ما يعادل 1088 مليون طن من النفط، أما في الأقطار المتقدمة فإن الطاقة المستخرجة من الكتل الأحيائية تعادل قيمتها 3% من الميزانية المخصصة للطاقة، وهو ما يبلغ 169 مليون طن من النفط كل عام.
والمحروقات الأحيائية متعددة، واستخداماتها كثيرة، فهي قد تكون صلبة، أو على شكل غازات أو سوائل، ويمكن أن تضاهي أي نوع من أنواع المحروقات المتحجرة وتحل محله، ومن الممكن حرق الكتل الأحيائية وهي خام، أو تحويلها إلى شكل يجعل استخدامها أكثر سهولة. وتتراوح مصادر الطاقة الأحيائية من الخشب والحطب المتوفر بسهولة على جانبي الطريق إلى المحروقات الأحيائية التي تصنع بوساطة العلماء في مصانع الطاقة، والميزة الكبرى للكتل الأحيائية في شكلها الخام، مثل: الخشب والتبن وقشر الأرز وقشر جوز الهند وقشر البن وروث البهائم، أنه يمكن كنسها. وعيبها الأساسي هو حجمها الكبير الذي يجعل من الصعب خزنها ويزيد في كلفة ترحيلها، ومن ناحية أخرى فإن الكتل الأحيائية الخضراء غالباً ما تحوي نسبة عالية من الرطوبة والنداوة، التي تقلل من درجة حرارتها عندما تـُحرق، ويمكن التغلب على هذا العيب بتحويل خام الكتل الأحيائية إلى مواد صلبة وسائلة وغازية يسهل استخدامها. وهنالك طرق مختلفة ومصانع لتحويل الخشب والمواد الشبيهة له إلى فحم وغاز ومحروقات سائلة، ويجري كل ذلك بتعريض هذه الكتل إلى الحرارة بدرجات متفاوتة وفق تقنيات معروفة.
تجارب تطويرية
بدأت الصين استخراج الطاقة من الكتل الأحيائية في ستينيات القرن العشرين المنصرم، وثبت أن المنشآت التي أقامتها لهذا الغرض في ذلك الوقت كانت غير محكمة من الناحية الفنية، ولا يمكن الاعتماد عليها. ومنذ عام 1980، وضعت الحكومة الصينية مواصفات فنية صارمة لتصميم مصانع تحويل الكتل الأحيائية إلى محروقات وإنشائها، وتحسنت طرق عملها تحسناً ملموساً. واليوم، فإن نحو 4.5 ملايين مؤسسة محلية صغيرة تعمل في الصين لإنتاج الطاقة الحيوية. وتـُظهر الهند حرصاً شديداً على توسيع شبكتها المكونة من 35 مصنعاً كبيراً لإنتاج المحروقات الحيوية، التي تقدم منتجاتها لتستهلك على نطاق البلاد بأكملها، وفي معهد الهند للعلوم في بنغالور عمل فريق من العلماء بقيادة أمولياريدي، مدير مركز تطبيق العلوم والتكنولوجيا في المناطق الريفية، لتشييد مصنع للطاقة الحيوية في قرية بورا. وبفضل هذا المصنع يحصل مزارعو هذه القرية الآن على الطاقة الكهربائية، التي يستخدمونها في ضخ المياه لخزنها في المستودعات التي تمد السكان بمياه الشرب، وما يفيض من هذه الطاقة الكهربائية يستخدمه السكان لإضاءة منازلهم. ويقول أموليا ريدي إن القرويين في بورا يتحمسون الآن لزراعة المزيد من الأشجار لإمداد مصنع الطاقة بالكتل الأحيائية للحفاظ على أسلوب حياتهم الجديد، ولصون مصدر الطاقة الذي يعتمدون عليه.
أما السوق الأوربية المشتركة فإنها تستهلك من المحروقات الخشبية كل عام ما يعادل 5.5 ملايين طن من النفط، ونصيب فرنسا وحدها من هذه الكمية يبلغ نحو مليوني طن ونصف. ومما يبعث على الأمل في ازدياد الاعتماد على الطاقة الأحيائية أنه يوجد في فرنسا وإيطاليا وغيرهما من البلدان الأوربية ملايين الهكتارات غير المستثمرة، التي يمكن أن تـُزرع بأشجار، وتحول إلى غابات صغيرة تستخدم نباتاتها في استخراج المحروقات الأحيائية، وقد بدأ عدد من البلدان المتقدمة في وضع برامج لإنتاج غاز الإيثانول الأحيائي من المواد السكرية والنشوية. وقد تمكنت الولايات المتحدة الأمريكية في عام 2000 من تخمير 3 بلايين لتر من محروقات غاز الإيثانول، التي أنتج معظمها من المحصول الفائض عن (الذرة الشامية). والآن، فإن 30% من البنزين المستخدم في الولايات المتحدة ممزوج بهذا الغاز، وأجرت السوق الأوربية المشتركة دراسة برهنت أن غاز الإيثانول الأحيائي المنتج من فائض السكر وحده قد يفي بما يعادل 2% من البنزين المستهلك في أوربا.
وتـُعد زمبابوي من بلدان العالم الثالث الرائدة في مجال تحويل الكحول المقطر من منتجات زراعية إلى محروقات، ويمزج البنزين في زمبابوي بنسبة تعادل 2% إلى 15% من الكحول، ويمكن أن تزداد إلى الضعف في حال توفر كميات كافية من الكحول الأحيائي. وتشجع زمبابوي الرائدة في هذا المجال بلدان إفريقية أخرى لتحذو حذوها، وعلى كل حال فإن الطريق بات مفتوحاً على مصراعيه أمام الدول النامية، التي تملك ثروات طبيعية هائلة وغابات كثيفة، كي تتجه إلى مجال الاستفادة من أشجارها ونباتاتها لتوفير ما تحتاجه من الطاقة، ولا يتطلب الأمر أكثر من الاستفادة من التقدم التقني الذي أحرز في مجال استخراج الطاقة الأحيائية، ورصد الرساميل اللازمة والحفاظ على الغابات والنباتات، وذلك بزراعة مستمرة لأشجار ونباتات تحل محل تلك التي تستخدم في مصانع الطاقة الأحيائية.
يوماً بعد آخر تتكرس مقولة إن النباتات هي المصدر المأمون للطاقة، وأن عدم استثمارها استثماراً كافياً في هذا المجال أدى إلى إعاقة تطوير مشاريع اعتمادها منبعاً رئيسياً للمحروقات الحديثة، ويبدو أن التهديد الذي يشكله استخدام المحروقات المتحجرة لبيئة العالم قد يُغيِّر من الوضع السائد الآن، ويحمل على المزيد من الاستثمار لاستخراج الطاقة من النباتات.
من الثابت علمياً أن استخراج الطاقة من النباتات واستخدامها لا يزيد الغازات التي تسبب ارتفاع درجة حرارة الكرة الأرضية، بل على عكس ذلك، فقد يفيد في الحد من هذه الظاهرة الخطرة أو إيقافها. وبما أنه لا يلوث البيئة، فقد يساعد على حل مشكلة التلوث في كل أنحاء العالم، وبالإمكان أن توفر النباتات للولايات المتحدة، على سبيل المثال، قدراً من الطاقة يعادل ما تستخرجه من محطاتها النووية، دون التعرض للمخاطر الناجمة عن الإشعاع النووي.
لقد ظل الإنسان منذ 150 ألف عام حتى اليوم، يستخرج الطاقة بحرق الكتل الأحيائية، وفي عصرنا هذا نجد عدداً أكبر من الناس يعتمدون على هذه الطاقة أكثر من أي نوع آخر من المحروقات لسد احتياجاتهم المنزلية. وإضافة إلى ذلك، فإن الطاقة التي تخزنها النباتات كل عام تعادل عشرة أضعاف استهلاك العالم من المحروقات الأولية، ومع ذلك نجد أن الكتل الأحيائية تكاد تكون غائبة من إحصائيات الطاقة في العالم.
والكتل الأحيائية هي المادة التي تتكون منها النباتات، ويشمل تعبير (طاقة الكتل الأحيائية) أو (الطاقة الأحيائية) كل المحروقات المستخرجة من النباتات، خصوصاً الخشب ومخلفاته من صناعات منتجات الزراعة والغابات وروث البهائم.
تستخدم النباتات الخضراء وبعض النباتات المائية الطاقة الشمسية لإنتاج أنواع بسيطة من السكر من ثاني أكسيد الكربون والماء، وتختزن النباتات الطاقة في جزيئات من الغلوكوز والنشاء والزيوت والسيلولوز الخشبي، وعندما تحرق المحروقات المنتجة من الكتل الأحيائية تُستخرج الطاقة، وينطلق غاز ثاني أكسيد الكربون في غلاف الكرة الأرضية الجوي، ولأن الكتل الأحيائية مكونة من مواد نشوية تحوي أساساً الكربون والهيدروجين والأكسجين والنتروجين فلا ينتج من احتراقها سوى تلوث قليل، خصوصاً إذا ما كان احتراقها كاملاً. وزيادة على ذلك، فإذا ما أعيدت زراعة الكتل الأحيائية التي استخدمت لاستخراج الطاقة، فلن تحدث زيادة خالصة في مجموع غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في غلاف الكرة الأرضية، لأن غاز ثاني أكسيد الكربون الذي ينطلق عند الاحتراق تمتصه النباتات النامية.
وتدل الإحصائيات المتوافرة أن نحو ثلاثة مليارات شخص في العالم، وهم نحو نصف سكانه، يعتمدون على الكتل الأحيائية لطبخ طعامهم وأغراض التدفئة والإضاءة، ويعيش معظم هؤلاء الناس في المناطق الريفية في البلدان النامية، وحسبما ذكر ديفيد هول، أستاذ علم الأحياء في (الكلية الملكية) بلندن، فقد شكلت الكتل الأحيائية 19% من استهلاك الطاقة في العالم عام 2005، ويعادل هذا 1257 مليون طن من النفط، ووجد ديفيد هول أن مجموعة الدول النامية تستخرج 35% من الطاقة التي تستخدمها من الكتل الأحيائية، أو ما يعادل 1088 مليون طن من النفط، أما في الأقطار المتقدمة فإن الطاقة المستخرجة من الكتل الأحيائية تعادل قيمتها 3% من الميزانية المخصصة للطاقة، وهو ما يبلغ 169 مليون طن من النفط كل عام.
والمحروقات الأحيائية متعددة، واستخداماتها كثيرة، فهي قد تكون صلبة، أو على شكل غازات أو سوائل، ويمكن أن تضاهي أي نوع من أنواع المحروقات المتحجرة وتحل محله، ومن الممكن حرق الكتل الأحيائية وهي خام، أو تحويلها إلى شكل يجعل استخدامها أكثر سهولة. وتتراوح مصادر الطاقة الأحيائية من الخشب والحطب المتوفر بسهولة على جانبي الطريق إلى المحروقات الأحيائية التي تصنع بوساطة العلماء في مصانع الطاقة، والميزة الكبرى للكتل الأحيائية في شكلها الخام، مثل: الخشب والتبن وقشر الأرز وقشر جوز الهند وقشر البن وروث البهائم، أنه يمكن كنسها. وعيبها الأساسي هو حجمها الكبير الذي يجعل من الصعب خزنها ويزيد في كلفة ترحيلها، ومن ناحية أخرى فإن الكتل الأحيائية الخضراء غالباً ما تحوي نسبة عالية من الرطوبة والنداوة، التي تقلل من درجة حرارتها عندما تـُحرق، ويمكن التغلب على هذا العيب بتحويل خام الكتل الأحيائية إلى مواد صلبة وسائلة وغازية يسهل استخدامها. وهنالك طرق مختلفة ومصانع لتحويل الخشب والمواد الشبيهة له إلى فحم وغاز ومحروقات سائلة، ويجري كل ذلك بتعريض هذه الكتل إلى الحرارة بدرجات متفاوتة وفق تقنيات معروفة.
تجارب تطويرية
بدأت الصين استخراج الطاقة من الكتل الأحيائية في ستينيات القرن العشرين المنصرم، وثبت أن المنشآت التي أقامتها لهذا الغرض في ذلك الوقت كانت غير محكمة من الناحية الفنية، ولا يمكن الاعتماد عليها. ومنذ عام 1980، وضعت الحكومة الصينية مواصفات فنية صارمة لتصميم مصانع تحويل الكتل الأحيائية إلى محروقات وإنشائها، وتحسنت طرق عملها تحسناً ملموساً. واليوم، فإن نحو 4.5 ملايين مؤسسة محلية صغيرة تعمل في الصين لإنتاج الطاقة الحيوية. وتـُظهر الهند حرصاً شديداً على توسيع شبكتها المكونة من 35 مصنعاً كبيراً لإنتاج المحروقات الحيوية، التي تقدم منتجاتها لتستهلك على نطاق البلاد بأكملها، وفي معهد الهند للعلوم في بنغالور عمل فريق من العلماء بقيادة أمولياريدي، مدير مركز تطبيق العلوم والتكنولوجيا في المناطق الريفية، لتشييد مصنع للطاقة الحيوية في قرية بورا. وبفضل هذا المصنع يحصل مزارعو هذه القرية الآن على الطاقة الكهربائية، التي يستخدمونها في ضخ المياه لخزنها في المستودعات التي تمد السكان بمياه الشرب، وما يفيض من هذه الطاقة الكهربائية يستخدمه السكان لإضاءة منازلهم. ويقول أموليا ريدي إن القرويين في بورا يتحمسون الآن لزراعة المزيد من الأشجار لإمداد مصنع الطاقة بالكتل الأحيائية للحفاظ على أسلوب حياتهم الجديد، ولصون مصدر الطاقة الذي يعتمدون عليه.
أما السوق الأوربية المشتركة فإنها تستهلك من المحروقات الخشبية كل عام ما يعادل 5.5 ملايين طن من النفط، ونصيب فرنسا وحدها من هذه الكمية يبلغ نحو مليوني طن ونصف. ومما يبعث على الأمل في ازدياد الاعتماد على الطاقة الأحيائية أنه يوجد في فرنسا وإيطاليا وغيرهما من البلدان الأوربية ملايين الهكتارات غير المستثمرة، التي يمكن أن تـُزرع بأشجار، وتحول إلى غابات صغيرة تستخدم نباتاتها في استخراج المحروقات الأحيائية، وقد بدأ عدد من البلدان المتقدمة في وضع برامج لإنتاج غاز الإيثانول الأحيائي من المواد السكرية والنشوية. وقد تمكنت الولايات المتحدة الأمريكية في عام 2000 من تخمير 3 بلايين لتر من محروقات غاز الإيثانول، التي أنتج معظمها من المحصول الفائض عن (الذرة الشامية). والآن، فإن 30% من البنزين المستخدم في الولايات المتحدة ممزوج بهذا الغاز، وأجرت السوق الأوربية المشتركة دراسة برهنت أن غاز الإيثانول الأحيائي المنتج من فائض السكر وحده قد يفي بما يعادل 2% من البنزين المستهلك في أوربا.
وتـُعد زمبابوي من بلدان العالم الثالث الرائدة في مجال تحويل الكحول المقطر من منتجات زراعية إلى محروقات، ويمزج البنزين في زمبابوي بنسبة تعادل 2% إلى 15% من الكحول، ويمكن أن تزداد إلى الضعف في حال توفر كميات كافية من الكحول الأحيائي. وتشجع زمبابوي الرائدة في هذا المجال بلدان إفريقية أخرى لتحذو حذوها، وعلى كل حال فإن الطريق بات مفتوحاً على مصراعيه أمام الدول النامية، التي تملك ثروات طبيعية هائلة وغابات كثيفة، كي تتجه إلى مجال الاستفادة من أشجارها ونباتاتها لتوفير ما تحتاجه من الطاقة، ولا يتطلب الأمر أكثر من الاستفادة من التقدم التقني الذي أحرز في مجال استخراج الطاقة الأحيائية، ورصد الرساميل اللازمة والحفاظ على الغابات والنباتات، وذلك بزراعة مستمرة لأشجار ونباتات تحل محل تلك التي تستخدم في مصانع الطاقة الأحيائية.
