منتديات الشروق أونلاين - مسابقة أحسن مقال علمي : الوقود الحيوي المستدام

البحث عبارة عن مشاركة شرفية قدمتها على عجل لضيق الوقت

المرة القادمة إن شاء الله سأهيء البحث بطريقة أفضل

دخل الوقود الحيوي كوقود سائل منتج من النبات للأسواق بسبب ارتفاع أسعار النفط و الحاجة لتأمين الطاقة ، إلا أن هذه التقنية تنتقد لآثارها الضارة على البيئة و الأمن الغذائي و كربونية التربة. (1)
يتمثل التحدي في تطوير تكنولوجيات جديدة من الإيثانول السيلولوزي متوافقة مع سياسات و أدوات اقتصادية تساعد على ضمان تسويق هذا الوقود المستدام ، لتعزيز فرص الاستثمار الاقتصادية في إفريقيا و أمريكا اللاتينية و آسيا ، و يفتح كذلك آفاقا جديدة لزيادة المنافسة ضمن أسواق النفط ، و تأمين مدر للطاقة البديلة ، و التي ستحد من ارتفاع أسعار البنزين و تقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري ، خاصة في قطاع النقل. (2)

خيارات الوقود الحيوي

https://upload.wikimedia.org/wikiped...m_virgatum.jpg
ثمام عصوي

تعد عمليات تطوير الوقود الحيوي و استخدامه من المسائل المعقدة ، لتعدد الخيارات ، مثلا يستخرج الميثانول و الديزل الحيوي من المحاصيل الزراعية التقليدية كالقمح و الذرة و قصب السكر ، و أي استبدال في هذه المحاصيل سينعكس سلبا على الغذاء الإنساني و إنتاج الأعلاف ، مما سيؤثر على الاقتصاد. (3)
بدأ إنتاج الجيل الثاني من الوقود الحيوي من خلال مصادر نباتية أوسع مثل الثمام العصوي و الحشيشة الفضية العملاقة و نباتات حراجية و إعادة تدوير مخلفات الصناعات الغذائية ، هذا ما جعله يتطور نحو الاستدامة ، عبر كفاءة أعلى و ضرر أقل. (4)
يعتقد اللورد رونالد أوكسبورغ أن مسؤوليات إنتاج الوقود الحيوي يحتوي على العديد من المتناقضات:
إن الإنتاج المسؤول لمصادر الطاقة المستدامة التي لا تحتاج إلى تحويل الأراضي من زراعة الغذاء إلى زراعة محاصيل طاقية لا تحدث ضرر على البيئة ، بل من الممكن أن تساعد في حل مشاكل النفايات المتولدة ، و أن تخلق فرص العمل للفقراء ؛ بينما الإنتاج غير المسؤول ، ففي أحسن الأحوال لا يوفر استفادة مناخية ، وفي أسوأ الأحوال ، يحدث ضررا في البنية الاجتماعية و البيئية. (5)
و وفقا لمؤسسة جبل روكي فإن الممارسات السليمة لإنتاج الوقود الحيوي لن تعيق إنتاج الغذاء و صناعة الألياف ، و لن تسبب مشاكل متعلقة بالمياه و البيئة ، وتعتبر عملية اختيار الأراضي لأجل زراعة المواد الأولية اللازمة لتصنيع الوقود الحيوي أمرا أساسيا لتوفير مصدر طاقة مستدام ، باعتبار رئيسي و هو تقليل منافسة زراعة الأراضي من أجل الأغراض الغذائية و أغراض الطاقة إلى الحد الأدنى. (6)

النباتات المستخدمة للوقود الحيوي المستدام

https://upload.wikimedia.org/wikiped...01_2008_06.jpg
محصول قصب السكر جاهز للحصاد في ساو باولو.

قصب السكر في البرازيل
تستخدمه لإنتاج وقود الإيثانول كوقود حيوي ، و يعود تاريخ ذلك إلى سنة 1970 ، و تعتبر البرازيل رائدة في مجال صناعة الطاقة الحيوية و الاقتصاد الأول في العالم في إنتاج هذه الطاقة ، وقد صنفت الوكالة الأمريكية لحماية البيئة الوقود المنتج من قصب السكر البرازيلي بأنه وقود حيوي متطور وذلك في سنة 2010 ، ووفقا لهذه الوكالة فإن هذا الوقود خفف من دورة حياة الغازات الدفيئة بنسبة 61% وهذه النسبة تتضمن الآثار المباشرة و غير المباشرة لاستخدام الأراضي في عملية الانتاج. (7)
يرتكز نجاح استدامة إنتاج وقود الإيثانول الحيوي البرازيلي عن طريق قصب السكر على استخدام أكثر الوسائل كفاءة في تقنيات الزراعة في العالم ، باستخدام معدات متطورة و قصب سكر رخيص كمادة أولية ، كما تستخدم بقايات قصب السكر لإنتاج الحرارة و الطاقة ، مما ينتج عنه وقود ذو سعر تنافسي ومردود طاقي عالي (طاقة الخرج/طاقة الدخل) يتراوح من 8.3 كقيمة متوسطة إلى 10.2 كقيمة لأفضل إنتاج. (8)
وفقا لتقرير بتكليف من الأمم المتحدة ، واستنادا إلى استعراض مفصل من الأبحاث المنشورة حتى منتصف عام 2009 ، فضلا عن مداخلات من قبل خبراء مستقلين في جميع أنحاء العالم، فإن الإيثانول المنتج عن طريق قصب السكر كما هو الحال في البرازيل "ينتج في بعض الظروف ما يقارب الصفر من انبعاثات الغازات الدفيئة" ، و إذا تطور إنتاجه أكثر ، قد يؤدي إلى تقليل انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون بدلاً من الزيادة ، وفي المقابل وجد التقرير أن الولايات المتحدة الأمريكية - و التي تستخدم الذرة لإنتاج الوقود الحيوي - تنتج وقود أقل كفاءة ، وقصب السكر يمكن أن يؤدي لخفض الانبعاثات لأكثر من 70٪ حتى 100٪ عند الاستعاضة عنه بدلاً من البنزين ، كما أظهرت عدة دراسات أخرى أن الإيثانول المنتج من قصب السكر يقلل من غازات الدفيئة بنسبة 86 إلى 90 ٪ إذا لم يكن هناك تغير كبير في استخدام الأراضي. (9)
من الصعب جدا تحديد الآثار غير المباشرة لاستخدام المزيد من الأراضي لإنتاج قصب سكر أكثر ، فيمكن استبداله بأي محصول آخر كالصويا أو الحمضيات ، و التي يلزمها مزارع إضافية و استبدال للمراعي ، و منه إزالة الغابات ضرورة حتمية ، و كذلك خسائر الكربون المهولة في التربة جراء زراعة قصب السكر ، و لكن من المتوقع أن يكون معظم النمو المستقبلي في المراعي المهجورة كما هو الآن في ساو باولو ، و من المتوقع كذلك تحسين الإنتاجية اعتمادا على البحوث التكنولوجية و عمليات التحسين الوراثي ، و بالتالي المساهمة في خفض الطلب على الأراضي المستغلة في المستقبل. (10)

https://upload.wikimedia.org/wikiped...-6-1_Fig_1.jpg
توزع المناطق البيئية لزراعة قصب السكر في البرازيل

الجاتروفا في الهند وأفريقيا
يمكن استخدام زراعة المحاصيل مثل الجاتروفا لإنتاج الديزل الحيوي ، حيث تزدهر هامشيا بما أن إنتاجها اقل زراعيا ، تتطلب زراعة الجاتروفا أيدي عاملة كثيرة (حوالي شخص لكل هكتار) ، مما يوفر فرص العمل ، و تجنب استيراد الديزل المكلف و يوفر فائض للتصدير. (11)

https://upload.wikimedia.org/wikiped...W_IMG_9219.jpg
نبتة جاتروفا في الهند

الجاتروفا في كمبوديا
لا يوجد في كمبوديا احتياطات مؤكدة من الوقود الأحفوري ، و تكاد تعتمد كلبا على استيراد وقود الديزل لإنتاج الكهرباء ، و بذا فإمدادات الطاقة غير مستقرة ، و تكلفتها هي الأعلى في العال ، معيقة بذلك التنمية الاقتصادية في ذلك البلد.
الوقود الحيوي بديل مناسب عن وقود الديزل ، الذي يصنع محليا بسعر منخفض بغض النظر عن أسعار النفط الدولية ، موفرا فوائد أخرى مثل تحسين أمن الطاقة ، و فرص التنمية الريفية و الفوائد البيئية ؛ تعد أنواع جاتروفا بربادوس مصدر ملائم خاص لإنتاج الوقود الحيوي ، كما أنها تنمو طبيعيا في كمبوديا ، لتقدم فوائد محتملة جديدة للمستثمرين و الاقتصاد و المجتمعات الريفية و البيئة. (12)

الجاتروفا في المكسيك
أصل الجاتروفا من المكسيك و أمريكا الوسطى ، نقلت إلى الهند و إفريقيا في سنة 1500 بواسطة البحارة البرتغاليين بسبب استخداماتها الطبية ، في سنة 2008 مرر قانون في المكسيك لتطوير الوقود الحيوي بما لا يهدد الأمن الغذائي و كانت البلاد في ظل حاجة لتنويع مصادر الطاقة و تقليل الانبعاثات الحرارية ، حددت آنذاك وزارة الزراعة 2.600.000 هكتار لإنتاج الجاتروفا . (13)

البونغاميا الريشية في أستراليا والهند
تعتبر البونغاميا الريشية من البقوليات و تتواجد في أستراليا والهند و ولاية فلوريدا الأمريكية و معظم المناطق المدارية ، تستثمر في شمال أستراليا كبديل للجاتروفا ، حيث تعتبر الجاتروفا عشب سام ، و يجري حاليا تسويق هذه النبتة كمصدر لإنتاج الديزل الحيوي ، حيث يجري استبدال محركات الديزل التقليدية بمحركات عاملة على الديزل الحيوي من الجيل الأول أو الثاني. (14)

https://upload.wikimedia.org/wikiped...nata_Seeds.jpg
بونغاميا ريشية في أستراليا

السورغم الحلو في الهند
يتغلب السورغم الحلو على القصور في محاصيل الوقود الحيوي الأخرى ، فتستخدم فقط سيقانه في عملية الإنتاج ، بينما يتم حفظ بذوره لتغذية الماشية أو الغذاء ، و بالتالي لا يؤدي إلى ارتفاع الطلب في السوق العالمية على المواد الغذائية ، و منه لا يؤثر على أسعار المواد الغذائية و الأمن الغذائي ، و يزرع في الأراضي الجافة ذات القدرة القليلة على حفظ الكربون (المواد العضوية) ، فلا يتم أخذ الاعتبارات الناجمة عن المخاوف من إزالة الغابات المطيرة ، و هو أسهل و أرخص محاصيل الوقود الحيوي الأخرى في الهند و لا يتطلب عمليات ري، و هو عامل مهم في المناطق الجافة ، تزرع الآن بعض أصناف السورغم الحلو الرفيع الهندية في أوغندا لإنتاج الإيثانول. (15)

الطحالب في أمريكا وأوروبا
تجري حاليا العديد من البحوث لإنتاج الديزل الحيوي من الطحالب ، و من خلال التجارب الصغيرة للإنتاج استخدام الطحالب لإنتاج وقود الديزل الحيوي قد يكون الأسلوب الوحيد القابل للتطبيق الذي يمكن من خلاله إنتاج وقود للسيارات بما فيه الكفاية ليحل محل الديزل.
و قد ذكر باحثين من هولندا بأن إنتاج الوقود العضوي من الطحالب يمكن أن يصبح حقيقة في فترة تتراوح ما بين 10 إلى 15 سنة ليحل محل الوقود العضوي في المستقبل ، كما أن جامعات في بريطانيا تقوم تجري العديد من البحوث على تطوير إنتاج الوقود الحيوي ، كما تخطط أوكرانيا لعملية إنتاج الوقود الحيوي باستخدام نوع خاص من الطحالب.
أما في الولايات المتحدة فكان برنامج الأنواع المائية ، الذي بدأ في عام 1978، و هو برنامج بحوث ممول من قبل وزارة الطاقة الأمريكية مكلف بالتحقق من إمكانية استخدام الطحالب لإنتاج الطاقة ، قد ركز في البداية على إنتاج الهيدروجين ، لكن سرعان ما تحولت البحوث في سنة 1982 إلى بحوث حول إنتاج النفط ، و بدأ تركيز البرنامج على إنتاج الوقود الحيوي باستخدام الطحالب، لكن البرنامج توقف سنة 1995 في إطار تخفيض النفقات ، و قد قامت العديد من الجامعات الأمريكية بمتابعة البحوث حول إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب و محاولة الاستفادة من مياه الصرف الصحي لإنتاج الطحالب. (16)

التعاون الدولي حول الوقود الحيوي المستدام

مائدة الوقود الحيوي المستديرة
أصدرت المائدة المستديرة عن الوقود الحيوي المستدام في 13 أغسطس 2008، "النسخة الصفر" و هي عبارة عن معايير مقترحة للوقود الحيوي المستدام ، وتتضمن اثنا عشر مبدأ ، و لكل مبدأ عدة معايير للتطوير ، وهذه المبادئ هي :

1. يتبع إنتاج الوقود الحيوي المعاهدات الدولية و القوانين الوطنية المنظمة كجودة الهواء و مصادر المياه و أساليب الزراعة و شروط العمل و ما إلى ذلك.
2. تصمم و تنفذ عمليات إنتاج الوقود الحيوي بحيث تشمل جميع أصحاب المصالح في عمليات التخطيط و المراقبة.
3. يقلل الوقود الحيوي من انبعاثات الغازات الدفيئة مقارنة بالوقود الأحفوري ، و السعي من حيث المبدأ بمقارنة فوائد تقليل الانبعاثات.
4. لا ينتهك إنتاج الوقود الحيوي من حقوق الإنسان أو حقوق العمال ، و التأكيد على العمل اللائق و رفاهية العمال.
5. يساهم الوقود الحيوي في التطور الاقتصادي و الاجتماعي للدولة و المدن و المناطق القروية و المواطنين الأصليين.
6. لا يؤثر إنتاج الوقود الحيوي على الأمن الغذائي.
7. يتجنب إنتاج الوقود الحيوي التأثيرات السلبية على النظم البيئية و التنوع البيئي ، و الحفاظ على المناطق ذات القيمة البيئية العالية.
8. يشجع إنتاج الوقود الحيوي على الممارسات التي تؤدي إلى تحسين التربة و التقليل من تدهورها.
9. استخدام المياه السطحية و الجوفية بالشكل الأمثل و الحرص على عدم استنزاف المياه الجوفية.
10. تقليل التلوث البيئي إلى الحد الأدنى.
11. إنتاج أنواع الوقود البيولوجي بأكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة ، مع الالتزام بتحسين كفاءة الإنتاج و الأداء في جميع مراحل تقييم أداء الوقود الحيوي.
12. لا ينتهك إنتاج الوقود الحيوي حقوق ملكية الأراضي. (17)

معايير الاستدامة

اعتمدت العديد من البلدان معايير لتعزيز التنمية المستدامة لإنتاج الوقود الحيوي و استخدامه ، و أبرزها الإتحاد الأوروبي و الولايات المتحدة ، وقد أصدرت الوكالة الأوروبية لمعايير الطاقة المتجددة في عام 2009، معيارا يتطلب أن تكون 10% من وقود النقل مستمدة من الطاقة المتجددة بحلول عام 2020 ، و يعتبر هذا المعيار هو المعيار الأكثر شمولية ، كما يتطلب هذا التوجيه أن تكون انبعاثات الغازات الدفيئة أقل بـ 50% من الغازات المنبعثة من الوقود الأحفوري ، و ذلك حتى سنة 2017 ، كما لا ينبغي أن تتم إنتاج النباتات المنتجة للوقود على أراضي ذات قيمة عالية في التنوع البيولوجي ، و أن لا تقلل من كربونية التربة.
أما المعايير الأمريكية للوقود المتجدد و قانون كاليفورنيا لمعايير الوقود الكربوني ، تتطلب تقليل دورة حياة الغازات الدفيئة بالمقارنة مع ما ينتج من استهلاك الوقود الأحفوري ، و يدعو قانون كاليفورنيا إلى حد أدنى يعادل 10% من تخفيض الانبعاثات لكل من إنتاج الطاقة والنقل بحلول عام 2020 ، تعتزم ولاية كاليفورنيا توسيع السياسة لمعالجة قضايا الاستدامة المرتبطة بالوقود الحيوي السائل في المستقبل.
وقد اعتمدت البرازيل في عام 2009 سياسات جديدة للاستدامة إيثانول- قصب السكر، متضمنة تنظيم مناطق توسيع زراعة قصب السكر و البروتوكولات الاجتماعية المنظمة. (18)

تغيرات سعر النفط

يفتح الوقود الحيوي آفاقا جديدة من المنافسة في أسواق النفط و الاعتدال في أسعاره ، ووفقا لصحيفة وول ستريت جرنال ، فإن تداول النفط الخام سيزداد بنسبة 15%، و البنزين بنسبة 25% في حالة عدم وجود الوقود الحيوي. ، فمصادر الطاقة البديلة تساعد على مكافحة ارتفاع أسعار البنزين. (19)

الاستخدام في وسائل النقل

الوقود الحيوي لديه قدرة محدودة على استبدال الوقود الأحفوري ، و ينبغي ألا يعتبر بمثابة حل سحري للتعامل مع انبعاثات قطاع النقل ، فلا يمكن للنقل بالوقود المستدام في وضعه الحالي أن يحل مكان النقل التقليدي ، لذلك يجب أن توضع خطة لتطويرها ، لتعزيز خيارات أخرى للطاقة المتجددة و زيادة كفاءة الطاقة ، و التخفيف من الطلب الكلي و الحاجة إلى النقل ، و يعتبر تطوير المركبات التي تعمل بالوقود الهجين و خلايا الوقود و تحسين التخطيط الحضري و الريفي من الحاجات الأساسية.
في ديسمبر 2008، أنجزت شركة طيران نيوزيلندا أول اختبار لطائرة تجارية في العالم باستخدام وقود مصنع جزئيا من الجاتروفا ، و قد تم إجراء اختبار الطيران خلال اثنتي عشر ساعة طيران ، أقلعت الطائرة من مطار أوكلاند الدولي ، و تم استخدام مزيج من الوقود الحيوي و وقود الجاتروفا بنسبة 50:50 وزودت بها طائرة بوينغ 747-400.
وضعت شركة طيران نيوزيلندا العديد من المعايير لاستخدام وقود الجاتروفا ، منها أن الأراضي التي زرعت فيها الجاتروفا لم تكن غابات عذراء ولا مراعي في السنوات العشرين السابقة ، إضافة إلى أن التربة و المناخ التي تزرع فيها غير مناسبة لغالبية المحاصيل الغذائية ، و قد وضعت الشركة أيضا معايير للاستدامة العامة ، موضحةً أن الوقود الحيوي يجب ألا ينافس الموارد الغذائية ، و يجب أن تكون جيدة و مناسبة لوقود الطائرات النفاثة التقليدية و أقل كلفة من الوقود الحالي.
استخدمت خطوط كونتيننتال الجوية عام 2009 ، وقود حيوي لطيرانها التجاري في أمريكا الشمالية ، و قد استخدمت في أولى رحلاتها طائرتين من نوع بوينغ 737- 800، كان مزيج الوقود الحيوي المستخدم مشتق من الطحالب و الجاتروفا. (20)

المراجع

1- الجمعية الملكية ، جانفي 2008 ، الوقود الحيوي المستدام : الآفاق و التحديات ، ص 61
2- Gordon Quaiattini ، محاضرة مسجلة في موقع كندي بعنوان "الحل هو الوقود الحيوي" ، 23 ديسمبر 2009
3- الجمعية الملكية ، 2008 ، ص2
4- الجمعية الملكية ، 2008 ، ص2 و 11
5- Ron Oxburgh ، " تأجيج الامل في المستقبل ، موقع الساعي الالكتروني ، 15 أوت 2007
6- " تزايد الوقود الحيوي المستدام : الحس السليم على الوقود الحيوي" ، الجزء 2 : عالم متغير ، 24 ديسمبر 2008
7- "وكالة حماية البيئة تعين قصب السكر-الإيثانول كوقود حيوي متقدم" ، موقع الزخم الأخضر ، 09 فيفري 2010
8- Macedo Isaias و M. Lima Verde Leal و J. Azevedo Ramos da Silva (2004) ، "مؤتمر لتقييم انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في توليد و استخدام وقود الإيثانول في البرازيل" ، موقع الأمانة العامة للبيئة ، فرع حكومة ولاية ساو باولو ، 09 ماي 2008
9- "الكربون و الاستدامة ضمن تقارير متجددة حول وجوب وقود النقل" ، دائرة النقل (UK) ، 30 نوفمبر 2008
10- Macedo و آخرون (2007) ، "قصب السكر و الطاقة : قمع الأعمال غير المشروعة في البرازيل"
11- Ron Oxburgh ، " من خلال الوقود الحيوي يمكننا جني ثمار أيدينا " ، مقال في الغارديان ، 28 فيفري 2008.
12- Andrew Williamson ، المركز الكمبودي لبحوث التنمية ، " الوقود الحيوي : حل مستدام لكمبوديا ؟" ، 24 ديسمبر 2008
13- الجمعية الملكية ، جانفي 2008 ، الوقود الحيوي المستدام : الآفاق و التحديات ، ص 61
14- PRE نظرة عامة ، "منشأ الطاقة : مسارات روما" ، ص 11
15- "أوغندا : ذروة ارتفاع الطلب على إنتاج الإيثانول" ، ص 13
16- " إنتاج الديزل الحيوي من الطحالب" ، وزارة الطاقة الأمريكية ، برنامج الأنواع المائية ، المختبر الوطني الأمريكي للطاقة المتجددة ، 29-08-2006
17 - المائدة المستديرة للوقود الحيوي المستدام ، اقتراح معايير للمراجعة
18- "مصادر الطاقة المتجددة" (2010) ، تقرير الحالة العالمية ، ص 43
19- Patrick Barta ، "قبضة الوقود الحيوي : المهمة التالية هي التعامل مع البيئة - الآثار الاقتصادية" ، مقال في جريدة وول ستريت ، 24 مارس 2008
20- " الرحلة المستدامة للمهندس على الإنترنت" ، 12 جانفي 2009
-المرجع الأصلي للبحث : ويكيبيديا-