منذ أن دخل مصطلح "الوقود الحيوي" لأول مرة في قاموس الطاقة للمستهلك العادي، كان هناك تدفق مستمر من التطورات في هذه التكنولوجيا. في حين أن التصورات العامة حول الوقود الحيوي ربما تغيرت على مر السنين، إلا أن هناك قدرًا كبيرًا من الاهتمام بإيجابيات وسلبيات مصدر الوقود هذا لا يزال قائمًا. من المهم لجميع المستهلكين أن يفكروا بجدية في الجوانب الإيجابية والسلبية لهذه التكنولوجيا التي لا تزال ناشئة.
مزايا الوقود الحيوي
يشير المدافعون عن الوقود الحيوي في كثير من الأحيان إلى مزايا أنواع الوقود النباتية والحيوانية.لا يوجد مصدر وقود إيجابي تمامًا أو سلبي تمامًا. يحتاج المستهلكون إلى الموازنة بين إيجابيات وسلبيات الوقود الحيوي لتحديد ما إذا كانوا يشعرون بالارتياح تجاه هذا المورد كبديل للوقود التقليدي.
الوقود الحيوي منخفض التكلفة
لقد انخفضت أسعار الوقود الحيوي ومن المحتمل أن تكون أقل تكلفة بكثير من البنزين وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى. في الواقع، الإيثانول أرخص بالفعل من الديزل والبنزين. ويصدق هذا بشكل خاص مع تزايد الطلب العالمي على النفط، وتضاؤل إمدادات النفط، وظهور المزيد من مصادر الوقود الحيوي.
وفقًا لتقرير RFA (جمعية الوقود المتجدد) لشهر فبراير 2019 حول توقعات صناعة الإيثانول، كان عام 2018 بمثابة رقم قياسي لإنتاج الإيثانول، حيث وصل إلى 16.1 مليار جالون من الإيثانول المتجدد. ينص هذا التقرير على أن "الإيثانول يظل وقود المحركات الأعلى أوكتانًا والأقل تكلفة على هذا الكوكب." بالإضافة إلى ذلك، في عام 2019، خصصت وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) 73 مليون دولار لـ 35 مشروعًا للبحث والتطوير في مجال الطاقة الحيوية. أهداف المشروع هي:
- لتقليل تكاليف الوقود الحيوي
- "لتمكين المنتجات عالية القيمة من موارد الكتلة الحيوية أو النفايات"
- لتقليل تكلفة إنتاج الطاقة الحيوية
قال الوزير السابق ريك بيري إن الهدف العام للبحث والتطوير هو "إنتاج وقود حيوي بأسعار معقولة يتوافق مع البنية التحتية الحالية لتزويد الوقود والمركبات عبر مجموعة من وسائل النقل، بما في ذلك البنزين المتجدد والديزل ووقود الطائرات النفاثة." حتى إنتاج الولايات المتحدة البالغ مليار طن (طن جاف) من الكتلة الحيوية غير الغذائية لن يسبب مشكلة في سوق الغذاء والزراعة.
المادة المصدر
وفقًا لـ RFA، تشمل مشاريع البحث والتطوير الممولة من وزارة الطاقة عمليات تكثيف زراعة الطحالب كوقود حيوي، وأبحاث أنظمة تقنيات الوقود الحيوي الهيدروكربوني المتقدمة والطاقة المتجددة من النفايات الحضرية والضواحي - نفايات الميثان الرطبة.في حين أن النفط مورد محدود يأتي من مواد محددة، يمكن تصنيع الوقود الحيوي من مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك نفايات المحاصيل والسماد والمنتجات الثانوية الأخرى والطحالب. وهذا يجعلها خطوة فعالة في إعادة التدوير.
الأمن
يمكن إنتاج الوقود الحيوي محليًا، مما يقلل من اعتماد البلاد على الطاقة الأجنبية. ومن خلال الحد من الاعتماد على مصادر الوقود الأجنبية، تستطيع البلدان حماية سلامة موارد الطاقة لديها وجعلها آمنة من التأثيرات الخارجية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للوقود الحيوي أن يحول الاعتماد على الوقود الأحفوري إلى حد كبير لأن معظم أنواع الوقود
التحفيز الاقتصادي
نظرًا لأن الوقود الحيوي يتم إنتاجه محليًا، يمكن لمصانع تصنيع الوقود الحيوي أن توظف مئات أو آلاف العمال، مما يخلق فرص عمل جديدة في المناطق الريفية. يزيد إنتاج الوقود الحيوي من الطلب على محاصيل الوقود الحيوي المناسبة، مما يوفر التحفيز الاقتصادي للصناعة الزراعية. إن تزويد المنازل والشركات والمركبات بالوقود الحيوي أقل تكلفة من الوقود الأحفوري.
انبعاثات كربون أقل
عندما يتم حرق الوقود الحيوي، فإنه ينتج كميات أقل بكثير من الكربون وكميات أقل من السموم مقارنة بالوقود الكربوني. إن انخفاض انبعاثات الكربون يجعلها بديلاً أكثر أمانًا للحفاظ على جودة الغلاف الجوي وتقليل تلوث الهواء.
التجديد ميزة
يستغرق إنتاج الوقود الأحفوري وقتا طويلا جدا. ومع ذلك، فإن إنتاج الوقود الحيوي أسهل وهو قابل للتجديد مع زراعة محاصيل جديدة وجمع النفايات. يمكن استخدام العديد من نفايات المحاصيل الغذائية في إنتاج الوقود الحيوي. تشمل بقايا الإنتاج الزراعي للفواكه والحبوب القش وتفل قصب السكر (ألياف قصب السكر) التي يمكن الوصول إليها بسهولة لتوليد الكتلة الحيوية.
الجيل الأول من الوقود الحيوي
تنص وكالة حماية البيئة على استخدام العديد من موارد الجيل الأول لإنتاج الوقود الحيوي، مثل قصب السكر وبنجر السكر المعروف باسم محاصيل السكر. يتم تصنيع وقود حيوي آخر باستخدام فول الصويا والكانولا، المعروف باسم محاصيل البذور الزيتية.محاصيل النشا هي الذرة والذرة الرفيعة. تتم معالجة الدهون والزيوت الحيوانية لإنتاج وقود الديزل الحيوي. وتشمل الكحوليات الحيوية التي تنتجها هذه المحاصيل الإيثانول والبروبانول والبيوتانول.
الجيل الثاني من الوقود الحيوي
تناقش الموسوعة البريطانية الجيل الثاني من الوقود الحيوي على أنه له تأثير أقل على البيئة لأنه على عكس الجيل الأول من الوقود الحيوي، فإن المواد الخام تأتي من نباتات غير صالحة للأكل، وبعض هذه النباتات التي لا يأكلها البشر، تشمل الخيزران والأعشاب الأخشاب المختلفة (نشارة الخشب) والنباتات. ومع ذلك، فإن الوقود الحيوي السليلوزي يتمتع حاليًا بمعدل تحويل أقل في الإنتاج، مما يجعله أكثر ملاءمة كإضافات للوقود بدلاً من استبدال البنزين.
الوقود الحيوي من الجيل الثالث
يشار إلى الوقود الحيوي المصنوع من الطحالب بالوقود الحيوي من الجيل الثالث. تعد الطحالب واعدة جدًا كوقود حيوي لأنها تنتج وقودًا عالي الجودة ومتنوعًا. تنتج الطحالب زيتًا يسهل تكريره إلى وقود الديزل، إلا أن ثبات الطحالب أقل من أنواع الوقود الحيوي الأخرى.الزيت عالي عدم التشبع يتطاير عند درجات الحرارة المرتفعة.
مثال لتشغيل مدينة بالوقود الحيوي
ناشيونال جيوغرافيك تعرض مدينة كريستيانستاد السويدية التي تعمل بالغاز الحيوي. تولد المدينة احتياجاتها من الكهرباء والتدفئة من إنتاج الغاز الحيوي. يتم تزويد السيارات بالوقود جنبًا إلى جنب مع حافلات المدينة وشاحنات القمامة. تنتج مصفاتا المدينة ما يكفي من الوقود الحيوي لتعويض احتياجاتها السنوية من البنزين البالغة 1.1 مليون جالون.
عيوب الوقود الحيوي
على الرغم من الخصائص الإيجابية العديدة للوقود الحيوي، إلا أن هناك أيضًا العديد من العيوب لمصادر الطاقة هذه. ويمكن تقديم هذه الحجج ضد استبدال الوقود الحيوي بالوقود الأحفوري.
مخرجات الطاقة
يتميز الوقود الحيوي بإنتاج طاقة أقل من الوقود التقليدي وبالتالي يتطلب استهلاك كميات أكبر من أجل إنتاج نفس مستوى الطاقة.وقد دفع هذا بعض محللي الطاقة المشهورين إلى الاعتقاد بأن الوقود الحيوي لا يستحق العمل لتحويله إلى إيثانول بدلاً من الكهرباء.
إنتاج انبعاثات الكربون
تم إجراء العديد من الدراسات لتحليل البصمة الكربونية للوقود الحيوي، وبينما يكون أنظف للحرق، هناك مؤشرات قوية على أن عملية إنتاج الوقود - بما في ذلك الآلات اللازمة لزراعة المحاصيل والنباتات لإنتاجها الوقود - لديه انبعاثات كربونية ضخمة. بالإضافة إلى ذلك، فإن قطع الغابات لزراعة المحاصيل لإنتاج الوقود الحيوي يزيد من انبعاثات الكربون.
تكلفة عالية
لتكرير الوقود الحيوي لإنتاج طاقة أكثر كفاءة، ولبناء مصانع التصنيع اللازمة لزيادة كميات الوقود الحيوي، غالبًا ما يتطلب الأمر استثمارًا أوليًا مرتفعًا، مما يجعل إنتاجه حاليًا أكثر تكلفة من الطرق الأخرى لتزويد السيارات بالوقود، على الرغم من أن هذا يمكن أن يتغير في المستقبل.
أسعار المواد الغذائية
مع تزايد الطلب على المحاصيل الغذائية، مثل الذرة لإنتاج الوقود الحيوي، يؤدي ذلك إلى رفع أسعار المحاصيل الغذائية الأساسية الضرورية.ووفقاً لجامعة ميشيغان، فإن الزيادة في المواد الخام للوقود الحيوي تعني ارتفاع الطلب على الذرة، مما أدى إلى ارتفاع السعر بما يصل إلى 20% إلى 50%. مع تحويل الأراضي إلى محاصيل حيوية، يؤدي انخفاض المحاصيل المخصصة للاستهلاك البشري إلى ارتفاع الأسعار، وفي بعض الحالات قد يؤدي إلى نقص الغذاء
نقص الغذاء
هناك قلق من أن استخدام الأراضي الزراعية القيمة لزراعة محاصيل الوقود يمكن أن يكون له تأثير على تكلفة الغذاء وربما يؤدي إلى نقص الغذاء. قد تؤدي المحاصيل الحيوية إلى زيادة تكاليف الإنتاج من خلال زيادة استخدام الأراضي والطلب على المياه لري المحاصيل. ويشير بعض الخبراء إلى أزمة الغذاء العالمية التي اندلعت عام 2008 بسبب الأرز كمثال على ما يمكن أن يحدث بسبب الزيادات في المحاصيل الحيوية، على الرغم من أن أزمة الأرز لا علاقة لها بالوقود الحيوي وكانت ناجمة عن القيود التجارية والشراء بدافع الذعر. ومع ذلك، فإن النقص هو الذي يستخدم كمثال لما يمكن أن يحدث عندما لا يتم إنتاج ما يكفي من الغذاء، وفي الوقت الحالي، تتنافس المحاصيل الحيوية مع المحاصيل الغذائية.
استخدام الماء
هناك حاجة إلى كميات هائلة من المياه للري المناسب لمحاصيل الوقود الحيوي وكذلك لتصنيع الوقود، مما قد يؤدي إلى إجهاد موارد المياه المحلية والإقليمية. كما نظر تقييم عام 2018 حول التأثير المائي للوقود الحيوي في الولايات المتحدة في تأثير إزاحة المحاصيل الصفية بواسطة محاصيل الطاقة للوقود الحيوي ومتطلبات الري. تم اكتشاف أن محاصيل الطاقة كانت أكبر من المحاصيل الصفية، وتتطلب موسم نمو أطول وتقلل من تدفق المياه. زاد النتح (حركة الماء في النباتات والتبخر) بنسبة 15% إلى 30% وفي بعض الحالات ارتفع معدل استهلاك المياه هذا بنسبة 60% إلى 80%.
مستقبل الوقود الحيوي
الوقود الحيوي ليس حلاً سحرياً لمشاكل الطاقة في العالم. ولحل مشكلة تضاؤل احتياطيات الوقود الأحفوري، ينبغي استخدام جميع الوسائل الممكنة لحصد الطاقة على أكمل وجه. ومع ذلك، تبقى الحقيقة أن الوقود الحيوي مصدر موثوق للطاقة البديلة.ومع المزيد من التطوير والبحث، من الممكن التغلب على عيوب الوقود الحيوي وجعله مناسبًا للاستخدام الاستهلاكي على نطاق واسع. عندما تكون التكنولوجيا متاحة، سيتم التقليل من العديد من العيوب ومن الواضح أن السوق لديه إمكانات. ويمكن أن يعتمد جزء كبير من هذا على قدرة منتجي الطاقة على اكتشاف مصانع أفضل لإنتاج الوقود والتي تستخدم كميات أقل من المياه، وأراضي أقل، وتنمو بسرعة.
