في مقال سابق كنت أتحدث عنه الطاقة الحرارية الأرضية وعلقت أنه ضمن الطاقات المتجددة، هناك بعض الطاقات المعروفة والمستخدمة بشكل أفضل، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وأخرى أقل شهرة، مثل طاقة الكتلة الحيوية أو الطاقة الحيوية. وفي هذه التدوينة سنتعرف على كل ما يتعلق بهذا النوع من الطاقة المتجددة واستخداماتها الممكنة. تتمتع الطاقة الحيوية بإمكانات هائلة، لأنها تسمح بتوليد الطاقة من النفايات العضوية، مع تطبيقات في إنتاج الحرارة وتوليد الكهرباء.
ما هي طاقة الكتلة الحيوية أو الطاقة الحيوية؟
طاقة الكتلة الحيوية هي نوع من الطاقة المتجددة التي يتم الحصول عليها من خلال احتراق المركبات العضويةوالتي يمكن أن تأتي من النفايات الزراعية أو الغابات أو الصناعية أو حتى النفايات البلدية. ومن خلال الاستفادة من هذه الموارد الطبيعية، لا يتم توليد الطاقة فحسب، بل تساهم أيضًا في الاهتمام بالبيئة من خلال تجنب تراكم النفايات. ومن بين المواد الأكثر شيوعًا المستخدمة بقايا التقليم، وحفر الزيتون، وقشور الجوز، ونفايات الخشب، وحتى النفايات الصلبة الحضرية.
من خلال عمليات مثل الاحتراق المباشر أو تحويلها إلى وقود حيوي، مثل الكحول أو الميثانول أو الزيت، فيمكن لهذه المواد توليد الطاقة. ومن الممكن أيضًا الحصول على الغاز الحيوي من خلال تخمير المواد العضوية. وهذا يسلط الضوء على الكتلة الحيوية كمصدر متعدد الاستخدامات يمكن استخدامه لتوليد الحرارة والكهرباء، ويساهم في الاقتصاد الدائري.
مصادر وأنواع الكتلة الحيوية
يمكن أن تأتي الكتلة الحيوية المستخدمة لتوليد الطاقة الحيوية من مصادر مختلفة. ويمكن تصنيفها حسب أصلها إلى:
- الكتلة الحيوية الطبيعية: فهو يأتي من مواد نباتية وحيوانية تحدث بشكل طبيعي دون تدخل الإنسان، مثل بقايا الغابات.
- الكتلة الحيوية المتبقية: هي النفايات الناتجة عن الأنشطة البشرية، مثل النفايات الزراعية أو الحيوانية أو الصناعية. وتشمل الأمثلة السماد أو بقايا المحاصيل.
- محاصيل الكتلة الحيوية: يشير هذا المصدر إلى محاصيل الطاقة المزروعة خصيصًا لإنتاج الطاقة، مثل الميسكانثوس أو الصفصاف.
وبالإضافة إلى المواد المذكورة، هناك مصادر أخرى مثل النفايات الصناعية، من مصانع الورق أو الخشب، وحتى النفايات الصلبة الحضرية، مما يجعل الكتلة الحيوية طاقة متنوعة حقًا.
كيف يتم توليد طاقة الكتلة الحيوية؟
يتم الحصول على الطاقة من خلال احتراق الكتلة الحيوية، والتي يتم إنتاجها بشكل رئيسي في مراجل الكتلة الحيوية الخاصة. وتقوم هذه الغلايات بحرق البقايا العضوية لتوليد الحرارة، في حين يمكن تخزين الطاقة الزائدة في مراكم لاستخدامها لاحقا. ومن أبرز مميزات هذه العملية أنه يمكن إعادة استخدام الرماد الناتج عن الاحتراق كأسمدة، وبالتالي إغلاق الدورة وتقليل التأثير البيئي.
علاوة على ذلك، في المحطات الكبيرة، يمكن استكمالها بتوربينات لتوليد الكهرباء من خلال الاستفادة من البخار المتولد أثناء الاحتراق. يوضح هذا الاستخدام المزدوج للحرارة والكهرباء تنوع الطاقة الحيوية.
الوقود الحيوي المشتق من الكتلة الحيوية
ومن أهم المنتجات التي يتم الحصول عليها من الكتلة الحيوية هي الوقود الحيوي، والتي لديها القدرة على استبدال الوقود الأحفوري التقليدي في بعض القطاعات الرئيسية للاقتصاد، مثل النقل. هذه هي أنواع الوقود الحيوي الرئيسية:
- وقود الديزل الحيوي: يتم الحصول عليها من الزيوت النباتية والدهون الحيوانية. وهو قابل للتحلل ولا يحتوي على مركبات سامة مثل الكبريت، مما يجعله بديلاً صديقًا للبيئة للديزل التقليدي.
- الإيثانول الحيوي: وقود سائل مصنوع من تخمير النشويات الموجودة في محاصيل مثل الذرة أو قصب السكر. ويشيع استخدامه في الخلطات مع البنزين لتقليل انبعاثات الغازات الملوثة.
- الغاز الحيوي: يتم إنشاؤه من التحلل اللاهوائي للمواد العضوية. والغاز الحيوي المنتج عبارة عن خليط أساسًا من الميثان وثاني أكسيد الكربون، والذي يمكن استخدامه لإنتاج الكهرباء أو كوقود للسيارات.
ينجح الوقود الحيوي في تقليل الاعتماد على الموارد غير المتجددة ويساهم في تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من خلال وجود دورة مغلقة: ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه أثناء نمو النباتات يعادل ثاني أكسيد الكربون المنبعث أثناء احتراقها.
استهلاك واستخدام الكتلة الحيوية في إسبانيا
في إسبانيا، تلعب الكتلة الحيوية دورًا مهمًا في مصفوفة الطاقة المتجددة، فهي مسؤولة عن حوالي 45٪ من إنتاج الطاقة المتجددة في البلاد. تعد مجتمعات مثل الأندلس وغاليسيا وكاستيلا وليون من المستهلكين الرئيسيين لهذا النوع من الطاقة، وذلك بسبب نشاطها الزراعي والحرجي الغني.
تبرز إسبانيا أيضًا على المستوى الأوروبي في إنتاج الإيثانول الحيويوتستخدم الكتلة الحيوية بشكل رئيسي لإنتاج الحرارة، إما في المنازل الخاصة التي تحتوي على مراجل الكتلة الحيوية أو في المنشآت الصناعية لإنتاج الكهرباء.
مراجل الكتلة الحيوية
تعتبر غلايات الكتلة الحيوية أحد الأنظمة الرئيسية التي تسمح باستخدام طاقة الكتلة الحيوية في المنازل والمباني. وهي تعمل بطريقة مشابهة للغلايات التقليدية، ولكن باستخدام الوقود الطبيعي مثل حبيبات الخشب أو نواة الزيتون أو قشور الجوز. بالإضافة إلى التدفئة، يمكن استخدامها لتسخين المياه المنزلية، مما يحقق كفاءة ملحوظة في استخدام الطاقة.
ولتحسين تشغيله، غالبًا ما يتم تركيب مراكمات تقوم بتخزين الحرارة المتولدة أثناء الاحتراق لاستخدامها في أوقات أخرى. هذه التكنولوجيا موجودة في المنازل وفي المنشآت الصناعية الكبيرة.
مزايا طاقة الكتلة الحيوية
توفر الكتلة الحيوية مزايا متعددة مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى:
- الطاقة المتجددة التي لا تنضب: تأتي الكتلة الحيوية من الموارد العضوية التي تتجدد باستمرار، وهي مصدر طاقة مستدام طويل الأجل.
- الحد من الغازات الدفيئة: ومن خلال الاستفادة من النفايات البيولوجية واحتجاز ثاني أكسيد الكربون في عملية توليد هذه الموارد، تقلل الكتلة الحيوية من انبعاثات الكربون بشكل كبير.
- تعزيز الاقتصاد الدائري: ومن خلال استخدام النفايات التي كان من الممكن التخلص منها، فإنك تعزز الاقتصاد الدائري وتمنع تراكم النفايات.
- اقتصادي: بالمقارنة مع الوقود الأحفوري، فإن تكلفة الكتلة الحيوية أقل بكثير، مما يجعلها خيارًا في المتناول للعديد من المجتمعات.
عيوب وتحديات الطاقة الحيوية
على الرغم من فوائدها العديدة، تواجه الكتلة الحيوية أيضًا بعض التحديات:
- أداء منخفض للطاقة: تتمتع بعض أنواع الكتلة الحيوية بكثافة طاقة منخفضة نسبيًا، مما يعني أن هناك حاجة إلى كمية كبيرة من المواد لتوليد طاقة كافية.
- تكاليف البنية التحتية: التكلفة الأولية لتركيب محطات المعالجة والغلايات المتخصصة مرتفعة، مما قد يشكل عائقًا أمام التبني الشامل.
- تأثير بيئي: وعلى الرغم من أن الكتلة الحيوية قابلة للتجديد، إلا أن استغلالها المفرط واستخدامها غير المسؤول يمكن أن يتسبب في إزالة الغابات ويؤثر على النظم البيئية المحلية.
وعلى الرغم من هذه التحديات، يستمر الابتكار في مجال الطاقة الحيوية في التقدم لتحسين كفاءتها وتقليل آثارها.
باختصار، تمثل طاقة الكتلة الحيوية فرصة رئيسية للتحرك نحو مستقبل أكثر استدامة. إن قدرتها على الاستفادة من النفايات الطبيعية وتوليد الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري تجعلها واحدة من أكثر الحلول الواعدة ضمن تحول الطاقة العالمي.