من نشارة الخشب إلى وقود الطائرات.. كيف يمكن للزيت الحيوي تحويل النفايات إلى طاقة
18:45 GMT 04.10.2026 (تم التحديث: 18:47 GMT 04.10.2026)
© AP Photo / Sergei Grits
تابعنا عبر
يمكن إنتاج الزيت الحيوي من مواد متجددة ونفايات عضوية، بما في ذلك نشارة الخشب، واللجنين، والزيوت النباتية، والنفايات المنزلية، والطحالب. ومع ذلك، وعلى عكس النفط الخام التقليدي، يحتوي الزيت الحيوي على كميات كبيرة من الأكسجين، وعادة لا يمكن استخدامه مباشرة كوقود دون الخضوع لمزيد من المعالجة الكيميائية.
يعمل باحثون في جامعة موسكو الحكومية على تطوير محفزات جديدة تهدف بشكل خاص إلى تحويل مكونات الزيت الحيوي إلى هيدروكربونات صالحة للاستخدام كوقود مستدام للطائرات.
ما هو الزيت الحيوي؟
يشبه الزيت الحيوي إلى حد ما النفط الخام التقليدي؛ فهو سائل داكن اللون وذو لزوجة عالية نسبياً، لكن من الناحية الكيميائية، يختلف الاثنان اختلافا كبيرا.
يتكون النفط العادي بشكل أساسي من الهيدروكربونات، بينما يحتوي الزيت الحيوي على كميات كبيرة من المركبات المحتوية على الأكسجين، حيث يشكل الأكسجين ما يصل إلى 40-50% من كتلته. ولذا، يجب إزالة معظم هذا الأكسجين قبل أن تتحول المادة إلى وقود مستقر وعملي.
وفقاً لـ ليونيد كوليكوف، الحاصل على درجة مرشح في العلوم الكيميائية والباحث الرئيسي في كلية الكيمياء بجامعة لومونوسوف موسكو الحكومية، فإن الزيت الحيوي يُنتج من الكتلة الحيوية الحديثة بدلاً من استخراجه من الرواسب الجوفية.
يمكن تقسيم المواد الخام إلى ثلاثة أجيال رئيسية: يشمل الجيل الأول المواد المرتبطة بالغذاء مثل السكريات والنشويات والزيوت النباتية؛ ويستخدم الجيل الثاني الكتلة الحيوية غير الغذائية والنفايات مثل نشارة الخشب، والمخلفات النباتية، واللجنين، والنفايات الصلبة البلدية؛ بينما يعتمد الجيل الثالث على الطحالب، وهي تقنية لا تزال في الغالب في مرحلة الأبحاث الأساسية.
كيف تتحول نشارة الخشب إلى وقود
إن تحويل نشارة الخشب إلى وقود عملية أكثر تعقيداً من مجرد حرقها. أولاً، يجب تجفيف الكتلة الحيوية وطحنها. بعد ذلك، تخضع لعملية التحلل الحراري السريع (fast pyrolysis)، حيث يتم تسخينها في غياب الأكسجين عند درجات حرارة قد تصل إلى نحو 900 درجة مئوية. وتُكثَّف الأبخرة الناتجة لتتحول إلى زيت حيوي سائل، ولكن لا يمكن ببساطة صب هذا السائل في المحرك، فمحتواه العالي من الأكسجين يعني أنه يحتوي على أحماض وألدهيدات قد تسبب التآكل.
كما أن الزيت الحيوي نفسه غير مستقر كيميائياً ويمكن أن يتعرض للبلمرة أثناء التخزين، ولجعل المادة مناسبة لإنتاج الوقود، يستخدم الباحثون عملية إزالة الأكسجين بالهيدروجين (hydrodeoxygenation)، وهي عملية يساعد فيها الهيدروجين على إزالة الأكسجين والمركبات غير المستقرة من الخليط.
جامعة موسكو تطور محفزات جديدة
لا يقوم فريق كوليكوف حالياً بمعالجة نشارة الخشب الخام بشكل مباشر؛ بل يدرس الباحثون مركبات فردية موجودة في الزيت الحيوي اللينين-سليلوزي (lignocellulosic bio-oil)،بما في ذلك الغواياكول (guaiacol) والفورفورال (furfural)،لفهم كيفية تحويلها بكفاءة إلى هيدروكربونات صالحة كوقود،ويتمثلهدفهم المحدد في إنتاج مكونات لـ وقود الطيران المستدام.
تعمل المجموعة على تطوير محفزات تعتمد على الأطر العطرية المسامية (PAFs)، وهي بوليمرات مسامية فائقة الاستقرار تتوافق طبيعتها الكيميائية مع العديد من المركبات الموجودة في الزيت الحيوي.
ونظراً لإمكانية تعديل هذه المواد كيميائياً، يستطيع الباحثون ضبط بنية المحفز لتناسب تفاعلاً معيناً، مما قد يؤدي إلى تحسين كفاءة تحويل مكونات الزيت الحيوي إلى هيدروكربونات قابلة للاستخدام.
لا تتطلب كل أنواع الوقود الحيوي محركات جديدة
تتوافق بعض أنواع الوقود الحيوي بالفعل مع أنظمة النقل الحالية، وأوضح كوليكوف أن الزيوت النباتية التي تخضع لمعالجة عميقة بالهيدروجين يمكن أن تنتج وقود HVO، الذي يمكن استخدامه مباشرة في المحركات التقليدية دون الحاجة إلى تعديل المركبات.
في المقابل، يُستخدم الديزل الحيوي المصنوع من إسترات ميثيل الأحماض الدهنية عادةً كخليط فقط، وغالباً ما يشكل نسبة تتراوح بين 10% و20% من إجمالي حجم الوقود.
ويُعد هذا التمييز مهماً لأن القيمة العملية للوقود الحيوي لا تعتمد فقط على مدى تجدد مصدره، بل أيضاً على قدرته على تلبية معايير الوقود الحالية والعمل بكفاءة في المحركات والبنية التحتية القائمة.
أهمية الزيت الحيوي
يوجد الإنتاج الصناعي بالفعل في العديد من البلدان؛ فقد أشار كوليكوف إلى منشآت الانحلال الحراري للكتلة الحيوية في فنلندا والنرويج، كما يجري تطوير مشاريع تهدف إلى إنتاج وقود الطيران من الكتلة الحيوية اللينين-سليلوزية على الصعيد الدولي.
وفيما يتعلق بروسيا، أشار كوليكوف إلى أن البلاد تمتلك قاعدة ضخمة من موارد الكتلة الحيوية، رغم أن النفط التقليدي لا يزال أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية للسوق المحلية في الوقت الراهن.
ويرى أن تقنيات الوقود الحيوي على المستوى التجريبي (الريادي) يجب أن تُطوَّر الآن، لكي تنمو الخبرات المحلية بالتوازي مع التقدم الدولي. من المرجح أن يتسم المشهد على المدى الأبعد بالتنوع لا بالنمط الأحادي؛ إذ قد تتعايش أنواع الوقود التقليدي المستخرج من النفط مع تلك المشتقة من الكتلة الحيوية لسنوات عديدة.
وتكمن جاذبية الكتلة الحيوية في ميزة واضحة، وهي أنها على العكس من النفط الأحفوري،تُعد مصدراً متجدداً،ويتمثل التحدي في تطوير تقنيات تحويل تتسم بالكفاءة الكافية لجعل هذه المادة الخام المتجددة مفيدة، دون استهلاكها بمعدل يفوق قدرة الطبيعة على تعويضها.
المصدر: | بوابة روسيا العلمية |
