تشير الكتلة الحيوية إلى المواد العضوية المتجددة المشتقة من النباتات والحيوانات ، والتي تحتوي على طاقة كيميائية مخزنة من الشمس، يتم توليدها من خلال عملية التمثيل الضوئي. ويمكن حرقها مباشرة لتوليد الحرارة أو تحويلها إلى وقود سائل وغازي من خلال عمليات مختلفة.
حتى منتصف القرن التاسع عشر، شكّلت الكتلة الحيوية المصدر الرئيسي لاستهلاك الطاقة السنوي في الولايات المتحدة. وبحلول عام ٢٠٢٢، بلغت نسبة إسهامها حوالي ٥٪ من إجمالي استهلاك الطاقة الأولية في البلاد. تُستخدم الكتلة الحيوية في التدفئة وتوليد الكهرباء، بالإضافة إلى استخدامها كوقود للنقل، حيث تلعب دورًا حيويًا في العديد من البلدان، لا سيما في الطهي والتدفئة في الدول النامية.
ما هي مصادر الكتلة الحيوية؟
تشمل مصادر الكتلة الحيوية البارزة لإنتاج الطاقة ما يلي:
- الخشب ومخلفات معالجة الخشب مثل الحطب، وحبيبات الخشب، ورقائق الخشب، وكذلك نشارة الخشب والنفايات من مصانع الأخشاب والأثاث، إلى جانب الخمور السوداء المستخرجة من مصانع اللب والورق.
- المحاصيل الزراعية والنفايات، بما في ذلك الذرة وفول الصويا وقصب السكر والأعشاب الضارة والنباتات الخشبية والطحالب وبقايا المحاصيل ومعالجة الأغذية، والتي تستخدم في المقام الأول لإنتاج الوقود الحيوي.
- المواد الحيوية الموجودة في النفايات الصلبة البلدية، والتي تشمل المنتجات الورقية، والقطن والصوف، ونفايات الطعام، والفناء، والخشب، والتي تعمل كموارد محتملة للكتلة الحيوية.
- الاستفادة من روث الحيوانات ومياه الصرف الصحي البشرية لإنتاج الغاز الحيوي، المعروف باسم الغاز الطبيعي المتجدد.
انظر أيضاً: ما هي أنواع الوقود الإلكتروني؟
كيف يتم تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة من خلال عمليات مختلفة؟
يمكن تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة من خلال طرق مختلفة، بما في ذلك:
1. الاحتراق المباشر: يتضمن هذا الاحتراق المباشر للكتلة الحيوية لإنتاج الحرارة لتطبيقات مختلفة مثل تدفئة المباني، وتوفير الحرارة اللازمة للعمليات الصناعية، وتوليد الكهرباء في التوربينات البخارية.
2. التحويل الكيميائي الحراري: من خلال عمليات مثل التحلل الحراري والتغويز، يتم تسخين الكتلة الحيوية في درجات حرارة عالية مع كمية محدودة من الأكسجين لإنتاج منتجات قيمة متنوعة:
- تؤدي عملية التحلل الحراري إلى إنتاج الزيت الحيوي، ديزل متجددوالميثان والهيدروجين.
- يتم استخدام المعالجة الهيدروجينية لمعالجة الزيت الحيوي وتحويله إلى وقود ديزل وبنزين ووقود طائرات متجدد.
- تنتج عملية التغويز غازًا تركيبيًا (غاز تركيبي)، والذي يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء والتدفئة وكمصدر للهيدروجين أو لإنتاج الوقود السائل من خلال عملية فيشر-تروبش.
3. التحويل الكيميائي (التبادل الإستري): تُستخدم هذه العملية لتحويل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية والشحوم إلى وقود الديزل الحيوي.
4. التحويل البيولوجي: من خلال التخمر والهضم اللاهوائي، يمكن تحويل الكتلة الحيوية إلى:
- يستخدم الإيثانول عادة كوقود للسيارات.
- يُنتَج الغاز الحيوي (أو الميثان الحيوي) في هضمات لاهوائية. ويمكن استخدامه كغاز طبيعي متجدد في تطبيقات متنوعة، على غرار غاز الوقود الأحفوري التقليدي.
وتتركز جهود البحث والتطوير المستمرة على تحسين طرق التحويل هذه واستكشاف مسارات جديدة لجعل الكتلة الحيوية مصدرًا أكثر فعالية وكفاءة للطاقة.
مقال هام: ما هو وقود الديزل الحيوي؟
1 كيف
الوعي بالطاقة المتجددة مبسط بأسلوب رائع.