ماذا تعرف عن طاقة الكتلة الحيوية

عندما تموت الكائنات الحية سواء كانت نباتية أو حيوانية تصبح بقاياها متحللة مخازن الطاقة القابلة للاستخدام.

خذ الخشب، على سبيل المثال. اكتشاف النار سمح للناس بذلك تحويل الخشب إلى طاقة حرارية (حرارة). كما أن منتجات النفايات الأيضية مثل السماد مليئة بالطاقة التي يمكن تحويلها إلى حرارة. وتمثل كل هذه المواد العضوية مصدرًا للطاقة يعرف باسم الكتلة الحيوية، والتي لديها القدرة على حل الكثير من مشاكل الطاقة في العالم.

ما هي طاقة الكتلة الحيوية؟

ببساطة، طاقة الكتلة الحيوية هي طاقة عضوية. ويتم تخزينه في الكائنات الميتة والمتحللة، وكذلك الكائنات الحية، وفي النفايات العضوية. تشمل المصادر الشائعة لطاقة الكتلة الحيوية النباتية ما يلي:

• الخشب ونفايات الخشب.
• إهدار طعام؛
• قصاصات العشب والأوراق والنباتات الميتة؛
• المواد النباتية من الذرة والعشب وقصب السكر والمحاصيل الأخرى؛
• الطحالب.

الحرق هو أسهل طريقة لإطلاق طاقة الكتلة الحيوية. الاحتراق المباشر، مثل حرق الخشب للحرارة، هي الطريقة الأكثر شيوعًا، ولكن وهناك آخرون:

• الانحلال الحراري: تسخين المواد العضوية إلى 800 أو 900 درجة مع القليل من الأكسجين أو عدم وجوده ينتج الوقود مثل الفحم والزيت الحيوي والديزل المتجدد والميثان والهيدروجين.
• المعالجة المائية: الجمع بين النفط الحيوي والهيدروجين وعامل محفز في الحرارة العالية ينتج البنزين المتجدد والديزل ووقود الطائرات.
• التغويز: تسخين المواد العضوية إلى 1400 إلى 1700 درجة وإدخال كميات متحكم فيها من الأكسجين ينتج غازًا اصطناعيًا غنيًا بالهيدروجين، يُعرف أيضًا باسم الغاز الاصطناعي. يمكنك استخدامه مباشرة كوقود، أو فصل الهيدروجين لاستخدامه في خلايا الوقود.

إلى جانب الحرق، تقوم محطات الكتلة الحيوية أيضًا بتحويل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية والشحوم كيميائيًا إلى وقود الديزل الحيوي. كما أنها تنتج الإيثانول والميثان الحيوي عن طريق التخمير.

قبل منتصف القرن التاسع عشر، كانت الكتلة الحيوية أكبر مصدر للطاقة في الولايات المتحدة، ولكن وفي عام 2022 كانت تمثل خمسة بالمائة فقط من إجمالي استهلاك الطاقة الأولية.

اليوم، أكبر مصنع لمعالجة الكتلة الحيوية في العالم و(سيفرن جورج) في المملكة المتحدة. التالي الأكبر يقع في فنلندا (ثلاثة) وبولندا. وتنتج معًا أكثر من 1.5 جيجاوات من الطاقة الكهربائية وعدة مئات ميجاوات من الطاقة الحرارية.

فوائد وعيوب طاقة الكتلة الحيوية

صور تيم جاكسون / جيتي

على المستوى الصناعي، يوفر الخشب والكتل الحيوية الأخرى بدائل للوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء وإنتاج الوقود الحيوي. تشمل الفوائد ما يلي:

• مورد متجدد: على عكس الوقود الأحفوري، تتجدد الكتلة الحيوية، وإن كان بسرعات مختلفة. تستغرق الأشجار عدة سنوات لتنمو مرة أخرى. لكن الذرة والعشب، وكذلك السماد ومياه الصرف الصحي، تتجدد خلال أشهر أو حتى أسابيع.
• يتحكم في التلوث: يستخدم تسخير الطاقة المخزنة في الكتلة الحيوية الغازات الدفيئة التي يمكن إطلاقها إذا تحللت المادة بشكل طبيعي. انه عملية خالية من الكربون, أي أن كمية الكربون المنطلقة بالاحتراق تساوي الكمية الموجودة في الكائنات الحية عندما كانت على قيد الحياة.
• وفير: تحتوي جميع أنحاء العالم على مواد حية يمكن حصادها ككتلة حيوية.
• موثوق: على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، يمكن إنتاج طاقة الكتلة الحيوية في أي وقت.

ومع ذلك، فإن إنتاج طاقة الكتلة الحيوية ينطوي على بعض العيوب الخطيرة:

• يتطلب مساحة: تحتاج محطات الكتلة الحيوية إلى مساحة تخزين كبيرة، مما يحد من الأماكن التي يمكن تواجدها فيها. تقوم بعض النباتات بزراعة موادها العضوية الخاصة للمعالجة، الأمر الذي يتطلب مساحة أكبر.
• غير فعال: إن حرق الأخشاب في المواقد غير فعال بطبيعته لأنه يتم فقدان الكثير من الحرارة المنتجة. يعد حرق الكتلة الحيوية في محطات الفحم الطريقة الأكثر فعالية لاستخدامها، ولا تزال كفاءتها 45 بالمائة فقط.
• محايدة للكربون ولكنها ليست خالية من الكربون: وعلى عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، فإن إنتاج طاقة الكتلة الحيوية يطلق غازات الدفيئة.
• التأثير البيئي السلبي: يمكن أن يؤدي إنتاج طاقة الكتلة الحيوية على نطاق واسع إلى إزالة الغابات وزراعة المحاصيل الأحادية. ويؤدي ذلك إلى استنزاف التربة وزيادة الحاجة إلى الأسمدة والمبيدات الحشرية.

طرق لاستخدام طاقة الكتلة الحيوية في المنزل

حرق الحطب في المدفأة أو الموقد الخشبي هي الطريقة القديمة لاستخدام طاقة الكتلة الحيوية في المنزل. ولكن في هذه الأيام، يمكن لأصحاب المنازل أيضًا حرق الكريات أو رقائق الخشب. نظرًا لأنها مصنوعة من الخشب ونشارة الخشب المعاد تدويرهما، فهي أفضل للبيئة. و تعتبر مواقد الحبيبات أكثر كفاءة من مواقد الحطب.

تعتبر الطرق الأخرى، مثل هضم الكتلة الحيوية في حاوية محكمة الإغلاق وجمع الغاز الحيوي لحرقه، أكثر ملاءمة للمنشآت الصناعية الكبيرة من الاستخدام المنزلي.

ما هو مستقبل طاقة الكتلة الحيوية؟

يمكن أن تكون الكتلة الحيوية بديلاً صالحًا للوقود الأحفوري لإنتاج الطاقة. لكن في الوقت الحالي، هناك عيوب تمنع استخدامه على نطاق واسع. تثبت المصانع واسعة النطاق في أوروبا وأماكن أخرى جدواها.

يمكن للكتلة الحيوية، وخاصة الخشب، أن تكون بديلاً مستدامًا حقًا للوقود الأحفوري في ظل الظروف التالية:

• تدير الحكومات الغابات لضمان استبدال الأشجار الجديدة بتلك المقطوعة من أجل الوقود؛
• الخشب المستخدم في الحرق يقدم قيمة ضئيلة أو معدومة للاستخدامات الأخرى؛
• يتم الحصاد مع مراعاة الحفاظ على التنوع البيولوجي والحفاظ على موائل الحياة البرية.

كان كريس ديزيل نشطًا في مجال البناء منذ أكثر من 30 عامًا. لقد ساعد في بناء مدينة صغيرة في صحراء أوريغون من الألف إلى الياء وساعد في إنشاء شركتين لتنسيق الحدائق. لقد عمل نجارًا وسباكًا ومصلحًا للأثاث. يقوم Deziel بكتابة مقالات DIY منذ عام 2010 وعمل كمستشار عبر الإنترنت، وكان آخرها مع خدمة الإحالة الاحترافية من Home Depot. تم نشر أعماله على موقع Landlordology وApartments.com وHunker. قام Deziel أيضًا بنشر محتوى علمي وهو موسيقي متعطش.