ما هو تأثير العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية؟ تسعى معظم المعامل البحثية في العالم إلى إنتاج طاقة طبيعية نظيفة غير ضارة بالبيئة على المدى القصير أو الطويل. الطاقة الحيوية / الكتلة الحيوية هي أحد مصادر هذه الطاقة الطبيعية. يشير مصطلح الكتلة الحيوية إلى المواد العضوية المستخدمة لإنتاج الطاقة، ويشار إلى عملية إنتاج الطاقة هذه باسم الطاقة الحيوية. في هذا المقال نجيب على السؤال ما هو تأثير العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية؟ فتابعونا.
تعريف الكتلة الحيوية واستخداماتها
تم العثور على الكتلة الحيوية في المقام الأول ، في شكل نباتات حية ، أو النفايات البيولوجية من الاستخدامات الصناعية والمنزلية:
- بسبب اتساع المصطلح ، فإن التركيب الفيزيائي للكتلة الحيوية غير متسق ، ولكنه يتضمن بشكل عام الكربون والماء والمواد المتطايرة العضوية.
- لإنتاج الطاقة من الكتلة الحيوية ، يستخدم مصطلح المواد الخام للإشارة إلى أي نوع من المواد العضوية ، والتي سيتم استخدامها لإنتاج شكل من أشكال الطاقة.
- يجب بعد ذلك تحويل المادة الخام إلى شكل من أشكال الطاقة ، يمكن استخدامه بواحدة من عدة عمليات.
- تتضمن بعض عمليات تحويل الكتلة الحيوية لنماذج الطاقة الشائعة الاستخدام ما يلي:
- إنها العملية التي يتم من خلالها حرق المواد القابلة للاحتراق ، في وجود الهواء أو الأكسجين ، لإطلاق الحرارة.
- إنها أبسط طريقة يمكن من خلالها استخدام الكتلة الحيوية للحصول على الطاقة.
- يستخدم الاحتراق في شكله البدائي لتسخين الفضاء (أي نار للدفء).
- ولكن يمكن استخدامه أيضًا لتسخين البخار لتوليد الكهرباء.
- إنه تحويل الكتلة الحيوية إلى خليط غاز قابل للاشتعال.
- يشار إليه على أنه غاز المنتج (CO + H2 + CH4).
- تستخدم عملية التغويز الحرارة والضغط والاحتراق الجزئي لتكوين غاز اصطناعي.
- والتي يمكن استخدامها بعد ذلك بدلاً من الغاز الطبيعي.
- يتشكل عن طريق التحلل الحراري في غياب الأكسجين.
- إنه مقدمة للتغويز ، ويحدث كجزء من عملية التغويز ، وكذلك الاحتراق.
- تشمل منتجات الانحلال الحراري الغاز والسائل والفحم ، وتعتمد نسب كل منها على معايير العملية.
استخدام الطاقة الحيوية
الهضم الحيوي ، وهو العملية التي تقوم بها البكتيريا بتفكيك المادة العضوية في غياب الهواء:
- ينتج عن ذلك غاز حيوي يحتوي على الميثان وبقايا صلبة.
- يمكن بعد ذلك التقاط الميثان لإنتاج الطاقة.
- وبالمثل ، يمكن أيضًا حرق المخلفات الصلبة لإنتاج الطاقة.
- يتضمن تحويل الجلوكوز النباتي (أو الكربوهيدرات) إلى كحول أو حمض.
- تُضاف الخميرة أو البكتيريا إلى مادة الكتلة الحيوية التي تتغذى على السكريات لإنتاج الإيثانول (الكحول) وثاني أكسيد الكربون.
- يتم تقطير الإيثانول وتجفيفه للحصول على تركيز أعلى من الكحول لتحقيق النقاء المطلوب لاستخدامه كوقود للسيارات.
- يمكن استخدام المخلفات الصلبة الناتجة عن عملية التخمير كعلف للماشية وفي حالة قصب السكر يمكن استخدامه كوقود للغلايات أو تحويلها لاحقًا إلى غاز.
- تعتبر بعض المواد الأولية أكثر ملاءمة لبعض عمليات تحويل الكتلة الحيوية من غيرها.
- يتم تحديد المواد الخام والعمليات التي سيتم استخدامها إلى حد كبير من خلال توافر الموارد والشكل النهائي للطاقة المطلوبة.
- قبل الثورة الصناعية ، كانت الكتلة الحيوية هي المصدر الأساسي للطاقة.
- تشكل الكتلة الحيوية الآن نسبة صغيرة فقط من إجمالي استخدام الطاقة في العالم.
- ومع ذلك ، فإن ما يقرب من 2.5 مليار شخص ، لا يزال المصدر الرئيسي للطاقة للطهي والتدفئة.
- يعتمد استخدام الكتلة الحيوية على المنطقة التي يتم استخدامها فيها.
- فضلا عن توافر الموارد ، وتوافر التكنولوجيا ، والجدوى الاقتصادية.
- كلها عوامل دافعة لاستخدام الكتلة الحيوية.
الكتلة الحيوية والتلوث البيئي
أعلنت بعض الولايات القضائية – خاصة تلك التي لديها مبادرات مستدامة – أن الكتلة الحيوية مصدر طاقة “خالٍ من الكربون”:
- يعتمد هذا على المنطق القائل بأن انبعاثات الكربون من حرق الكتلة الحيوية سيتم استردادها بواسطة النباتات التي تزرع لتزويد مفاعلات الكتلة الحيوية بالوقود في المستقبل.
- وبالتالي ، فإنه يشكل دورة كربون للنبات.
- الفوائد والتكاليف البيئية سياقية للغاية ، اعتمادًا على التكنولوجيا والمواد الخام المستخدمة.
- في حين أن بعض عمليات الكتلة الحيوية ، مثل تحويل النفايات إلى طاقة ، توصف بأنها ذات انبعاثات أقل من ثاني أكسيد الكربون.
- ومع ذلك ، فإن بعض العمليات ، مثل الاحتراق ، وإطلاق ثاني أكسيد الكربون والجسيمات ، هي مصدر قلق كبير لصحة الإنسان.
- لا يزال أفقر شعوب ومناطق العالم في مجال الطاقة يعتمدون على الكتلة الحيوية لمعظم احتياجاتهم من الطاقة.
- يعد الافتقار إلى آليات التهوية المناسبة لحرق الكتلة الحيوية مصدر قلق كبير على الصحة ويساهم في قصر متوسط العمر المتوقع في معظم العالم النامي.
- تمتد المخاوف المتعلقة بالكتلة الحيوية إلى ما هو أبعد من صحة الإنسان.
- اعتمادًا على مصدر الكتلة الحيوية المستخدمة ، يمكن أن تكون إزالة الغابات وتدهور الأراضي الزراعية (بسبب تحويل المخلفات الزراعية) وتغير استخدام الأراضي كلها قضايا متعلقة بالكتلة الحيوية.
الطاقة الحيوية متعادلة الكربون
عندما نحرق الكتلة الحيوية لتوليد الحرارة أو توليد الكهرباء ، فإنها تطلق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي:
- ومع ذلك ، فإن مصادر الكتلة الحيوية ، مثل المحاصيل الزراعية والأشجار ، تلتقط أيضًا ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي وعزل ثاني أكسيد الكربون.
- إذا كانت الأشجار والنباتات الأخرى تمتص كمية ثاني أكسيد الكربون التي تنبعث منها أثناء عملية احتراق الكتلة الحيوية ، فإن دورة الكربون تظل متوازنة.
- ومع ذلك ، في الممارسة الحقيقية ، الأمر ليس بهذه البساطة.
- يعتمد تأثير الكربون على الطاقة الحيوية على تقنية الاحتراق ، وكيفية حصاد الكتلة الحيوية ، وأي جهود لإعادة النمو ، ونوع الكتلة الحيوية المستخدمة ، والتوقيت وموارد الطاقة التي يتم تغييرها.
- على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الكهرباء من الكتلة الحيوية الخشبية. يؤدي حرق الأخشاب لإنتاج الكهرباء إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، لكن الأشجار ستنمو وتلتقط ثاني أكسيد الكربون المنبعث.
- ومع ذلك ، يمكن أن تستغرق الغابات عقودًا لإعادة نمو الكربون وعزله.
- لذا فإن حياد الكربون لمصدر الطاقة الحيوية هذا يعتمد على الإطار الزمني الذي تنظر إليه.
- إذا قامت الشركات بحرق الأشجار بمعدل أسرع من إعادة زرعها أو حرقها ، والتي لن تتأثر بخلاف ذلك في الغابة ، فإن حيادية الكربون معرضة للخطر.
- تلتقط الأشجار والنباتات الأخرى أيضًا كميات مختلفة من الكربون اعتمادًا على عمرها ، مما يجعل الكربون المستخدم في الكتلة الحيوية الخشبية أكثر تعقيدًا.
- الآن ، قارن الكتلة الحيوية الخشبية بالغاز الحيوي المتولد من فضلات الحيوانات في الهضم اللاهوائي.
- كما يؤدي حرق الغاز الحيوي للكهرباء إلى إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
- ومع ذلك ، فإن هذه العملية غالبًا ما تؤدي إلى انبعاثات سلبية صافية من غازات الاحتباس الحراري بسبب قوة الميثان.
- يتكون الغاز الحيوي في الغالب من الميثان الذي ، إن لم يتم حرقه كغاز حيوي ، يكون له تأثير سلبي أكبر على ظاهرة الاحتباس الحراري.
- إذا تم تزويدك بالكهرباء “الخضراء” من محطات طاقة الكتلة الحيوية ، فمن المهم أن تتذكر أنها ليست بالضرورة نظيفة مثل الأنواع الأخرى من الطاقة المتجددة.
إنتاج الكتلة الحيوية
الطاقة الحيوية هي نوع فريد من الكهرباء المتجددة:
- على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية ، ينتج توليد طاقة الكتلة الحيوية غازات الدفيئة والملوثات في الهواء.
- ومع ذلك ، نظرًا للطبيعة المتجددة للكتلة الحيوية ، يعتبرها الكثيرون مصدر كهرباء خالٍ من الكربون.
- إلى جانب الآثار المترتبة على انبعاثات غازات الاحتباس الحراري واستخدام الطاقة الحيوية ، هناك عدد من العواقب البيئية الإضافية التي يجب أخذها في الاعتبار.
- تؤثر بعض العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية.
- تتضمن بعض هذه العوامل الموقع الجغرافي والتضاريس والتربة والمناخ.
عوامل إنتاج الكتلة الحيوية
هناك الكثير من مصانع الطاقة الحيوية التي تستخدم النفايات – سواء كانت زراعية أو حيوانية كمصدر للوقود:
- ومع ذلك ، فإن العديد من شركات الطاقة تستخدم أخشاب الغابات للوقود والأشجار الناضجة المقطوعة التي ، إذا لم تمسها ، تزيل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.
- تؤدي مثل هذه الإجراءات إلى إزالة الغابات ، والتسبب في فقدان الموائل ، وتآكل التربة ، وتدمير الجمال الطبيعي ، وأكثر من ذلك.
- بصرف النظر عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، فإن حرق الكتلة الحيوية في حالة صلبة أو سائلة أو غازية يمكن أن يطلق الملوثات والجسيمات الأخرى في الهواء.
- بما في ذلك أول أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة وأكاسيد النيتروجين.
- في بعض الحالات ، يمكن أن ينبعث حرق الكتلة الحيوية من التلوث أكثر من الوقود الأحفوري.
- على عكس انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، لا يمكن عزل العديد من هذه الملوثات بواسطة النباتات الجديدة.
- يمكن أن تؤدي هذه المركبات إلى عدد من القضايا البيئية وصحة الإنسان إذا لم يتم احتواؤها بشكل صحيح.
- حيث تتطلب النباتات الماء لتنمو ؛ عندما تزرع شركات الطاقة الأشجار والمحاصيل الأخرى في مصنع للطاقة الحيوية ، فإنها تستخدم الكثير من المياه للري.
- يؤدي الاستخدام المكثف لمياه الري إلى تفاقم ظروف الجفاف.
- يؤثر هذا على الموائل المائية وكمية إمدادات المياه المتاحة لأغراض أخرى (المحاصيل الغذائية ، الشرب ، الطاقة الكهرومائية ، إلخ).
يمكن أن يساعد التقدم في البحث والتكنولوجيا ، إلى جانب تطوير السياسات ، في ضمان أن تكون الاستثمارات المستقبلية في الطاقة الحيوية أكثر صداقة للبيئة وهكذا أجبنا على السؤال ، ما هو تأثير العوامل الخارجية على إنتاج الكتلة الحيوية.