الوقود الحيوي .. الحصول على الطاقة من الطحالب!

توجهت أبحاث المتخصصين فى الآونة الأخيرة إلى التركيز علي استخدام الطحالب الخضراء في إنتاج الوقود الحيوى ، خصوصا بعد إقرار بدء مرحلة نضوب النفط فى مدة زمنية قريبة، وأنه ستنضب أكثر من 95% من مصادر البترول على سطح الأرض. كذلك مشكله الغذاء الوارد حدوثها في حاله استغلال المنتجات الزراعيه او مخلفاتها لإنتاج الوقود كوقود الديزل الحيوي, الجازولين الحيوي، الايثانول و غيرها من منتجات الوقود الحيوي.

وقد لفتت عدة دراسات حديثه الي ان الطحالب الخضراء كمصدر للوقود تندرج تحت مصادر الطاقه المتجددة وخصوصا بعد الارتفاع المستمر في سعر الوقود الاحفوري. حيث أنها تنمو بسرعة وأثرها محدود على البيئة كما أنها لا تؤثر علي الاحتياج العالمي للغذاء مثل الذرة والقمح والسكر.

ما هي الطحالب؟

الطحالب هي كائنات دقيقة وحيدة الخلية ولها قدرة عل القيام بعملية التمثيل الضوئي وتتميز بمعدل نمو سريع. ويعتقد ان الوقود الأحفوري تم تكوينه من الطحالب في العصر القديم. وتحتوي الطحالب على زيت يفوق 50% من محتواها الكتلي لذى بعض أنواع الطحالب، وهذا ما جعل الباحثين يستغلون هذه النسبة من أجل انتاج الوقود. وتنتج بعض السلالات المتنوعه التي تترواح في تركيبها بأشكال تتشابه كميائيا لسلسله الهيدروكربونات البترولية.

مميزات الطحالب كبديل للوقود

بالإمكان تحويل الطحالب إلى شكل مصنع من أشكال الديزل ووقود البنزين أو وقود الطائرات، أو إلى مواد خام كالنفط بالمقدور معالجتها في المصافي التقليدية. إلا أن إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب يجابه في الوقت الحالي تحديا صعبا يتمثل في زيادة تكاليف الإنتاج بشكل كبير.

إن اهم ما يميز استغلال الطحالب كبديل للوقود هو أنها ليست بخاجة الي اراضي صالحة للزراعه حيث من الممكن زراعتها في الصحاري, إضافة إلى انها لا تتطلب مياه عذبة كما أن قيمتها الغذائية مرتفعة. 

كذلك فإن إنتاج الوقود السائل من الطحالب يخصل بطريقة كيميائية بسيطة؛ إذ يتم تحويل الزيوت المستخلصة إلى ديزل حيوى.

هناك نوعان من الطحالب يتم استخدامهما فى هذه العملية:

1. الأعشاب البحرية التى تحتوي على كمية كبيرة من الزيت يجري درسها ثم استخلاص الزيوت منها وتحويلها إلى وقود

2. الطحالب الدقيقة التى تتم زراعتها داخل معامل، حيث تُعرف نسبة الزيت المتواجدة في الخلية ليتم تغيير الوسط الغذائى لها، وكلما ارتفعت نسبة الدهون كلما كان أفضل.

 وتبين الدراسات امكانية انتاج الزيوت من نحو 25- 50 طن للهكتار الواحد في العام من الطحالب الخضراء. وتحوي الطحالب الدقيقة من بين بعض المركبات البيوكيميائية الاخري علي الدهون المحايدة (ثنائي، ثلاثي، أحادي الجلسريد احماض دهنية حره), والدهون القطبية (السكرية والفوسفاتية) و على استرات الشمع.  

يختلف محتوى الطحالب المجهريه الدهني من 1 - 90% من الوزن الجاف ويتوقف ذلك على نوع وسلاله الطحالب وظروف الانتاج. 

إن عملية إنتاج الوقود من الطحالب تمر بمراحل عدة، فبدءا لا بد من التأكد من جودة الزيت الموجود في الخلايا ثم استخراجه ، وفى النهاية يتم تحويل الزيوت إلى بيوديزل عبر معادلة كيميائية

مرحلة الانتاج والتكرير

ان مصطلح التكرير يقوم بتوصيف تجزئة وتحليل العديد من السلاسل الكميائية عن طريق تكامل العمليات الحيوية في ضوء الاستدامة وتقليل التكلفة مع التركيز علي الكفاءة البيئة.

عندما يتم تطبيق التكرير البيولوجي للطحالب, فان الدهون تتجزأ إلى نوعين: دهون تصلح للوقود الحيوي، ودهون تصلح كمادة أوليه للمنتجات الكميائية في الصناعة و الأحماض الدهنية اللازمة لذلك.

وما تبقى من البروتين والكربوهيدرات الناتجة تكون صالحة للأعلاف والغذاءوبعض المنتجات الكميائية. أما بالنسبة للأوكسجين الناتج فيجمع ويحفظ في الحاويات المخصصه.  

يقوم الانتاج التجاري للطحالب الخضراء علي استخدم تقنيات مختلفة للإنتاج: حيث يتم استخدام الأنابيب الشفافة او حاويات تدعى المفاعلات الحيوية او النظام المفتوح (مثل استخدام المجاري المائية) وتختص الأخيره بالإنتاج الصناعي الكبير. وفي الفترة الاخيرة أصبح اتباع النظام الجامع بين النظامين المغلق في المرحلة الأولى فالنظام المفتوح لاحقا به.

- بعد مرحلة استخراج الزيوت من الطحالب، بالمقدور الاستفادة منها كاعلاف غنية بالبروتين وصالحة لتغذية الحيوان والدواجن والأسماك. وتدخل أيضا في صناعه الميثان والايثانول والسماد العضوي, وذلك نتيجة ارتفاع نسبة الأمينات الموجبة إلى الفوسفات السالبة. وحرق النواتج الباقية تستخدم لتوليد الطاقه ( حرارية و كهربية).

ويتم حاليا انتاج الطحالب الخضراء كبديل للوقود ضمن نطاق واسع من أجل تقليص تكاليف الانتاج. كذلك فإن انتاج الغذاء الكميائي والوقود من الطحالب سيخضع إلى الكثير من التطورات والتحسينات اللازمة حتي تصبح ذات مردود اقتصادي وبيئي مناسب.