تحسين انتاج الكتلة الحيوية

كتابة - آخر تحديث: ١٥:٣٧ ، ١٥ أغسطس ٢٠١٨
تحسين انتاج الكتلة الحيوية

الكتلة الحيويّة

الكتلة الحيويّة (بالإنجليزيّة: Biomass): هي الكميّة الإجماليّة للموادّ العُضويّة التي تنتجها الحيوانات والنباتات، والتي يمكن الاستفادة منها كمصدر للطاقة؛ إذ إنّها تحتوي على طاقة كيميائيّة مُخزَّنة تتحوّل إلى طاقة حراريّة عند حَرْقها، ويمكن حَرْق الكتلة الحيويّة بشكلِِ مباشر، أو تحويلها إلى غاز حيويّ، أو وقود حيويّ سائل قَبْل حَرْقها.[١] وتُسمَّى الموادّ العُضويّة التي تُنتجُها النباتات (إنتاجيّة أوليّة)، أمّا التي تُنتجُها الحيوانات، فإنّها تُسمَّى (إنتاجيّة ثانويّة).[٢]


تحسين إنتاج الكُتلة الحيويّة

يمكن تحسين إنتاج الكُتلة الحيويّة للنباتات الخشبيّة في الغابات باستخدام التكنولوجيا الحيويّة، وتعديل الجينات المسؤولة عن نُموِّ فروع النباتات، بحيث تبدأ الفروع الجانبيّة بالتبرعُم، والنُّمو مباشرةََ خلال السنة الأولى من عُمر النبات، وعدم دخول فترة سكون حتى الربيع القادم، وبذلك تزداد فروع، وأوراق الأشجار، ويزداد نُموّ النبات بشكل عام، وهكذا تزداد الكُتلة الحيويّة الناتجة عن هذه النباتات دون أن تتأثَّرَ قدرتها على إنتاج الغذاء للبشر، ويمكن لهذه التكنولوجيا أيضاً التخفيف من آثار ظاهرة الاحتباس الحراريّ، وتعزيز أمن الطاقة.[٣]


تُعَدُّ الطحالب من المصادر المُتاحة لإنتاج كُتلة حيويّة يمكن تحويلها إلى مصدر للطاقة، إلّا أنّ الطحالب يمكن أن تنافس الكائنات الحيّة الأخرى على الماء، والضوء، كما أنّ تكلفة إنتاج الطاقة منها لا تزال عاليةح لذلك يسعى باحثون في جامعة جورجيا إلى التغلُّب على هذه المشكلة بتنمية طحالب مجهريّة في أنظمة البِرَك المفتوحة، وزيادة إنتاجيَّتها، عن طريق استخدام مُنشِّطات نُموٍّ ذات تكلفة منخفضة، خاصّة عند استخدام المُغذِّيات الدقيقة التي تدعمُ نُموَّ، وتكاثر الطحالب الدقيقة، وتُشير النتائج الأوّلية إلى أنّ هذه الطريقة تُؤدّي إلى زيادة إنتاج الكُتلة الحيويّة بنسبة تصل إلى 138٪.[٤]


ومن الحلول الأخرى التي تزيد من كفاءة استخدام الكُتلة الحيويّة لإنتاج الطاقة:[٥]

  • استغلال بعض النباتات العشبيّة المُعمِّرة، والتي تنمو دون الحاجة إلى إعادة زراعتها، مثل الثمام العصويّ (بالإنجليزيّة: Switchgrass) الذي ينمو بكثرة في السهول الكُبرى، والذي يتميّز بأنّه يُعيد العناصر الغذائيّة إلى التربة؛ ممّا يُعزِّز نُموّ الموسم التالي.
  • استغلال النباتات التي تعيش في بيئات لا تتمكَّن المحاصيل الزراعيّة من العيش فيها، مثل أشجار الحور التي لديها القدرة على العيش في التربة السامّة؛ نظراََ لقدرتها على التخلُّص من المُلوِّثات.
  • إنتاج سلالات من النباتات التي تتمكَّن من مقاومة الجفاف، والملوحة العالية.


استخدام الكُتلة الحيويّة لإنتاج الطاقة

يمكن حَرْق الكُتلة الحيويّة مباشرة لإنتاج الطاقة الحيويّة، كما يحدث عند حَرْق الأخشاب، والقمامة، واستخدامها في محطّات توليد الكهرباء، كما يمكن تحويل الكُتلة الحيويّة قبل حَرْقها إلى أشكال أخرى، منها الغاز الحيويّ الذي ينتجُ من تحلُّل الورق، وفضلات الطعام، والنفايات في مدافن النفايات، وأيضاََ عن طريق معالجة مياه الصَّرْف الصحّي، ورَوث الحيوانات، في أوعية خاصّة تُسمَّى الهاضمات (بالإنجليزيّة: digesters)، ويمكن تحويل الكُتلة الحيويّة إلى وقود حيويّ سائل، فعلى سبيل المثال، يمكن تخمير محاصيل الذُّرة، وقَصَب السكَّر؛ لتحويلها إلى وقود الإيثانول الذي يتمّ حَرْقه لتسيير المَركَبات، كما يمكن تحويل الزيوت النباتيّة، والدهون الحيوانيّة، إلى وقود الديزل الحيويّ المُستخدَم كوقود في المَركَبات، أو كزيتٍ للتدفئة.[١]


إيجابيّات استخدام الكُتلة الحيويّة كمصدر للطاقة

يَجدُ الكثير من المُهتمِّين بشؤون البيئة أنّ الطاقة الناتجة من استخدام الكُتلة الحيويّة كوقود أقلّ إضراراََ بالبيئة من الوقود الأحفوريّ، فعلى الرّغم من أنّ كلا الوقودين يُحرِّران كربوناً على شكل ثاني أكسيد الكربون، أو على شكل الميثان عند حَرْقهما، إلّا أنّ الوقود الحيويّ يحتوي على كربون أُزِيل حديثاََ من جوّ الأرض، ولا يُخِلّ وجوده كثيراََ بتوازُن الغازات في البيئة، كما تُوجَد طُرُق تجريبيّة تُعرَف باسم (التغويز)؛ لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون، إلى أوّل أكسيد الكربون المُستخدم أيضاََ كوقود، ممّا يعني عدم إطلاق أيّة نفايات ضارّة من ثاني أكسيد الكربون، أمّا الكربون الناتج عن حَرْق الوقود الأحفوري، فهو يحتوي على كربون كان مُخزَّناََ لملايين السنين، وإطلاقه يُوجِدُ فائضاََ في جوّ الأرض، ويساهم في حدوث التغيُّرات المناخيّة، وتكوُّن الضباب الدخانيّ، ومن جهة ثانية، لا تنتجُ عن حَرْق الوقود الحيويّ سموم، بينما تنتج عن حَرْق الوقود الأحفوريّ بعض السموم، مثل: الكبريت، والزئبق.[٦]


من الإيجابيّات الأخرى لإنتاج الطاقة من الكُتلة الحيويّة: إنعاش الاقتصاد الزراعي المحلّي، وجَذْب بعض الحشرات المفيدة التي تُساعد على مُكافَحة الآفات الزراعيّة، وبالتالي تُقلِّل من الحاجة إلى استخدام المُبيدات الحشريّة، كما يمكن تقليل تكلفة إنتاج الطاقة، وزيادة كفاءتها، وذلك باستخدام الميكروبات المُصنَّعة؛ لتسريع عمليّة تخمُّر المحاصيل؛ للحصول على الإيثانول.[٦]


سلبيّات استخدام الكُتلة الحيويّة كمصدر للطاقة

على الرغم من الإيجابيّات العديدة لاستخدام الكُتلة الحيويّة كمصدر للوقود الحيويّ، إلّا أنّها كغيرها من مصادر الطاقة، لديها بعض السلبيّات، منها:[٥]

  • استغلال البشر للأراضي والمصادر الأخرى؛ وذلك لزراعة المحاصيل التي يمكن تحويلها إلى وقود حيويّ، بدلاََ من زراعة المحاصيل الغذائيّة، بالإضافة إلى لجوء البعض إلى تحويل بعض المحاصيل الغذائيّة، مثل الذُّرة إلى وقود، ممّا أدّى إلى ارتفاع أسعارها في الأسواق.
  • الإخلال بالأنظمة البيئيّة؛ إذ يلجأ البعض إلى قَطْع الغابات؛ لاستبدالها بأشجار يمكن استغلاها لإنتاج الطاقة، ومن الأمثلة عليها قَطْع الغابات في ماليزيا لزراعة أشجار النخيل التي يمكن تحويل زيتها إلى وقود، كما أنّ الأصناف التي يتمّ إدخالها إلى بيئات جديدة، قد تُؤدِّي إلى الإضرار بالأنواع الأصليّة في المنطقة، ومن الأمثلة على ذلك زراعة القَصَب، أو الغاب العملاق الذي أدّى إلى ابتلاع مناطق الأراضي الرطبة الاستوائيّة (إيفرجلاد) في ولاية فلوريدا، وعمل على خَنْق ممرّاتها المائيّة.
  • استهلاك المحاصيل التي تُستخدَم لإنتاج الطاقة لكمّية كبيرة من الماء، والأسمدة.


المراجع

  1. ^ أ ب "Biomass—renewable energy from plants and animals", www.eia.gov,21-6-2018، Retrieved 21-7-2018. Edited.
  2. "Biomass", www.britannica.com, Retrieved 17-7-2018. Edited.
  3. "Trees that can increase biomass production", www.sciencedaily.com,22-9-2011، Retrieved 21-7-2018. Edited.
  4. "Methods to Increase Biomass Productivity", www.ibridgenetwork.org,7-2010، Retrieved 21-7-2018. Edited.
  5. ^ أ ب CHRISTINE VENZON, "What crops can be used for biomass energy?"، auto.howstuffworks.com, Retrieved 21-7-2018. Edited.
  6. ^ أ ب CHRISTINE VENZON, "What crops can be used for biomass energy?"، auto.howstuffworks.com, Retrieved 21-7-2018. Edited.