كانت طاقة الكتلة الحيوية أول شكل من أشكال الطاقة التي استخدمت من قبل الإنسان، ويبقى إحراق الخشب المجمع يدوياً مصدراً مهماً للحرارة من أجل الطبخ والتدفئة في كثير من الأجزاء التي في طور النمو من العالم حتى في أكثر الدول صناعية بالأخص في المناطق النائية منها، تستخدم عادة مدافئ حرق الأخشاب والمواقد لتقدم على الأقل بعض عناصر متطلبات تدفئة العائلة في الشتاء. وإن استخدام طاقة الكتلة الحيوية قد نما الآن كثيراً بعيداً عن بداياته المتواضعة كوقود منزلي، وهو يستخدم بأشكال متعددة مختلفة في مجال واسع من الصناعات. تتضمن هذه مثلاً حرق مخلفات الأخشاب لتوليد بخار في مصانع الورق، واستخدام غاز مكب النفايات (Landfill-gas) من نفايات بلدية صلبة Municipal) Sold Waste - W من أجل توليد الطاقة الكهربائية، وإنتاج وقود «الديزل الحيوي والإيثانول من الذرة ومحاصيل الحبوب. إن الاحتراق المباشر للخشب، وأنواع أخرى من الوقود الحيوي، كالنفايات الصلبة والنفايات الزراعية ما زالت تشكل حتى الآن المكون الأكبر للاستخدام الحالي للطاقة الحيوية.

أن الوقود الحيوي، على شكل النفايات متجددة قابلة للاحتراق، أو (CRW)، تمثل أعلى بقليل من 10 في المئة من إنتاج إجمالي الطاقة العالمي في عام 2002 وفي البلدان المتخلفة، تشكل الطاقة الحيوية المشتقة عادةً جزءاً أكبر بكثير من إجمالي الطاقة المستخدمة، وحتى يمكن أن تكون مصدر الطاقة المسيطر في بعض البلدان الأكثر فقراً.

أشارت دراسات كثيرة إلى أن الطاقة المعتمدة على الكتلة الحيوية سوف توفّر مساهمة أكبر لإجمالي مخزون الطاقة، حيث إن سعر الوقود الأحفوري التقليدي يتزايد على مدى العقود القادمة. ويشير أيضاً مناصري الطاقة الحيوية إلى أن استخدام الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة هو جذاب جداً لأنه يمكن أن يكون مصدراً للطاقة من دون ناتج صافي من غاز CO)، وهكذا لا يسهم في إنتاج غاز الدفينة إن احتراق طاقة الكتلة الحيوية يؤدي إلى إنتاج غاز CO₂، حيث إن معظم الكربون في الوقود يتحول إلى غاز CO₂ كما هو الحال خلال استهلاك الوقود الأحفوري. وهنا تعتمد العبارة من دون ناتج صاف من غاز ₂CO على افتراض أن هناك أشجاراً جديدة أو محاصيل زراعية أخرى سوف يُعاد زرعها إلى درجة أنها سوف تمتص أي غاز CO₂ منبعث خلال استهلاك الطاقة الحيوية. وقد يكون الأمر صحيحاً بالنسبة إلى مزارع الطاقة المُدارة كما يجب، لكن من غير المحتمل أن يتعلق الأمر بالبلدان التي في طور النمو حيث إن معظم الطاقة الحيوية يتم الحصول عليها من الغابات التي لا يعاد زرعها، على الأقل ليس بالدرجة نفسها التي حصدت بها. كذلك، إن انتشار استخدام الطاقة الحيوية يمكن أن يؤدي إلى اهتمامات كبيرة حول توافر الأرض التي يمكن بطريقة أخرى أن تستخدم من أجل إنتاج الغذاء، أو لاستخدامات تجارية أخرى كإنتاج المواد الخشبية، بينت مراجعة حديثة لسبعة عشر دراسة للطاقة الحيوية مجالاً واسعاً من التقديرات لمستقبل الثروة الكامنة للطاقة الحيوية، تتراوح بين المستوى الحالي حوالي 42 إكساجول (10 جول) (أو واحد جيغاطن نفط مكافىء)، و350 إكساجول، القريب من المستوى الحالي لإجمالي إنتاج الطاقة، عند عام 2100 2003 .Berndes et al). ويعود المجال الواسع للتقديرات بحد كبير، إلى الافتراضات المختلفة جداً المعمولة من أجل كل من توفر الأرض وغلة المحصول.

إن احتراق نفايات الأخشاب، بما فيها نشارة الخشب وقشر الشجر، وبقايا أخرى هي تكنولوجيا معروفة ومستخدمة بشكل واسع التوليد الحرارة والكهرباء في صناعات معالجة الأخشاب، تطبق هذه التكنولوجيا عادة في محطات لتوليد شكلين من الطاقة في الوقت نفسه (Cogeneration) في معامل الورق التي يستخدم فيها أولاً البخار لتوليد الطاقة الكهربائية باستخدام توربين ،بخاري، ويستعمل بعدئذ بخار العادم التوفير حرارة من أجل العملية الصناعية. كذلك إن المحلول الأسود (Black Liquor) من مصانع الورق السميك البني، الذي يتألف من مادة اللغنين  (Lignin) المنزوعة من رقاقات الخشب خلال عملية السحق بالترافق مع المواد الكيميائية المستهلكة، يُحرق غالباً لتوليد لكل من الكهرباء وحرارة المعالجة. إن مراجل الاستعادة الخاصة، مسماة بهذا الاسم لأنها تستخدم أيضاً لاسترجاع بعض الكيماويات المحتواة في المحلول الأسود من أجل إعادة استعمالها في المعالجة. اقترح بعض الباحثين توسيع استعمال الخشب لإنتاج الحرارة والكهرباء باستخدام خشب صلب من مزارع الأشجار سريعة النمو، بدلاً من الاعتماد على مواد النفايات من عمليات منتجات الغابات. ويمكن جعل هذه العملية مستدامة مع قليل أو من دون إنتاج صافٍ غاز CO₂، إذا تم إعادة زراعة الغابات بالكمية نفسها التي تستخدم بها لتزويد الطاقة، كما ورد أعلاه. أيضاً إن إحراق نفايات بلدية صلبة (MSW) هو الآن مستخدم بكثرة، كطريقة فاعلة للتخلص من الفضلات المنزلية وكمصدر مهم للحرارة والطاقة الكهربائية. في بعض الحالات تنفذ هذه العملية بواسطة حرق النفايات الصلبة البلدية في مراجل بخارية معدلة خصيصاً قادرة على التعامل مع تغير تركيب الوقود ومحتوى الرطوبة العالية لهذه النفايات ومعالجة الكميات الكبيرة للرماد المشكل. كانت هذه العمليات ناجحة في أوروبا بشكل خاص، حيث إن السعر العالي نسبياً للوقود التقليدي، والكثافة السكانية العالية، وفّر حوافز إضافية لمعالجة الفضلات المنزلية بهذه الطريقة، بالإضافة إلى استخدام مراجل البخار التقليدية، هناك اهتمام متزايد باستخدام عملية تفكيك المواد بالحرارة (Pyrolysis)، أو تكنولوجيا التحويل إلى غاز (Gasification) لإنتاج غاز قابل للاحتراق من النفايات الصلبة البلدية. سوف تكون هذه التكنولوجيا في الأغلب مصدر اهتمام للتجمعات السكانية الأصغر، أو العمليات الصناعية الصغيرة، حيث إن كمية النفايات الصلبة البلدية، أو نفايات كتلة حيوية أخرى كبقايا الحيوانات ليست كافية لتبرر كلفة المحطة البخارية الكبيرة.

هناك طريقة أخرى لاستخدام نفايات البلدية الصلبة (MSW) كمصدر للطاقة وهي حجز غاز الميثان الذي ينتج نتيجة تفكك مواد الكتلة الحيوية المحتواة في مكبات النفايات التي تستخدم للتخلص من معظم الفضلات المنزلية. يمكن استعمال هذا الغاز لتوفير مصدر من الحرارة للبيوت الزجاجية القريبة مثلاً، أو يمكن استخدامه كوقود لمحرك احتراق داخلي أو توربين غازي، يستخدم لتوليد الكهرباء، بعد ذلك يحصل إنتاج غاز الميثان بسبب الهضم اللاهوائي، أو تفكك المادة الحيوية بغياب الهواء، ويحصل ذلك طبيعياً في أماكن مكبات النفايات الكبيرة ويمكن أن يكون الميثان مصدراً مهماً لانبعاثات غازات الدفيئة إذا لم يحجز هذا الغاز ويستخدم كمصدر للطاقة. على صعيد أصغر، يمكن استخدام هاضمات لاهوائية مكونة لهذا الغرض، التي تعالج التدفق المستمر المواد نفايات الكتلة الحيوية كالسماد الحيواني. لقد تم استخدام هذه الهاضمات بنجاح في بعض المزارع، مثلاً، لتتعامل بشكل فاعل مع دفق من النفايات الكبيرة التي من دون هذه العملية سوف تكون مؤذية للبيئة، أو صعبة الاحتواء ويمكن استخدام الوقود الناتج أو الغاز الحيوي (Biogas) لتوفير حرارة في المناخات الأبرد، أو كوقود محركات لتوليد الكهرباء.

إن أحد مفاتن الطاقة الحيوية هو احتمالية استخدام الوقود السائل المشتق من الكتلة الحيوية لاستبدال البنزين ووقود الديزل في تطبيقات النقل. لكن سوقه ما زالت محدودة جداً لغاية الآن، ولا يزال الإيثانول يُخلط مع البنزين بكميات قليلة جداً، وكذلك لا تزال الزيوت النباتية تُستخدم على مستوى بسيط، بدلاً من وقود الديزل. يُخلط عادة الزيت النباتي يكون في بعض الأحيان على شكل زيت نفايات بعد استهلاكه في المطابخ مع وقود الديزل لكن يمكن أن يستخدم أيضاً لوحده. يتم إنتاج الإيثانول بتخمير الذرة أو محاصيل حبوب أخرى، تماماً كما يحدث عند إنتاج بعض أنواع المشروبات المسكرة. وقد بينت بعض الدراسات أن إنتاج الإيثانول هو بحد ذاته عملية كثيفة - الطاقة. وبينت دراسة تحليلية لدورة الحياة أن كميات كبيرة من الطاقة مطلوبة خلال عملية التقطير الفصل الكحول عن الماء، وأيضاً لتحويل الذرة إلى وقود للجرارات ولإنتاج السماد. ووجد كل من باتزيك (Patzek) وبيمنتل (Pimentel)، أن إنتاج الإيثانول يتطلب ما بين 29 و 57 في المئة من الطاقة الأحفورية أكثر من تلك المنتجة من الايثانول، ويعتمد ذلك على مصدر الكتلة الحيوية المختار من الواضح أن هذه العملية ليست عملية مستدامة، ما يعني أن إنتاجاً اقتصادياً على مستوى كبير لوقود الإيثانول بواسطة التخمير يمكن أن يكون موضع شك. ودلت دراسات أخرى أن استخدام مخلفات المواد الأولية السللوزية كعلف الذرة لإنتاج الإيثانول يمكن أن يكون اقتصادياً أكثر بسبب وجود مادة اللغنين في هذه المواد الأولية التي يمكن أن تستخدم كمصدر للطاقة خلال عملية إنتاج الإيثانول (2004 ,.see Sheehan et al) يمكن الحصول على وقود الديزل الحيوي، على شكل زيت نباتي، من نبات دوار الشمس أو فول الصويا أو بذور اللفت على الرغم من أن بعض الدراسات المبكرة أشارت إلى أن إنتاج الديزل الحيوي يمكن أيضاً أن يستهلك طاقة وقود أحفوري أكثر من تلك المُحتواة في الوقود الناتج، ولكن هذه النتيجة دحضت بواسطة دراسات أكثر حداثة ,.see Sheehan et al) (2004، لكن يبدو أن الموضوع بحاجة إلى جهد أكبر قبل أن تفهم بوضوح أي وقود سائل مشتق من الكتلة الحيوية، وأي عمليات إنتاج، يمكن أن تؤدي إلى بدائل للوقود الأحفوري السائل أكثر استدامة على المدى الطويل.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

مستشفى الكفيل يدخل قائمة الاعتماد الدولية بجودة الخدمة وسلامة المرضى

جامعة العميد تقيم ورشة عمل تدريبية في مجال التعليم الطبي الحديث

سماحة السيد الصافي يدعو إلى الاستمرار في تحقيق تراث العلماء الأعلام وتسليط الضوء على فكرهم

شعبة الخطابة الحسينية تختتم الموسم الثامن من مشروع الدورات الصيفية في كربلاء

المزيد

الآخبار الصحية

الأطعمة الحارة.. "سر صغير" يغير صحة قلبك وعقلك

وباء صامت.. الملايين حول العالم مصابون بالسكري دون أن يعلموا !

لماذا ينصح بتناول تفاحة يوميا؟

8 فواكه طبيعية تمنحك نوما هنيئا.. وتخلصك من الأرق

المزيد

الآخبار التكنلوجية

ثلاث علامات على وجود مشاكل خطيرة في محرك السيارة ؟

ماذا نعرف عن اللقاح الروسي ضد السرطان؟

مركبة فضاء تعثر على دليل عن وجود حياة قديمة على المريخ

لتدريب الذكاء الاصطناعي.. الصين تخطط لإنشاء شبكة حوسبة موحدة

المزيد

مواضيع ذات صلة

مصادر جديدة للنفط والغاز

عمليات معالجة الفحم النظيفة

مصادر الطاقة المتجددة

مفاعلات الماء الثقيل

طاقة الرياح

الطلب العالمي على الطاقة

الطاقة والبيئة (الطاقة الأحفورية وتلوث الهواء: من الأثر المحلي إلى التغير المناخي العالمي)

بين التكيف والتلطيف: الاستجابات الفيزيائية لتحدي الاحترار العالمي (التكيف والتلطيف)

الاهتمامات البيئية المحلية

الطاقة الكهرومائية

الطاقة الجيوحرارية

ميزان الطاقة