الوقود الصديق للبيئة.. الطريق الأقرب للحياد الكربوني (تقرير)

يمثّل التخلي عن الوقود الأحفوري معضلة كبيرة أمام تحقيق الحياد الكربوني؛ ما يفرض تعزيز كل أنواع الوقود الصديق للبيئة، في المقام الأول، لاستبدال النفط والغاز الطبيعي؛ كونه منخفض الكربون، والتكلفة -غالبًا-.

والوقود الصديق للبيئة (Environmentally Friendly Fuels) هو أيّ وقود يكون لإنتاجه واستخدامه تأثير ضئيل في البيئة، ويُسهم في خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري فقط.

وهناك العديد من أنواع هذا الوقود، إذ يُنظر إلى الهيدروجين الأخضر -المُنتج من المحللات الكهربائية المعتمدة على الطاقة المتجددة- على أنه أحد أفضل أنواع الوقود الصديق للبيئة؛ لما يوفره من مرونة كبيرة في استخداماته، خاصة في غالبية وسائل النقل.

كما إن الكهرباء -خاصة في قطاع السيارات حيث تجري محاولات جادّة لنشرها- من أنواع الوقود الصديقة للبيئة.

وإضافة إلى ذلك، يُنظر إلى الغاز الطبيعي على أنه من أنواع الوقود الصديق للبيئة؛ كونه يطلق انبعاثات أقلّ من أنواع الوقود الأحفوري الأخرى، لكن جدوى ذلك ما تزال محلّ خلاف، خاصةً وسط الرغبة في الابتعاد نهائيًا عن الوقود الأحفوري.

وفضلًا عن ذلك، هناك أنواع أخرى من الوقود الصديق للبيئة، أبرزها الوقود الحيوي المنتَج من مواد بيولوجية، مثل الأشجار أو النفايات الزراعية أو المحاصيل.

ويتضمن الوقود الحيوي نوعين رئيسين، هما: وقود الديزل القائم على الكتلة الحيوية، والإيثانول الحيوي، وهما أكثر البدائل شيوعًا وقابلية للاستخدام في محركات الاحتراق الداخلي، فضلًا عن الغاز الحيوي وغيره.

مزايا الوقود الصديقة للبيئة

مع سعي العالم لتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050، فإن الوقود الصديق للبيئة مهم للغاية ليحلّ محلّ الوقود الأحفوري كثيف الكربون في الصناعة والنقل والمباني.

ولدى الوقود الصديق للبيئة القدرة على الحدّ بشكل كبير من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، بنسبة تصل إلى 30% في محركات الاحتراق الداخلي.

والوقود الصديق للبيئة، خاصة الوقود الحيوي، لا يخفض الانبعاثات فقط حينما يحلّ محلّ الوقود الأحفوري، لكنه يقلل منها أيضًا؛ كون إنتاجه يسهم في تقليل النفايات، ومن ثم الحدّ من حرقها.

ويُعدّ انخفاض التكلفة في كثير من الحالات من مزايا الوقود الصديق للبيئة، خاصة الوقود الحيوي، الذي يمكن إنتاجه محليًا، كما إن الوقود الصديق للبيئة يمكن أن تعزز الدول إنتاجه محليًا؛ ليحميها من دفع فواتير الاستيراد الهائلة بالنسبة للبلدان التي لا تملك احتياطيات كبيرة من النفط والغاز.

وفي حال التوسع في الوقود الحيوي -على سبيل المثال- يمكنه أن يختزل انبعاثات غازات الدفيئة بنحو 1.7 مليار طن في العام، أي ما يعادل أكثر من 80% من الانبعاثات الحالية الناجمة عن وسائل النقل بحلول عام 2050.

الديزل القائم على الكتلة الحيوية

يتضمن وقود الديزل القائم على الكتلة الحيوية وقودَ الديزل الحيوي والديزل المتجدد، وكلاهما يُنتَج من أنواع المواد الأولية للدهون والزيوت، للاستخدام في محركات الديزل، لكن يمكن أيضًا استخدامهما وقودًا للتدفئة.

وبالنسبة إلى الديزل المتجدد، فإنه لا يمكن تمييزه كيميائيًا عن الديزل النفطي؛ لذلك فإنه يفي بمواصفات الاستخدام في البنية التحتية الحالية ومحركات الديزل، ولا يخضع لأيّ قيود مزج.

أمّا الديزل الحيوي فهو عبارة عن خليط من المركّبات الكيميائية المعروفة باسم إسترات الألكيل، يمكن استخدامه وحده، أو دمجه مع الديزل النفطي.

ويمكن مزج وقود الديزل الحيوي واستخدامه بتركيزات مختلفة، والأنواع لأكثر شيوعًا هي: (بي 5) التي تعني أنه ديزل حيوي بنسبة تصل إلى 5%، و(بي 20)، وتعني أن نسبة الديزل الحيوي تتراوح بين 6% و20%، كما يوجد (بي 100) وهو الديزل الحيوي النقي، الذي عادةً ما يستخدم مخزونًا لإنتاج الأنواع الأخرى، ونادرًا ما يستخدم وقودًا للنقل.

ويُعدّ (بي 20) المزيج الأكثر شيوعًا؛ لأنه يمثّل توازنًا جيدًا بين التكلفة وتحقيق خفض الانبعاثات.

وبحسب دراسة لمختبر أرجون الوطني التابع لوزارة الطاقة الأميركية، فإن استخدام الديزل الحيوي النقي (بي 100) يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في دورة الحياة بنسبة 74%، مقارنة بالديزل النفطي.

وبحسب وزارة الطاقة الأميركية، يزيد استخدام وقود الديزل الحيوي من أمن الطاقة، ويحسّن جودة الهواء والبيئة، ويوفر مزايا تتعلق بالسلامة.

ويُعدّ إنتاج الوقود الحيوي أقلّ كثافة في العمالة من استخراج الوقود الأحفوري، مما يجعله أكثر تنافسًا من حيث التكلفة مع النفط.

الإيثانول الحيوي

بالنسبة للإيثانول الحيوي، فهو وقود كحولي مصنوع من السكريات الموجودة في الحبوب مثل الذرة والشعير، كما يمكن إنتاجه -أيضًا- من قصب السكر والطحالب.

ويُباع مزيج وقود الإيثانول على نطاق واسع في الولايات المتحدة، والأكثر شيوعًا مزيج (إي 10)، وهو عبارة عن 10% إيثانول و90% بنزين، ولا يتطلب إدخال أيّ تعديلات على محركات السيارة.

واكتسب الإيثانول أهمية كبيرة في السنوات الأخيرة، مع سنّ لوائح في الولايات المتحدة لإضافة الإيثانول إلى البنزين بدلًا من مادة "إم تي بي إي" لخفض الانبعاثات.

ومن هنا أصبحت الولايات المتحدة أكبر منتج للإيثانول في العالم بنحو 15 مليار غالون سنويًا نهاية عام 2021، بحصّة عالمية 55%، تليها البرازيل 7.5 مليار غالون، ما يمثّل 27% من الإجمالي العالمي البالغ 27.3 مليار غالون، وفق بيانات جمعية الوقود المتجدد.

وينتج عن إنتاج الإيثانول وحرقه انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ومع ذلك، فإن زراعة محاصيل المواد الأولية لإنتاجه تُسهم في التقاط الكربون.

ومقارنة مع البنزين والديزل على أساس دورة الحياة، يُسهم الإيثانول الحيوي بتقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في المتوسط بنسبة 40% حال إنتاجه من الذرة المنتج من المطاحن الجافة، وتتراوح بين 88% و108%، حال استخدام المواد الأولية السليلوزية (مواد غير غذائية وتشمل بقايا المحاصيل ومخلفات الخشب)، اعتمادًا على نوع المادة الأولية.

ورغم أن الإيثانول الحيوي يمكن أن يساعد في خفض الانبعاثات، فإن هناك مخاوف من أن تعزيز إنتاجه قد يؤثّر سلبًا في توافر الغذاء، ويؤدي إلى ارتفاع أسعاره عالميًا.

كما إن كثافة الطاقة في الإيثانول أقلّ بمقدار الثلث مقارنة بالبنزين، لذلك يستمر مزجه بالبنزين، بدلًا من استخدامه على أنه بديل للبنزين.

أمّا الإيثانول، فهو غير سامّ وقابل للتحلل، على عكس البنزين، لكن أحد الخصائص المتشابهة أن كليهما شديد الاشتعال.

الغاز الحيوي

ضمن أنواع الوقود الصديق للبيئة الأخرى، يأتي الغاز الحيوي، أو الميثان الحيوي، الذي ينتج عن طريق معالجة النفايات العضوية أو بقايا المحاصيل، ويمكن أن يحدث ذلك بشكل طبيعي، أو جزءًا من عملية صناعية لإنتاج الغاز الحيوي وقودًا.

والغاز الحيوي عبارة عن مزيج من الميثان وثاني أكسيد الكربون وكميات صغيرة من الغازات الأخرى، ويُستخدم وقودًا للسيارات، وكذلك في أغراض التدفئة وتوليد الكهرباء.

ومثلما ينتج الغاز الحيوي عن طريق التحلل اللاهوائي -تحلل المواد العضوية دون أكسجين- فإنه يمكن إنتاجه من خلال عملية التحويل الكيميائي الحراري للكتلة الحيوية.

ويمكن تحقيق التحويل الكيميائي الحراري للكتلة الحيوية إلى غاز حيوي من خلال التغويز، لكن في الولايات المتحدة غالبًا ما يُنتج الميثان الحيوي من التحلل اللاهوائي، ويُستخدم في توليد الكهرباء.

وتعدّ أوروبا أكبر منتج للغاز الحيوي في العالم، كما تمثّل مع الولايات المتحدة والصين 90% من الإنتاج العالمي، بحسب وكالة الطاقة الدولية.

وفي عام 2018، بلغ إنتاج الميثان الحيوي حول العالم 3.5 مليون طن مكافئ، ليُشكّل 0.1% من الطلب على الغاز الطبيعي، وفق وكالة الطاقة.

ورغم ذلك، هناك عدد متزايد من السياسات الحكومية تدعم الميثان الحيوي في استخدامات الغاز الطبيعي، وإزالة الكربون في قطاع النقل، إذ قدّمت كل من ألمانيا وإيطاليا وهولندا والمملكة المتحدة دعمًا للغاز الحيوي في النقل.

ومن أجل تأمين إمدادات الطاقة، في ظل الأزمة الحالية ورغبتها في تقليل الاعتماد على الغاز الروسي، ضاعفت المفوضية الأوروبية هدفها لإنتاج الميثان الحيوي محليًا إلى 35 مليار متر مكعب سنويًا بحلول عام 2030.

وبحلول عام 2050، يمكن أن تتراوح حصة الميثان الحيوي بين 30% و40% من إجمالي استهلاك الغاز في أوروبا، مقارنة مع 4.6% حاليًا، بحسب الرابطة الأوروبية للغاز الحيوي.

وأعلنت ألمانيا عزمها زيادة إنتاج الغاز الحيوي؛ من أجل تقليل الاعتماد على الغاز الطبيعي الروسي، في ظل الأزمة الروسية الأوكرانية.

وتاريخيًا، كانت ألمانيا رائدة بإنتاج الغاز الحيوي في أوروبا، لكن بدايةً من عام 2014، فرضت الحكومة قيودًا على الإنتاج، مع مخاوف من تلوث المياه وزيادة الأراضي المستخدمة لإنتاجه على حساب إنتاج الغذاء.

ويقول رئيس الاتحاد الألماني لمنتجي الغاز الحيوي، هورست سايد، في تعليقات مع وكالة فرانس برس: "يمكننا على الفور زيادة إنتاجنا بنسبة 20%، واستبدال 5% من الغاز الروسي، إذا رُفعت بعض الحواجز التنظيمية".

ثنائي ميثيل الإيثر

ثنائي ميثيل الإيثر (DME) المنتَج من الكتلة الحيوية -يمكن إنتاجه من الميثانول والوقود الأحفوري- يعدّ أيضًا من أنواع الوقود الصديق للبيئة، وهو غاز عديم اللون في ظل الظروف الجوية العادية.

ويُعدّ هذا الوقود الصديق للبيئة بديلًا منتج صناعيًا للديزل؛ لذلك يمكن استخدامه في تشغيل المركبات، لكن مع نظام مصمم خصوصًا له، كما يُستخدم على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية.

وهذا الوقود غير متوافر تجاريًا في الولايات المتحدة، لكن قُدِّمَت بعض العروض التوضيحية لمركبات ثنائي ميثيل الإيثر في أوروبا وأميركا الشمالية، فعلى سبيل المثال: استُخدم لتشغيل نحو 10 مركبات لمسافة 750 ألف ميل، وفق وزارة الطاقة الأميركية.

ويحتوي ثنائي ميثيل الإثير على العديد من خصائص الوقود التي تجعله جذابًا للاستخدام في محركات الديزل؛ إذ يحتوي على كثير من السيتان، وهو مقياس لقابلية اشتعال الوقود في محركات الاشتعال بالضغط، كما إن كفاءة الطاقة تكاد تكون مماثلة لمحركات الديزل.

ورغم قدرته على خفض الانبعاثات من محركات الاحتراق الداخلي، فإن ثنائي ميثيل الإيثر لديه نصف كثافة الطاقة لوقود الديزل؛ ما يتطلب خزان وقود أكبر بمرتين من خزان الديزل.

إنتاج الوقود الحيوي عالميًا

تشير تقديرات وكالة الطاقة الدولية إلى أن إنتاج الوقود الحيوي بلغ 162.8 مليار لتر سنويًا العام الماضي، والذي يشمل -أيضًا- إنتاج الإيثانول والزيوت النباتية المهدرجة.

والزيوت النباتية المهدرجة (Hydrogenated vegetable oil) هي وقود ديزل متجدد، تُنتَج من الزيوت والدهون، وتعدّ بديلًا مباشرًا للديزل، ولها خصائص كيميائية مماثلة للديزل الأحفوري، مع بعض الاختلافات، مثل كثافة طاقة أقلّ من الديزل الأحفوري.

وبحسب شركة بيانات السوق والمستهلكين الألمانية (ستاتيستا)، كانت الولايات المتحدة أكبر منتج للوقود الحيوي في العالم عام 2020، بحصّة 36%، تليها البرازيل بنحو 24% من الإنتاج العالمي.

ورغم ذلك، تتوقع إدارة معلومات الطاقة الأميركية أن كلًا من الديزل الحيوي والمتجدد سيمثّل فقط أقلّ من 8% من سوق الديزل في أميركا بحلول منتصف القرن، مقارنة مع 6% العام الماضي.

ومع أهداف خفض الانبعاثات، تتوقع وكالة الطاقة ارتفاع الطلب على الوقود الحيوي إلى 186 مليار لتر بحلول عام 2026، بزيادة 41 مليار لتر عن عام 2020، بقيادة الولايات المتحدة والبرازيل.

وفي نهاية مدة التوقعات (2021-2026)، من المتوقع أن يُشكّل الإيثانول والديزل الحيوي 87% من إجمالي استهلاك الوقود الحيوي.

مشروعات الوقود الصديق للبيئة

مؤخرًا، أطلقت الكويت مشروع الوقود البيئي -الوقود الصديق للبيئة- لخفض انبعاثات قطاع النفط، من خلال وضع مصفاتي ميناء الأحمدي وميناء عبدالله ضمن مصافي النفط العالمية التي تتميز بمنتجات تتوافق مع المتطلبات العالمية الجديدة للحفاظ على البيئة، وخاصة تخفيض انبعاثات أول وثاني أكسيد الكبريت وغيرها من الانبعاثات الضارة الأخرى.

ويتضمن المشروع إنشاء 39 وحدة جديدة وتحديث 7 وحدات وإغلاق 7 وحدات أخرى، وهو المشروع الذي تنفّذه شركة البترول الوطنية، باستثمارات تقارب 4.680 مليار دينار (15.5 مليار دولار).

وفي خطّتها طويلة الأجل، لإزالة الكربون من قطاع النقل، تُفضّل البرازيل الوقود الحيوي عن المركبات الكهربائية؛ نظرًا لأن تكاليف الكهرباء مرتفعة للغاية، وستكون هناك حاجة إلى استثمارات ضخمة لتوفير محطات الشحن والبنية التحتية

وضمن مشروعات الوقود الصديق للبيئة على مستوى الشركات، تستهدف شركة الطاقة العملاقة، إيني، زيادة إنتاج الوقود الحيوي من الزيوت النباتية المهدرجة إلى 6 ملايين طن سنويًا بحلول 2035.

وتُشغّل الشركة الإيطالية حاليًا محطة بقدرة 650 ألف طن سنويًا من الزيوت النباتية المهدرجة في جيلا في صقلية، وأخرى بقدرة 350 ألف طن سنويًا في البندقية.

• إيني تستهدف إنتاج 6 ملايين طن سنويًا من الوقود الحيوي بحلول 2035

وللمساعدة في إزالة الكربون عبر أعمالها التجارية، استحوذت شركة النفط البريطانية بي بي، خلال فبراير/شباط الماضي على حصة 30% من شركة غرين بيوفيولز، أكبر مزوّد للزيوت النباتية المهدرجة في المملكة المتحدة.

وفي نوفمبر/تشرين الثاني 2021، حصل مكتب تقنيات المركبات التابع لوزارة الطاقة الأميركية على تمويل بأكثر من 4 ملايين دولار، لاختبار استخدامات جديدة من ثنائي ميثيل الأثير بديلًا منخفض الكربون للوقود الأحفوري، بالتعاون مع شركة أوبرون فيلز (Oberon Fuels) الأميركية.

وتعمل شركة فيرتيناس (Vertimas) الأميركية على تحويل الإيثانول إلى وقود مناسب للشحن والطيران والاستخدامات الأخرى.

موضوعات متعلقة..

• الكويت تعول على مشروع الوقود البيئي لخفض انبعاثات قطاع النفط
• توقعات بارتفاع إنتاج الديزل المتجدد في أميركا إلى 130 ألف برميل يوميًا

اقرأ أيضًا..

• خطة أميركا لخفض أسعار البنزين مع الغزو الروسي لأوكرانيا (إنفوغرافيك)
• دعم الوقود الأحفوري.. 5 تريليونات دولار في 12 عامًا (تقرير)
• الغاز المسال.. الجزائر والمغرب والسعودية ضمن 6 دول تنتظر طفرة (تقرير)
• السيارات الكهربائية.. هل تنصاع الشركات لخطط تبديل البطاريات الصينية؟