التغير المناخي التقارير تقارير التغير المناخي تقارير دورية رئيسية وحدة أبحاث الطاقة

ما دور التكنولوجيا الحيوية في تقليل البصمة الكربونية وخفض التكاليف؟ (دراسة)

الدراسة أعدتها منظمة أوابك

وحدة أبحاث الطاقة - أحمد عمار

2022-10-02

0 1٬201

التكنولوجيا الحيوية تساعد على تقليل البصمة الكربونية وخفض التكاليف

التكنولوجيا الحيوية تُلبي متطلبات البيئة للبتروكيماويات
المصافي الحيوية تُسهم في خفض تكاليف الإنتاج
البلاستيك الحيوي يوفّر حلولًا لبعض المشكلات البيئية
تُنتج النافثا الحيوية أيضًا من النفط الخام المتجدد

يعكف مطورو التكنولوجيا الحيوية على تطوير تقنيات تُسهم في إنتاج منتجات حيوية غير الغذائية، بهدف تقليل الاعتماد على المواد الخام الزراعية والغذائية التي شهدت -بدورها- زيادة في أسعارها إلى جانب تهديد الأمن الغذائي.

وأدى التوسع السريع في إنتاج الكيماويات الحيوية منذ تسعينيات القرن الماضي، وأبرزها الإيثانول الحيوي والبلاستيك الحيوي، إلى ارتفاع حاد في أسعار المحاصيل الزراعية الغذائية المستخدمة بصفتها مواد خامًا أولية لإنتاج هذه المنتجات الحيوية.

وتناولت دراسة لمنظمة الأقطار العربية المصدرة للبترول "أوابك" وأعدها خبير أول صناعات نفطية ياسر بغدادي -اطلعت وحدة أبحاث الطاقة على نسخة منها- دور المواد والمنتجات الحيوية المتجددة والوقود الحيوي في إنتاج البلاستيك الحيوي.

التكنولوجيا الحيوية

بحسب التقرير، تُعرف التكنولوجيا الحيوية بأنها تطبيقات تكنولوجية تعتمد على استخدام الكائنات الحية الدقيقة أو الإنزيمات المصنعة منها لإنتاج مواد تخدم الإنسان، بصفتها إحدى أهم الثورات العلمية في العصر الحديث.

وتُستخدم هذه المواد في العديد من المجالات والقطاعات منها الطبية والصناعية والزراعية والبترولية، مع توقعات بزيادة الاعتماد على التكنولوجيا الحيوية خلال السنوات الـ10 المقبلة.

وأرجعت الدراسة ذلك التوقع إلى التطورات المتلاحقة للمحفزات الحيوية الأكثر ذكاءً في مجال إنتاج البوليمرات والمذيبات الحيوية المستخدمة في قطاعات التعبئة والتغليف وغيرها.

وتشير الدراسة إلى أن الولايات المتحدة تُعَد الدولة الرائدة والأولى في تطوير التكنولوجيا الحيوية وتطبيقها، مع اتجاه بعض الدول النامية؛ مثل: الهند والبرازيل، لتعزيز قدرتها في هذا المجال خصوصًا التكنولوجيا الحيوية الزراعية والصناعية.

صناعة البتروكيماويات

كان للتكنولوجيا الحيوية دور في تلبية المتطلبات البيئية الخاصة بصناعة البتروكيماويات، وجعل إنتاجها أكثر سلامة بيئيًا، خاصة مع تزايد النفايات السامة الناتجة عن تلك الصناعة.

ووفقًا للدراسة، ساعد ذلك في إنشاء ما يُعرف باسم "التكنولوجيا الحيوية البيضاء" أو الموجة الثالثة للتكنولوجيا الحيوية، وهي عبارة عن تقنية ذات استهلاك منخفض للطاقة، وتنتج كميات قليلة من النفايات سواء كانت سائلة أو صلبة أو غازية.

ويعمل الباحثون على إعداد خطط لاستكشاف الكائنات الحية الدقيقة والجزيئات الجديدة المصممة خصيصًا لإنتاج الكيماويات الحيوية من الكتلة الحيوية، بهدف خفض تكاليف الإنتاج وكذلك كمية النفايات، مع تقليل الانبعاثات الضارة.

المصافي الحيوية

تعتمد صناعة المصافي الحيوية على المواد الخام الأولية من الكتلة الحيوية، إذ تعالجها لإنتاج الكيماويات الحيوية، مثل الإيثانول والغاز الحيوي.

وتوضح الدراسة أن ذلك النوع من المصافي يعالج في وقت واحد مجموعة متنوعة من الكتلة الحيوية، ويحولها إلى منتجات ذات قيمة مضافة من الوقود الحيوي والمواد الكيميائية والأسمدة الحيوية.

ومن أشهر منتجات المصافي الحيوية: النافثا الحيوية، والإيثانول الحيوي، والإيثيلين الحيوي، والبروبيلين الحيوي وغيرها، إذ يتمثّل الهدف الرئيس لذلك النوع من المصافي في خفض البصمة الكربونية.

واتجهت بعض الشركات العاملة في مجال صناعة التكرير والبتروكيماويات إلى دمج العمليات الحيوية مع العمليات التقيليدية التي تعتمد على النفط والغاز في المصافي، مع العلم أن المصافي الحيوية تعمل على خفض تكاليف الإنتاج والمنافسة بشكل أفضل من المنتجات الأحفورية.

وهناك عدد من المصافي الحيوية على مستوى العالم أشهرها معمل تكرير بوماكل بازانكورت في فرنسا، وفق الدراسة التي اطلعت عليها وحدة أبحاث الطاقة.

كما تمتلك شركة نيستي مصفاة في سنغافورة بطاقة إنتاجية تصل إلى 3.2 مليون طن من الوقود والمواد الأولية الحيوية: "النافثا والبروبان الحيوي".

ووفقًا لبيانات الدراسة، أنتجت كل من شركة نيستي وشركة يوم إن بي، وشركة إيني في عام 2019 كميات إجمالية من النافثا الحيوية بطاقة بلغت 150 ألف طن، وتسرّع كذلك شركتا توتال إنرجيز وشل بعض خطط إنتاج الوقود الحيوي والمواد الأولية الحيوية.

وتخطط -أيضًا- شركة "ريبسول" الإسبانية لإنشاء أول مصنع لوقود النفايات الحيوي والنافثا الحيوية والبروبان الحيوي بطاقة تصل إلى 250 ألف طن سنويًا.

كما تخطط شركة يوم بي إم "UPM" لإنشاء مصفاة حيوية أخرى في فنلندا لإنتاج النافثا الحيوية من النفط الخام طويل السلسلة الكربونية المنتج من لب الورق عبر مخلفات الأشجار بطاقة 500 ألف طن سنويًا لإنتاج البولي إيثيلين الحيوي.

النافثا الحيوية

التكنولوجيا الحيوية ودورها في خفض البصمة الكربونية — منتج حيوي - أرشيفية

تتشابة مواصفات النافثا الحيوية مع مواصفات النافثا التقليدية من المصادر الأحفورية من حيث التركيب الجزئي والاستخدامات نفسها.

والنافثا الحيوية هي منتج ثانوي من عمليات إنتاج الديزل المتجدد والمنتج من الزيوت النباتية المعالجة بالهيدروجين أو من نفايات المنتجات غير الغذائية، وتنتج كذلك بصفتها منتجًا ثانويًا من عمليات إنتاج وقود الطيران الحيوي "المستدام".

وتنتج النافثا الحيوية -أيضًا- من النفط الخام المتجدد طويل السلسلة الكربونية من الكتلة الحيوية غير الغذائية من لب الورق من مخلفات الأشجار أو من زيوت الطهي المستعملة أو من زيوت النخيل أو من بذور الليفت أو الدهون الحيوانية.

ويُعَد النفط الخام المتجدد من أهم المواد الخام الحيوية الأولية لإنتاج النافثا الحيوية في المصافي الحيوية، وفقًا للدراسة.

وتأتي كل من الدول الإسكندنافية وروسيا والولايات المتحدة ضمن قائمة كبار منتجي النافثا الحيوية، إذ يمثّل إنتاج هذه الدول قرابة 90% من إجمالي الإنتاج العالمي.

ومن أبرز ما يميّز عقود بيع النافثا الحيوية بأنها عقود محددة المدة، مع ارتفاع أسعارها مقارنة بالنافثا الأحفورية التقليدية.

وتوضح بيانات الدراسة أنه في مايو/أيار 2021 كان يتراوح متوسط أسعار النافثا الحيوية ما بين 1200 و1800 دولار للطن، مقارنة بمتوسط أسعار تتراوح ما بين 545 و592 دولارًا للنافثا الأحفورية.

البلاستيك الحيوي

منذ عام 2000 وهناك اهتمام بالمنتجات الحيوية ومنها البلاستيك الحيوي، إذ ساعد التطور التكنولوجي في إنتاجها.

وتستخدم المواد الخام الأولية من قطاع الزراعة لإنتاج البلاستيك الحيوي من الجيل الثاني، الذي يتميّز بقابليته للتحلل الحيوي بنسب مرتفعة مقارنة مع البلاستيك التقليدي.

وكان مزج البلاستيك الحيوي مع التقليدي لإنتاج منتجات بلاستيكية قابلة للتحلل الجزئي بواسطة الكائنات الحية الدقيقة هو أولى خطوات توفير بدائل لخفض مشكلات تراكم النفايات البلاستيكية.

ورغم ذلك لن تُحل المشكلة بصورة جذرية حال المزج، إذ إنه بعد استهلاك جزء من الكتلة الحيوية يظل تأثير المكون الرئيس للبلاستيك الأحفوري الضار بالبيئة.

ولذلك تعمل الشركات على تطوير بلاستيك حيوي صديق للبيئة قابل للتحلل الكامل بصفة طبيعية عند التخلص منه في البيئة.

وتؤكد دراسة "أوابك" أن التكنولوجيا الحيوية أسهمت في خفض البصمة الكربونية لمنتجات البتروكيماويات، خاصة مع إنتاج البلاستيك الحيوي القابل للتحلل.

وتوقعت أن يسهم البلاستيك الحيوي القابل للتحلل في حل بعض المشكلات البيئية الناجمة عن تراكم كميات النفايات البلاستيكية الأحفورية بالمكبات والمرادم الأرضية أو المتسربة إلى البيئات البرية والبحرية.

وترى أنه رغم أن تسويق التكنولوجيا الحيوية الجديدة قد يستغرق وقتًا، فإن تطبيق مبادئ التكنولوجيا الحيوية الجديدة على العمليات الكيميائية التقليدية وتعديلها يختصر الزمن في إنتاج المواد الكيميائية الحيوية داخل المصافي الحيوية.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..