يمكن تحويل الكتلة الحيوية إلى زيت حيوي من خلال عملية تسمى الانحلال الحراري، والتي تنطوي على تسخين الكتلة الحيوية في غياب الأكسجين لإنتاج وقود حيوي سائل. ويكتسب هذا التحويل أهمية خاصة لأنه يلبي الحاجة إلى بدائل متجددة وصديقة للبيئة للوقود الأحفوري.
ملخص العملية:
تستخدم عملية تحويل الكتلة الحيوية إلى زيت حيوي في المقام الأول عملية الانحلال الحراري التي تتسم بالكفاءة وتؤدي إلى إنتاج الزيت الحيوي وحمض الخشب وغاز الخشب والفحم الحيوي. وتُعد هذه الطريقة مفضلة بسبب معدل تفاعلها السريع وإنتاجيتها العالية نسبياً من الزيت الحيوي.
-
شرح تفصيلي:
- عملية الانحلال الحراري:الآلية:
- تتضمن عملية الانحلال الحراري تسخين الكتلة الحيوية عند درجات حرارة عالية (عادةً ما بين 430 درجة مئوية و570 درجة مئوية) في غياب الأكسجين. تقوم هذه العملية بتفكيك الكتلة الحيوية إلى مكوناتها دون احتراق.المنتجات:
- المنتجات الأساسية للتحلل الحراري هي الزيت الحيوي، وهو وقود حيوي سائل، وغاز الخشب (وقود غازي)، والفحم الحيوي (منتج صلب غني بالكربون)، وحمض الخشب.أنواع الانحلال الحراري:
-
هناك نوعان رئيسيان، الانحلال الحراري البطيء والسريع. ويفضل الانحلال الحراري السريع نظراً لارتفاع إنتاجيته من الزيت الحيوي ومعدلات التفاعل الأسرع.
- تركيبة الزيت الحيوي:التركيب الكيميائي:
- الزيت الحيوي هو مستحلب من الماء والمركبات العضوية المشتقة من مكونات الكربوهيدرات واللجنين في الكتلة الحيوية. تشمل هذه المركبات الكحوليات والألدهيدات والأحماض الكربوكسيلية والإسترات والفيوران والبيران والكيتونات والسكريات الأحادية والسكريات الأحادية والسكريات المائية.المنفعة:
-
يمكن زيادة معالجة الزيت الحيوي ليحل محل الوقود الأحفوري في التدفئة وتوليد الكهرباء والنقل. وتقدر تكلفة تحويل حطب الذرة إلى زيت حيوي عن طريق التحلل الحراري السريع وتحويله إلى بنزين ووقود ديزل ما بين 3 و4 دولارات للغالون الواحد.
- الأهمية البيئية والاقتصادية:قابلية التجديد والاستدامة:
- الكتلة الحيوية مورد محايد للكربون، مما يعني أن استخدامها لا يزيد بشكل كبير من صافي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وهذا يجعلها بديلاً صديقاً للبيئة للوقود البترولي غير المتجدد الذي يساهم في تلوث البيئة.الطلب على الطاقة والعرض:
-
مع تغطية الوقود البترولي لحوالي 40% من الطلب العالمي على الطاقة وكونه المصدر الرئيسي لوقود النقل، فإن نضوب احتياطيات الوقود الأحفوري يستلزم استكشاف بدائل مستدامة مثل الكتلة الحيوية.
- البحث والتطوير:الأبحاث الحالية:
- تركز العديد من الدراسات على فهم آليات التحلل الحراري، وتصميم المفاعلات، وتطوير المحفزات للتحلل الحراري التحفيزي. وتهدف هذه الجهود إلى تحسين العملية وتحسين جودة الزيت الحيوي وإنتاجه.التحديات:
تمثل شبكة التفاعل المعقدة للتحلل الحراري الحقيقي للكتلة الحيوية تحديات في فهم العملية ونمذجتها بشكل كامل. ويُستخدم تحليل قياس الثقل الحراري (TGA) لدراسة حركية الانحلال الحراري للكتلة الحيوية، ولكن هناك حاجة إلى إجراء دراسات شاملة لدمج جميع الآليات والحركية المقترحة.
وختامًا، يعد تحويل الكتلة الحيوية إلى زيت حيوي عن طريق الانحلال الحراري طريقة واعدة لإنتاج الوقود المتجدد الذي يمكن أن يساعد في تخفيف الآثار البيئية لاستخدام الوقود الأحفوري. ويعد البحث والتطوير المستمرين أمرًا بالغ الأهمية لتحسين هذه التكنولوجيا وضمان جدواها الاقتصادية واستدامتها البيئية.
