ما هو الزيت الحيوي من الكتلة الحيوية؟ وقود سائل من الانحلال الحراري المتجدد

الزيت الحيوي من الكتلة الحيوية هو وقود سائل يُنتج عن طريق تسخين المواد العضوية، مثل الخشب أو النفايات الزراعية، إلى درجات حرارة عالية في بيئة خالية من الأكسجين. هذه العملية، المعروفة باسم الانحلال الحراري، تُفكك الكتلة الحيوية الصلبة إلى غازات يتم بعد ذلك تبريدها وتكثيفها لتتحول إلى سائل داكن ولزج. يتميز هذا الزيت الحيوي الناتج بقيمة حرارية أقل بكثير من زيت الوقود التقليدي، ويرجع ذلك أساسًا إلى محتواه الكبير من الماء والأكسجين.

بينما يمثل الزيت الحيوي طريقة مباشرة لتحويل الكتلة الحيوية الصلبة إلى حامل طاقة سائل، فإن خصائصه الكيميائية المتأصلة—المحتوى العالي من الماء والأكسجين—تجعله مختلفًا جوهريًا وأقل كثافة طاقوية من الوقود الأحفوري التقليدي، مما يتطلب مزيدًا من التكرير لمعظم التطبيقات.

كيف يتم إنتاج الزيت الحيوي: عملية الانحلال الحراري

يتم تحويل الكتلة الحيوية الصلبة إلى زيت حيوي سائل من خلال عملية كيميائية حرارية تسمى الانحلال الحراري. فهم هذه العملية هو المفتاح لفهم خصائص المنتج النهائي.

التسخين بدون أكسجين

يتضمن الانحلال الحراري تسخين الكتلة الحيوية بسرعة إلى درجات حرارة عالية، تتراوح عادة بين 400-600 درجة مئوية. الأهم من ذلك، يتم ذلك في غياب الأكسجين تمامًا.

يمنع هذا النقص في الأكسجين الكتلة الحيوية من الاحتراق (الاشتعال) وبدلاً من ذلك يتسبب في تحللها حرارياً إلى جزيئات أصغر.

من الصلب إلى السائل

عندما تتحلل الكتلة الحيوية، فإنها تشكل خليطًا من الغازات والأبخرة. ثم يتم تبريد هذه الغازات الساخنة بسرعة، أو "إخمادها".

تعمل عملية التبريد هذه على تكثيف الأبخرة إلى سائل، وهو الزيت الحيوي الخام. وإلى جانب السائل، تنتج هذه العملية أيضًا غازات غير قابلة للتكثف ومنتج ثانوي صلب غني بالكربون يسمى الفحم الحيوي.

الخصائص الرئيسية للزيت الحيوي

غالبًا ما يطلق على الزيت الحيوي اسم "زيت الانحلال الحراري"، وتختلف خصائصه بشكل كبير عن الوقود القائم على البترول. هذه الاختلافات هي نتيجة مباشرة لأصله من الكتلة الحيوية وطريقة إنتاجه.

محتوى عالٍ من الأكسجين والماء

على عكس الوقود التقليدي، يحتوي الزيت الحيوي على كمية كبيرة من الأكسجين المرتبط داخل تركيبته الكيميائية.

كما أن لديه محتوى مائي مرتفع جدًا، يتراوح عادة من 14% إلى 33% من حيث الوزن. لا يمكن إزالة هذا الماء بسهولة بالطرق البسيطة مثل التقطير ويمكن أن يتسبب في انفصال الزيت إلى مراحل مختلفة.

كثافة طاقة أقل

يقلل وجود الأكسجين والماء بشكل كبير من محتوى الطاقة في الزيت الحيوي.

تبلغ قيمته الحرارية العليا عادة 15-22 ميجا جول/كجم. وهذا يمثل حوالي نصف قيمة زيت الوقود التقليدي، الذي يتراوح بين 43-46 ميجا جول/كجم. تحتاج إلى ضعف كمية الزيت الحيوي تقريبًا لإنتاج نفس القدر من الطاقة.

فهم المفاضلات

يمثل الزيت الحيوي مفاضلة كلاسيكية بين التجدد والأداء. تعتمد قابليته للاستخدام كليًا على التطبيق المقصود والرغبة في الاستثمار في مزيد من المعالجة.

ميزة التجدد

المنفعة الأساسية للزيت الحيوي هي أصله. فهو مشتق من الكتلة الحيوية المتجددة، مما يوفر مسارًا محتملاً لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري المحدود وإنشاء اقتصاد كربون دائري.

العيب الكيميائي

محتوى الأكسجين والماء العالي يجعل الزيت الحيوي الخام حمضيًا وغير مستقر ويصعب إشعاله في المحركات القياسية. لا يمكن استخدامه كبديل "مباشر" للبنزين أو الديزل دون ترقية كبيرة ومكلفة غالبًا لإزالة الأكسجين وتحسين خصائصه.

كيفية تطبيق هذا على هدفك

سيعتمد منظورك للزيت الحيوي كليًا على هدفك، لأنه ليس حلاً للطاقة يناسب الجميع.

• إذا كان تركيزك الأساسي هو إنشاء مصدر وقود متجدد: فإن الانحلال الحراري هو تقنية قابلة للتطبيق لتحويل الكتلة الحيوية الصلبة الضخمة إلى سائل وسيط كثيف وقابل للنقل.
• إذا كان تركيزك الأساسي هو إيجاد بديل مباشر للوقود التقليدي: فإن الزيت الحيوي الخام غير مناسب ويجب اعتباره نقطة انطلاق لمزيد من التكرير، وليس وقودًا جاهزًا.

في النهاية، يعد إدراك الزيت الحيوي كوسيط متميز كيميائيًا هو المفتاح لتقييم إمكاناته الحقيقية في مشهد الطاقة المتجددة.

جدول ملخص:

الخاصية	الزيت الحيوي	زيت الوقود التقليدي
عملية الإنتاج	الانحلال الحراري (التسخين بدون أكسجين)	تكرير النفط الخام
محتوى الماء	14-33%	منخفض جداً
القيمة الحرارية العليا	15-22 ميجا جول/كجم	43-46 ميجا جول/كجم
الميزة الأساسية	متجدد، من الكتلة الحيوية	كثافة طاقة عالية
العيب الأساسي	يتطلب ترقية لاستخدامه في المحركات	مصدر محدود، وقود أحفوري

هل أنت مستعد لاستكشاف تحويل الكتلة الحيوية في مختبرك؟ تتخصص KINTEK في معدات المختبرات عالية الجودة لأبحاث وتحليل الانحلال الحراري. سواء كنت تقوم بتطوير عمليات جديدة لترقية الزيت الحيوي أو توصيف المواد الخام للكتلة الحيوية، يمكن لأدواتنا أن تساعدك في تحقيق نتائج دقيقة وموثوقة. اتصل بخبرائنا اليوم لمناقشة كيف يمكننا دعم مشاريعك في مجال الطاقة المتجددة!