الانحلال الحراري للكتلة الحيوية هو عملية كيميائية حرارية تحوّل الكتلة الحيوية إلى أشكال مختلفة من الطاقة، بما في ذلك الفحم والزيت الحيوي السائل والغاز، في ظل ظروف محكومة من الحرارة وإمدادات محدودة من الأكسجين. وتتسم هذه الطريقة بالكفاءة والفعالية من حيث التكلفة، مما يسهل تخزين الكتلة الحيوية ونقلها مع تمكين استخلاص المواد الكيميائية القيمة من الزيت الحيوي.
تفاصيل العملية:
-
التحلل الحراري: يتم تسخين الكتلة الحيوية إلى درجات حرارة عالية في غياب الأكسجين، مما يؤدي إلى بدء عملية التحلل الحراري. يؤدي هذا التسخين إلى تحلل الكتلة الحيوية إلى منتجات مختلفة.
-
تكوين المنتج:
- الفحم (الفحم الحيوي): منتج ثانوي صلب غني بالكربون، مشتق من المكونات غير المتطايرة للكتلة الحيوية.
- الزيت الحيوي (زيت الانحلال الحراري للكتلة الحيوية): منتج سائل يتكون من تبريد الغازات الناتجة أثناء الانحلال الحراري. وهو عبارة عن خليط معقد من المواد الكيميائية التي يمكن استخدامها كوقود أو تكريرها إلى مواد كيميائية أخرى.
- الغازات: وتشمل الغازات غير القابلة للتكثيف ذات قيم تسخين متواضعة، والتي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء.
-
التغيرات الكيميائية: أثناء التحلل الحراري، تخضع الكتلة الحيوية لتحولات كيميائية، حيث تتفكك إلى مركبات أبسط مثل الكربوهيدرات والفينولات والألدهيدات والكيتونات والكحوليات والأحماض الكربوكسيلية. يمكن أن تتفاعل هذه المركبات كذلك لتكوين جزيئات أكثر تعقيدًا مثل الإسترات ومنتجات البوليمر.
-
أنواع الانحلال الحراري:
- الانحلال الحراري البطيء: يتميز بمعدلات تسخين منخفضة وأوقات مكوث طويلة، مما يفضل إنتاج الفحم النباتي.
- الانحلال الحراري السريع: يتضمن معدلات تسخين أعلى وأوقات مكوث أقصر مما يزيد من إنتاج الزيت الحيوي.
- الانحلال الحراري فائق السرعة: عملية أسرع تركز على معدلات تسخين عالية جدًا وأزمنة مكوث أقل، وتهدف في المقام الأول إلى إنتاج الزيت الحيوي.
-
التطبيقات والفوائد:
- توليد الطاقة: يمكن استخدام الغازات المنتجة لتوليد الكهرباء، بينما يُستخدم الزيت الحيوي والفحم كوقود بديل.
- الاستخلاص الكيميائي: يمكن تكرير الزيت الحيوي لاستخراج المواد الكيميائية القيمة، مما يعزز القيمة الاقتصادية للكتلة الحيوية.
- التأثير البيئي: يقلل الانحلال الحراري من حجم الكتلة الحيوية، مما يسهل التعامل معها ويقلل من البصمة البيئية للتخلص من الكتلة الحيوية.
السياق التاريخي:
استُخدم الانحلال الحراري منذ العصور القديمة، لا سيما من قبل المصريين لإنتاج القطران لإغلاق القوارب وفي عملية التحنيط. واليوم، يُعترف به كطريقة عملية لتحويل الكتلة الحيوية إلى وقود حيوي ومنتجات قيّمة أخرى، مما يساهم في حلول الطاقة المستدامة.الخلاصة:
