يعتبر الحصول على الطاقة بكافة أشكالها ، الشغل الشاغل لعدد كبير من علماء القرن الحادي والعشرين ، فالتحديات التي تواجه قطاع الطاقة ، تتهدد تقدم الحضارة الإنسانية على كوكب الأرض ، وبالرغم من تعدد وتنوع مصادر الطاقة ، إلا أن المعيقات الفنية والتصميمية والمالية ما زالت تقف حجر عثرة أمام تلك القطاعات والمصادر المتنوعة.
ولم يدخر الإنسان جهدا منذ فجر التاريخ في استغلال كافة مصادر الطاقة المحيطة به ، فاستخدم المساقط المائية ، وطاقة الرياح ، والطاقة الشمسية ، والفحم ،والنفط ، والطاقة النووية ، كما استخدم الكتل الحيوية والتي وفرت للإنسان جانبا هاما من احتياجاته المتزايدة من الطاقة ، فما هي الكتل الحيوية وما أهميتها ؟
طاقة الكتل الحيوية Biomass
استخدم الإنسان منذ القدم الكتل الحيوية والتي تشمل المخلفات النباتية والحيوانية ، فخلال قرون طويلة من الزمن لجأ الإنسان إلى حرق الأخشاب والحشائش والمخلفات النباتية والحيوانية للحصول على الطاقة الحرارية وعلى الضوء ، وقد أدى اكتشاف النفط والتوسع في استخدامه ، إلى تراجع الطلب على هذا المصدر المتجدد للطاقة.
وفي عام 1973 ، ونتيجة للنقص العالمي في مصادر الطاقة ، تجددت الآمال المعقودة على هذا المصدر ، وأجريت مئات الدراسات والأبحاث والتي دلت على إمكانية الاستفادة من هذه المخلفات ، سواء بالحرق المباشر أو باتباع طرق تحويلية خاصة للحصول على الطاقة منها.
ويمكن تقسيم مصادر الكتل الحيوية إلى عدة أقسام هي :-
1. الأخشاب والمخلفات النباتية.
2. المخلفات الحيوانية.
3. محاصيل إنتاج الطاقة.
4. الفضلات المنزلية.
وتعتبر الأخشاب أحد أهم مصادر الحصول على الطاقة في العالم ، وقد عمدت الكثير من دول العالم إلى زراعة الأشجار ذات الدورات العمرية القصيرة ، والتي تعطي كميات كبيرة من الأخشاب في فترة زمنية قصيرة ، كما اهتمت الكثير من الدول بزراعة بعض النباتات والتي يطلق عليها بأنها منتجات للطاقة وتشمل كل من:-
1. محاصيل عشبية كالذرة والبنجر وقصب السكر .
2. محاصيل السكر والنشويات مثل البنجر الحلو وشجرة الكاسافا و البطاطا.
3. الأشجار المائية aquatics plant مثل الأبصال المائية ذات النمو العالي والتي تصل إلى أكثر من 60 طن / هكتار .
4. النباتات الزيتية والكربوهيدراتية وهي التي تعطي زيوتا لا يستخدمها الإنسان بشكل مباشر كأشجار الجاتروفا والخروع .
لقد أدى التطور التقني والعلمي إلى تطوير طرق الحصول على الطاقة من هذه المصادر المتنوعة ، ويعتبر الحرق المباشر أحد الطرق القديمة التي لجأ إليها الإنسان ، ثم تطورت التقنيات حيث شملت المعالجات الكيميائية والتخمير والتفاعلات اللاهوائية ، والتي تعطي في النهاية ما يعرف بالوقود الحيوي ، ويشمل كل من الايثانول والديزل الحيوي والميثانول وغيرها من المركبات الكيميائية الهامة .
الوقود الحيوي
يعتبر الوقود الحيوي أحد أهم نواتج الكتل الحيوية والتي يتم الحصول عليها ضمن ظروف تصنيعية خاصة ، ومن أهم أنواع الوقود الحيوي :-
الايثانول
الايثانول أحد أهم الكحولات والتي تدخل في الكثير من الصناعات الكيميائية الهامة جدا ، ويتم إنتاج الايثانول من الكتل الحيوية عن طريق عملية التخمر للفضلات fermentation بالاستعانة بالكائنات الحية المجهرية وبغياب الهواء ، وتعتبر البرازيل من أكثر الدول إنتاجا واستخداما للإيثانول كوقود للسيارات ، هذا علما بأن الايثانول يتميز بكونه وقود مثالي حيث لا يتخلف عن حرقه نواتج ثانوية ضارة بالبيئة ، كما يمكن أن يستخدم الايثانول لإنتاج الهيدروجين اللازم لخلايا الوقود.
الميثانول
يدخل الميثانول في العديد من الصناعات ، وبالرغم من مخاطر هذه المادة على الإنسان في حال التعرض لها ، إلا أن لها تطبيقات واستخدامات لا يمكن الاستغناء عنها ، ويتم إنتاج الميثانول من خلال التحلل الحراري للكتل الحيوية وبغياب الهواء وعلى درجة 300 سيلسيوس .
الديزل الحيوي
يتم إنتاجه من خلال تفاعل بعض الزيوت النباتية مع أحد المركبات القاعدية حيث ينتج ما يعرف بالديزل الحيوي والذي يشهد حاليا تطبيقات واستخدامات واسعة في كل من الولايات المتحدة الأمريكية و أوروبا .