إلى أين وصلت جهود العلماء في تحويل قصب السكر إلى وقود طائرات؟

تولد صناعة الطيران 2% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وتبدو هذه الحصة صغيرة نسبيًا مقارنة بنسبة الأربعين في المائة التي تتسبب فيه عمليتا إنتاج الكهرباء وتدفئة المنازل.

لكن صناعة الطيران تعد أسرع مصادر الغازات الدفيئة نموًا في العالم، ومن المتوقع أن يتضاعف الطلب على السفر الجوي خلال العشرين سنة المقبلة، بحسب تقرير لموقع "ذا كونفرزشن".

وتخضع شركات الطيران لضغوط قوية بهدف الحد من انبعاثات الكربون التي تتسبب بها، لا سيما أنها عرضة دائمًا لمخاطر الناجمة عن تقلبات أسعار النفط العالمية، ما جعلها تولي اهتمامًا كبيرًا بالوقود المستمد من الكتلة الحيوية.

إنجازات أولية



- يمكن إنتاج وقود الطائرات الحيوي من مختلف المواد النباتية، بما في ذلك المحاصيل الزيتية والسكرية والنباتات النشوية عبر طرق مختلفة، إلا أن تكنولوجيات تحويل الزيوت إلى وقود طائرات تظل هي الأكثر تقدمًا وكفاءة.

- يعمل العلماء على هندسة قصب السكر (النبات الأكثر إنتاجية في العالم) لاستخلاص الزيوت التي يمكن تحويلها إلى وقود حيوي للطائرات، وخلصت دراسات حديثة إلى أن محصول الفدان الواحد بإمكانه توفير 2500 لتر من الوقود.

- يعني ذلك أن تحليق طائرة "بوينج-747" لمدة 10 ساعات بحاجة إلى محصول 54 فدانًا، في حين يوفر محصول فدان واحد من فول الصويا أو الجاتروفا 15 و13 ضعف كمية الوقود المستخرج من فدان القصب.

- نجح اختبار الوقود الحيوي للطائرات المشتق من المواد الأولية الغنية بالزيوت مثل الطحالب والكمالينا، ومع ذلك ما زالت الكميات المنتجة حاليًا من وقود الطائرات الحيوي قليلة للغاية رغم جهود البحوث والتسويق الكبيرة.

- إنتاج هذا الوقود على نطاق أوسع سيتطلب المزيد من التحسينات التقنية ووفرة من المواد الأولية منخفضة التكلفة (المحاصيل المستخدمة لصناعة الوقود).

قدرات وفرص



- يبقى قصب السكر أحد مصادر الوقود الحيوي الأكثر شهرة، وتعمل البرازيل منذ عقود على تخميره لتوليد الوقود المعتمد على الكحول، ويوفر الإيثانول المستخرج من القصب طاقة تزيد كميتها بنسبة 25% عن المستخدمة أثناء التوليد.

- يقلل أيضًا إيثانول القصب انبعاثات الغازات الدفيئة بنسبة 12% مقارنة بالوقود الأحفوري، فيما يوفر الديزل الحيوي طاقة أكثر بنسبة 93% عما يستهلكه أثناء عملية التوليد ، ويحد من الانبعاثات بنسبة 41% مقارنة بالوقود الأحفوري.

- يمكن استخدام الإيثانول والديزل الحيوي على حد سواء في وقود الطائرات الحيوي، إلا أن تقنيات تحويل الزيت المشتق من النباتات إلى وقود طائرات في مرحلة متقدمة من التطور وتضمن درجة عالية من الكفاءة.

- تحتوي نباتات قصب السكر على زيوت بنسبة 0.05% فقط، وهو أقل بكثير من اللازم للتحويل إلى ديزل حيوي، واعتقد بعض العلماء أن زيادة هذه الكمية إلى 1% ستكون سامة للنبات.

- لكن النماذج الحاسوبية توقعت قدرة العلماء على زيادة الإنتاج إلى 20% وبدعم من وزارة الطاقة في الولايات المتحدة، تمكن الباحثون بالفعل من زيادة إنتاج الزيت والأحماض الدهنية في أوراق قصب السكر إلى 12%.

آفاق أكثر إنتاجية



- يعكف علماء أمريكيون في الوقت الراهن على رفع إنتاج الزيت في قصب السكر إلى 20%، وتركيز وجوده في ساق النبات لأنه أكثر سهولة في الاستخلاص مقارنة بالأوراق.

- أظهرت أبحاث العلماء في جامعة إلينوي في إربانا-شامبين أن القصب الذي يحتوي على مزيد من الزيوت يمكنه الاستمرار في توفير السكر، وتسمى هذه النباتات المعاد هندستها وراثيًا "ليبيدكان".

- يعتقد أن "الليبيدكان" الذي يتكون من 20% من الزيوت سيكون أكثر ربحية بنحو 5 مرات عن فدان فول الصويا والمواد الأولية المستخدمة حاليًا في صنع وقود الديزل الحيوي في الولايات المتحدة، ومرتين مقارنة بفدان الذرة.

- يمكن إنتاج وقود بمقدار أربعة أضعاف ما يوفره فدان فول الصويا الواحد من خلال "الليبيدكان" الذي يحتوي تكوينه على 5% من الزيوت، أما ارتفاع هذه النسبة إلى 20% فيعني زيادة إنتاج الوقود إلى 15 ضعفاً.