يواصل الخبراء اليوم مناقشة آفاق الوقود الحيوي في صناعة الطيران. تختلف الآراء حول هذا الموضوع ، في حين أنه من الواضح أنه حتى الآن هناك سياسات أكثر من الاقتصاد فيما يتعلق بمسألة الوقود الحيوي. الوقود الحيوي مهم في المقام الأول للبيئة والبرامج التي تهدف إلى تقليل كمية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الضارة في الغلاف الجوي. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لهذا الوقود ضرر أكثر من نفعه.
ماذا نعرف عن الوقود الحيوي؟
يبدو أن الوقود الحيوي اليوم شيء جديد ومميز ، لكنه في الحقيقة أحاط بنا دائمًا. إن أبسط مثال قد يصادفه كل روسي على الأرجح هو الحطب - أحد أقدم أنواع الوقود الحيوي الصلب. إذا قدمنا خاصية معممة للوقود الحيوي ، فيمكن ملاحظة أن هذا وقود يتم إنتاجه من مواد خام من أصل نباتي أو حيواني ، من منتجات النشاط الحيوي للكائنات الحية أو النفايات الصناعية العضوية.
تم تطوير التاريخ الحقيقي للوقود الحيوي بشكل نشط في السبعينيات ، عندما أصدرت الولايات المتحدة قانونًا فيدراليًا يتحكم في تلوث الهواء على المستوى الوطني ، أطلق عليه قانون الهواء النظيف. تم اعتماد القانون لأغراض مفهومة تمامًا من أجل الحد الأقصى من الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي للمركبات المختلفة: من السيارات والقطارات إلى الطائرات. حاليًا ، هناك عشرات الشركات في السوق التي تعمل في تطوير وإنتاج الوقود الحيوي ، ولا يزال معظمها موجودًا في الولايات المتحدة.
يوجد اليوم نوعان رئيسيان من الوقود الحيوي. يشمل الوقود الحيوي من الجيل الأول الوقود النباتي ، الذي يتم استخراجه من المحاصيل الزراعية الشائعة التي تحتوي على نسبة عالية من الدهون والسكريات والنشا. يتم تحويل النشا والسكر من المحاصيل إلى الإيثانول والدهون إلى وقود الديزل الحيوي. أكثر المحاصيل شيوعًا للوقود الحيوي هي القمح وبذور اللفت والذرة.
الوقود الحيوي من الجيل الثاني هو الوقود الحيوي الصناعي ، الذي يتم الحصول عليه من نفايات الخشب أو النباتات ، ومخلفات صناعة الأغذية ، ومخلفات الغاز الصناعي ، وما إلى ذلك ، وإنتاج مثل هذا الوقود الحيوي أقل تكلفة من إنتاج محاصيل الجيل الأول.
يمكن أن تصبح الطحالب نوعًا آخر من المواد الخام للجيل الثالث من الوقود الحيوي. هذا اتجاه واعد لتطوير هذه الصناعة. لا يتطلب إنتاجها موارد شحيحة من الأرض ، في حين أن الطحالب لديها معدل تكاثر مرتفع وتركيز الكتلة الحيوية. من المهم أيضًا أنه يمكن زراعتها في مياه ملوثة ومالحة.
حتى الآن ، فإن معظم أنواع الوقود الحيوي المستخدمة في النقل في العالم هي وقود من الجيل الأول ، يتم إنتاجه من المواد الخام النباتية. لكن في السنوات الأخيرة ، انخفضت الاستثمارات في هذه الصناعة. هذا الوقود وإنتاجه له العديد من العيوب. واحد منهم يقوض الأمن الغذائي. في عالم لم يتم فيه حل مشكلة الجوع ، يرى العديد من السياسيين والنشطاء أنه من غير المناسب تحويل المنتجات الزراعية إلى وقود.
يعتقد الخبراء أن استخدام مثل هذا الوقود الحيوي يضر بالمناخ أكثر من نفعه. من خلال تقليل الانبعاثات الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري ، نقوم في نفس الوقت بإجراء تغييرات كبيرة في استخدام الأراضي.يجبر الطلب المتزايد على الوقود الحيوي المنتجين الزراعيين على تقليص مساحتهم من أجل المحاصيل الغذائية. هذا يتعارض مع برامج الأمن الغذائي في العديد من البلدان.
إن إنتاج الوقود الحيوي من المواد الخام الزراعية له تأثير غير مباشر على إنتاج الغذاء ، وتنوع المحاصيل المزروعة ، وأسعار المواد الغذائية ، ومساحة الأرض الزراعية المستخدمة. في عالم حيث ، وفقًا للتوقعات ، قد يكون هناك 1.2 مليار جائع بحلول عام 2025 ، لا يبدو أن إنفاق 2.8 طن من القمح لإنتاج 952 لترًا من الإيثانول أو 5 أطنان من الذرة لإنتاج 2000 لتر من الإيثانول هو الأكثر عقلانية و قرار أخلاقي.
يبدو الجيل الثاني من الوقود الحيوي واعدًا ، حيث لا يضر بالبيئة ولا يحرم البشرية من الطعام ويساعد في حل مشكلة النفايات. يعتقد الخبراء أن مثل هذا الوقود الحيوي ، المصنوع من الغاز الصناعي ونفايات الخشب ، له آفاق كبيرة ، بما في ذلك في روسيا. في بلدنا ، تقدر نفايات صناعة الغابات فقط بـ 35 مليون متر مكعب سنويًا ، ومن حيث أحجام قطع الأشجار ، فإننا في المرتبة الثانية بعد الولايات المتحدة.
منظور الوقود الحيوي للطيران
يمكن تحديد قطاع الطيران والنقل الجوي بأكمله على أنهما محركات نمو محتملة للوقود الحيوي. يمثل الطيران حوالي 10 في المائة من إجمالي الوقود المستهلك على هذا الكوكب ، وهو عدد كبير جدًا. ومع ذلك ، فإن آفاق الوقود الحيوي في الطيران ليست واضحة. للوقود الحيوي ، كبديل للزيت الذي ينتج منه كيروسين الطيران ، إيجابياته وسلبياته.
من المهم أن نتذكر ، مع ذلك ، أن الوقود الحيوي به ردهة رائعة في مجال الطيران. بادئ ذي بدء ، على مستوى المنظمات ، والتي تشمل الاتحاد الدولي للنقل الجوي ومنظمة الطيران المدني الدولي (إيكاو). تمارس هذه المنظمات ضغوطًا من أجل الوقود الحيوي نفسه ومعايير استخدامه في السفر الجوي.
علاوة على ذلك ، ترى شركات الطيران نفسها أيضًا بعض المزايا في استخدام الوقود الحيوي. أولا ، يحافظون على علاقات جيدة مع منظمة الطيران المدني الدولي ومنظمات المجتمع المدني. ثانيًا ، يجعلون النقل أكثر خضرة. يحظى موضوع علم البيئة حاليًا بشعبية كبيرة ، يمكن للمرء أن يقول "HYIP" ، وهو عبارة عن منصة علاقات عامة جيدة جدًا لشركات الطيران. ثالثًا ، للوقود الحيوي فوائد اقتصادية في الحد من مخاطر تقلب أسعار الوقود.
في الوقت نفسه ، يلعب الاقتصاد في مسألة الوقود الحيوي كلا من موجب وناقص. أولاً ، ضع في اعتبارك الإيجابية التي تحبها شركات الطيران. سوق الوقود الحيوي اليوم لا يستلزم وصفة طبية ، ينتج عن هذا الوقود تكلفة مستقرة ومفهومة. في المقابل ، فإن الوقود الكلاسيكي الذي يتم الحصول عليه في عملية تكرير النفط هو سلعة تبادلية ، وتعتمد تكلفتها بشكل مباشر على الأسعار في البورصة. تقلبات أسعار المحروقات مستمرة بشكل مستمر ، وهذا ما يلاحظه الجميع ، حتى الأشخاص البعيدين عن هذه المنطقة.
الآن دعونا نتحدث عن العيوب الاقتصادية. إنتاج الوقود الحيوي ليس رخيصًا. قال جاي دي كيسلينج ، أستاذ الهندسة الكيميائية والهندسة الحيوية في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، وهو أيضًا الرئيس التنفيذي للمعهد المشترك للطاقة الحيوية ، لـ Global Energy أن الإنتاج الضخم للوقود الحيوي للطيران هو حاليًا أقل فعالية من حيث التكلفة من انتاج وقود الطائرات - الكيروسين من النفط.
هو دون:
"وقود المحركات النفاثة الحديثة ، المصنوع من النفط ، رخيص للغاية. إذا وضعت البلدان في جميع أنحاء العالم قواعد تتطلب استخدام وقود محايد للكربون أو فرض ضرائب على الكربون على كيروسين الطيران ، فقد يحفز ذلك منتجي الوقود الحيوي. نعلم أنه من الممكن إنتاج مثل هذا الوقود ، لكن المشكلة الرئيسية اليوم هي الاقتصاد ".
يتفق ديمتري لوس ، مدير معهد Timiryazev لفيزيولوجيا النبات (IPR RAS) ، مع زميله في الخارج. لا تزال تكلفة الوقود الحيوي للطيران مرتفعة للغاية. يعتبر إنتاج الوقود الحيوي هذه الأيام إرادة سياسية أكثر منه ظاهرة اقتصادية. ووفقًا للخبير ، فإن كيروسين الطيران تمت تنقيته جيدًا بالفعل ولا ينبعث منه إلا القليل في الغلاف الجوي للأرض ، على عكس محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، والتي لا تزال كافية في جميع أنحاء العالم.
يعتقد كل من ديمتري لوس وجاي دي كيسلينج أن استخدام الجيل الثاني والثالث من الوقود الحيوي سيكون واعدًا للغاية. يبدو أن إنتاج الوقود الحيوي من الطحالب (الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية) ، والكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا في المستقبل ، أكثر كفاءة. يحتوي هذا النهج على قاعدة موارد كبيرة ويحل مشكلة نقص الأراضي الزراعية وموارد الري.
بالإضافة إلى ذلك ، سيكون هذا الإنتاج عبارة عن تقنية حلقة مغلقة يمكنها إعادة إنتاج نفسها إلى أجل غير مسمى. على الأقل ما دامت الشمس مشرقة فوق كوكبنا وعملية التمثيل الضوئي جارية. وأضاف كيسلينج بدوره أن مشكلة نقص الموارد يمكن حلها في النهاية من خلال الاستخدام الواسع النطاق للنفايات العضوية في إنتاج الوقود الحيوي.
استخدام الوقود الحيوي في الطيران
اليوم ، يتم دفع استخدام الوقود الحيوي في الطيران على المستوى السياسي. على سبيل المثال ، في الاتحاد الأوروبي ، يمثل الطيران 3 في المائة من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. من خلال استخدام الوقود الحيوي ، يتوقع الاتحاد الدولي للنقل الجوي خفض حجم الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي إلى النصف بحلول عام 2050 (مقارنة بعام 2005).
المشكلة هي أن كل هذه الانبعاثات تحدث في أكثر طبقات طبقة التروبوسفير حساسية للأرض. يمكن أن يؤدي نمو السفر الجوي بنسبة خمسة بالمائة سنويًا بمرور الوقت إلى حصة ثابتة من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية من الطيران إلى 3 بالمائة بحلول عام 2050 (تمثل حاليًا 2 بالمائة من الانبعاثات على مستوى العالم) …
بالنسبة إلى الغلاف الجوي لكوكبنا ، حتى هذه الزيادة كبيرة بالفعل. مع الأخذ في الاعتبار مشكلة تغير المناخ العالمي على كوكب الأرض ، تحتاج البشرية إلى تقليل حجم الانبعاثات الضارة والعمل على تحسين الملاءمة البيئية لمحركات الطائرات. هذا مهم إذا أردنا الحد من تأثيرنا على الاحتباس الحراري عند 1.5 درجة مئوية مقارنة بمستوى التطور قبل الصناعي.
حتى الآن ، يتم استبدال كيروسين الطائرات بالوقود الحيوي تدريجيًا عن طريق خلط نوعي الوقود بنسب تتراوح بين 10 و 20 بالمائة من الوقود الحيوي إلى الكيروسين. حتى مع وجود مثل هذه الأحجام ، فإن هذا يؤدي إلى انخفاض ملموس في الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي.
تعود التجربة الأولى لاستخدام الوقود الحيوي في الطيران إلى عام 2008. ثم قامت شركة الطيران فيرجن أتلانتيك بالرحلة ، حيث مزجت 20 في المائة من الوقود الحيوي مع الكيروسين العادي للطيران. منذ ذلك الحين ، تم اختبار هذه التكنولوجيا من قبل العديد من شركات الطيران ، بما في ذلك شركات الطيران الكبيرة مثل KLM. الإنجاز الأبرز ينتمي إلى شركة Hainan Airlines ، التي طارت من الصين إلى الولايات المتحدة في عام 2017 ، باستخدام خليط مع إضافة الزيت النباتي المستخدم كوقود.
يهتم سلاح الجو أيضًا بالتكنولوجيا. على سبيل المثال ، في الهند ، حصلت طائرات النقل العسكرية An-32 على شهادة لتسيير الوقود الحيوي. تعمل محركات هذه الطائرة عادةً على خليط ، 10 بالمائة منها مكونات حيوية. بحلول عام 2024 ، تتوقع القوات الجوية الهندية تقليل استخدام كيروسين الطيران التقليدي بمقدار 4 مليارات دولار ، مما يجعل التحول واسعًا إلى حد ما إلى الوقود الحيوي.
بحلول عام 2030 ، تخطط شركة بوينج للطيران والفضاء لإنتاج طائرات قادرة على القيام برحلات منتظمة باستخدام وقود حيوي بنسبة 100٪. على الأقل ، تم التعبير عن مثل هذه الخطط بالفعل من قبل الشركة المصنعة للطائرات اليوم.في الوقت نفسه ، فإن الوقود الحيوي بعيد كل البعد عن الطريقة الوحيدة لتقليل الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي.
قد يكون الاتجاه الواعد هو إنشاء طائرات بمحركات هجينة أو كهربائية بالكامل. هذه فرصة حقيقية لجعل الطيران ليس محايدًا للكربون فحسب ، بل صديقًا للبيئة تمامًا. يبقى فقط انتظار ظهور بطاريات تخزين قوية ، يتأكسدها الأكسجين الجوي.
