استحداث طرق جديدة لإنتاج الوقود الحيوي

في عالم سيتضخم عدد سكانه من 7 مليارات إلى 9 مليارات نسمة قبل عام 2050 يتزايد فيه بالوسائل كافة البحث عن مصادر وقود بديلة، ومع تزايد تكلفة اكتشاف الوقود الأحفوري وتنقيبه وأسعاره أضحى الوقود الحيوي بديلاً ذا جدوى. تعد عملية إنتاج الوقود الحيوي حالياً معقدة ومكلفة، وهي تتطلَّب إنتاج أحجام هائلة من محاصيل مثل الذرة وقصب السكر التي تزرع على نطاق واسع وتحصد ثم يستخرج منها الوقود. ومن عيوب إنتاج الوقود الحيوي واسع النطاق، ارتفاع تكلفته وصعوبة عملياته بما يشكل عواقب اقتصادية هائلة. كما أن هناك السمعة السلبية لتحويل مصادر الغذاء القليلة إلى إنتاج الوقود لاستخدامه في النقل والمواصلات. ولا بد من توجه جديد يتغلَّب على هذه العقبات. ويجري حالياً تطوير تقنية جديدة تتلخص في استخدام عملية التمثيل الضوئي لتحويل أشعة الشمس إلى وقود. تستخدم النباتات عملية التمثيل الضوئي في صنع السكر ومواد أخرى من أشعة الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون. وهذه العملية لا تتطلب إنتاج المحاصيل المكلف ونقل إنتاج الغذاء إلى مناطق تشح فيها الأراضي الزراعية. وتعد شركة جول إنلميتد تكنولوجيز رائدة في هذا المجال، حيث فازت بالجائزة الفضية في مسابقة وول ستريت جورنال للابتكار التكنولوجي. تستخدم جول بكتيريا معدلة الجينات تحول الأشعة الشمسية والماء وثاني أكسيد الكربون إلى وقود. وينتظر لهذه التكنولوجيا أن تزيد معدل إنتاجية الفدان مقارنة بالوقود الحيوي التقليدي مثل الإيثانول وبتكلفة أقل. وينتظر إجراء تجارب تجارية في هذا المجال خلال عام 2012. وفي مقدور تكنولوجيا جول من خلال تجنبها قيود عمليات إنتاج الوقود الحيوي التقليدية المكلفة أن تحول اقتصادات صناعة الوقود الحيوي. وإذا جرى استخدامها على نطاق واسع فسوف تحدث طفرة نوعية، إذ يمكن أن تصبح بديلاً اقتصادي الكلفة للنفط على نطاق أوسع كثيراً مما كان ممكنا من ذي قبل وخصوصاً من حيث عدم الاعتماد على محاصيل زراعية. وتعد تلك خطوة تحول جذري من خلال وضع مفهوم جديد لتصنيع واسع النطاق لأنواع وقود غير أحفوري ويعتبر عديد من خبراء الطاقة البديلة عملية التمثيل الضوئي مجالاً واعداً لبحوث الوقود الحيوي وتطويره. وتعد جول السبّاقة وسط عديد من الشركات التي تنشط في هذا المجال، وتهتم الدول المتعطشة للطاقة مثل الصين والهند بهذا المجال من أجل تلبية احتياجاتها المتزايدة من الطاقة. وقد فازت شركة جول انلميتد تكنولوجيز بالجائزة النفضية في مسابقة وول ستريت جورنال للابتكار التكنولوجي هذا العام تقديراً لتطويرها تقنية عالية الكفاءة لإنتاج وقود حيوي. وقامت الشركة المتمركزة في كمبردج مساشوسيتس بتخليق بكتيريا دقيقة معدلة الجينات تفرز الايثانول ووقود الديزل وهيدروكربونات أخرى من الماء وأشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون. ويمتاز استخدام هذه البكتيريا بأنه يتجنب بعض خطوات المعالجة المكلفة اللازمة لتحويل النباتات إلى وقود محركات. وقال كيني تانج مؤسس ورئيس تنفيذي أوكسفورد ويذر كابيتال وأحد محكمي جائزة الابتكار: “لدى هذه التقنية القدرة على تغيير اقتصاديات صناعة الوقود الحيوي تغيراً جذرياً”. نقلاً عن: «وول ستريت جورنال» تعرَّضت أنواع الوقود الحيوي التقليدي المستخلص من محاصيل المزارع كالذرة وقصب السكر لانتقادات عنيفة لاستخدامها موارد يمكن الاستفادة منها كغذاء. ولذا بدأ الباحثون البحث عن مواد أخرى - مثل أنواع من الأعشاب أو الجاتروفا والمتعضيات الدقيقة كالطحالب - لإنتاج الجيل الثاني من الوقود الحيوي. غير أن شركة جول اتبعت مساراً مختلفاً، فهي تستخدم سلالات معدلة جينياً من البكتيريا الزرقاء التي تعد نوعاً من المتعضيات المائية التي تنتج غذاءها من خلال عملية التمثيل الضوئي. ويمكن مواءمة المتعضيات التي قام بتخليقها فريق علمي برئاسة أحد مؤسسي شركة جول هونوبار أفيان لإنتاج أنواع مختلفة من الوقود. وفي مقدور أحد الأنواع إنتاج إيثانول بسيط، بينما ينتج نوع آخر جزئيات الديزل الأكثر تعقيداً. وفي الوقت الذي يلزم فيه حصد الطحالب العادية ومعالجتها لاستخراج الوقود منها، تمتاز بكتيريا جول الزرقاء بإنتاج الوقود على نحو مستمر. ولشركة جول ابتكار آخر يتمثل في مفاعل حيوي يسمى محول أشعة الشمس مكون من مجموعة من الخزانات المغلقة تشبه ألواح الطاقة الشمسية تنمو فيها البكتيريا وتنتج الوقود. وتقوم الخزانات المصممة، بحيث تضاعف كمية أشعة الشمس التي تصل إلى البكتيريا بخلط مستعمرات البكتيريا بالماء الممزوج بمواد غذائية دقيقة وبثاني أكسيد كربون، ويتم فصل الوقود السائل من الماء ثم يضخ في أنابيب إلى خزانات قريبة لتخزينه. قالت شركة جول، إن في مقدور أجهزتها إنتاج 15000 جالون ديزل و25000 جالون إيثانول في السنة في مساحة فدّان واحد من الأرض بتكلفة 20 دولاراً لبرميل الديزل و60 سنتاً لجالون الايثانول. ومنذ عام 2010، تعكف الشركة على تشغيل محطة تجريبية في ليندر تكساس تختبر فيها إنتاج الإيثانول. وهي تعتزم إجراء تجربة في مرفق بياني أوسع نطاقاً في نيو مكسيكو بهدف بدء الإنتاج التجاري بحلول آخر عام 2012 أو مطلع عام 2013. وقالت دارلين سولومون رئيسة التكنولوجيا في أجيلنت تكنووجيز وإحدى محكمي جائزة الابتكار: “لا يزال نطاق إنتاج هذه التقنية وكفاءتها محل أسئلة مفتوحة غير أن مفهومها عظيم”. ترجمة - عماد الدين زكي