وقود الديزل الحيوي – الإنتاج والمواد الخام والشهادات والزيوت النباتية

الديزل الحيوي هو وقود سائل مصنوع من الزيوت النباتية أو الدهون الحيوانية. كوقود بديل، يلعب وقود الديزل الحيوي دورًا رئيسيًا في مجال الاستدامة والحد من الانبعاثات الجوية. وتتمثل مزاياه الرئيسية في قابليته للتحلل الحيوي وقدرته على استخدامه في محركات الديزل النظيفة وفي المزج مع البترول.

إنتاج وقود الديزل الحيوي

تعتمد عملية إنتاج وقود الديزل الحيوي على التفاعل الأسترةالذي يتفاعل فيه الزيت النباتي (أو الدهون) مع الكحول (عادةً الميثانول) في وجود عامل حفاز. ينتج عن هذا التفاعل وقود الديزل الحيوي (إستر ميثيل الأحماض الدهنية) والجلسرين كمنتج ثانوي.

هناك عدة طرق لإنتاج وقود الديزل الحيوي، وأكثرها شيوعًا:

• طريقة التحلل المائي والأسترة المتزامنة: يتم خلط الدهون مع الميثانول وعامل حفاز في وجود الماء. وينتج عن التفاعل تحلل مائي للدهون (تكسير الدهون إلى جليسرين وأحماض دهنية) وأسترة الأحماض الدهنية مع الميثانول (تكوين وقود الديزل الحيوي).
• طريقة من خطوتين: في الخطوة الأولى، يتم تحلل الدهون للحصول على الأحماض الدهنية. في المرحلة الثانية، يتم أسترة الأحماض الدهنية بالميثانول باستخدام عامل حفاز.

المواد الخام لإنتاج وقود الديزل الحيوي

المادة الخام الرئيسية لإنتاج الديزل الحيوي هي الزيوت النباتية. الأكثر استخداماً هي:

• زيت بذور اللفت: هو المادة الأولية الأكثر استخدامًا لإنتاج وقود الديزل الحيوي في بولندا وأوروبا. وهو رخيص ومتوفر بسهولة، مما يجعله خياراً جذاباً للمنتجين. ومع ذلك، فإن محتواه العالي من الأحماض الأيروسيك يتطلب عملية تكرير لتقليل مستوياتها وضمان جودة وقود الديزل الحيوي.
• زيت دوار الشمس: يتميز بمحتوى عالٍ من الأحماض غير المشبعة، مما يجعل وقود الديزل الحيوي الذي يستخدمه ذو درجة لزوجة منخفضة. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل ترسبات في المحركات، مما يتطلب الانتباه أثناء إنتاجه.
• زيت فول الصويا: يحتوي على نسبة عالية من حمض اللينولينيك ومقاومة جيدة للأكسدة. غير أنه يمكن أن يسبب مشاكل في ترشيح الديزل الحيوي، وهو ما يمكن أن يشكل تحدياً للمنتجين.
• الزيوت الأخرى: بالإضافة إلى الزيوت المذكورة أعلاه، هناك عدد من الزيوت الأخرى مثل زيت النخيل وزيت جوز الهند وزيت الذرة وزيت بذر الكتان التي يمكن استخدامها لإنتاج وقود الديزل الحيوي. ولكل منها مزاياها وقيودها التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار المادة الأولية.

ومن المثير للاهتمام، بالإضافة إلى الزيوت النباتية، يمكن أيضًا استخدام الدهون الحيوانية مثل دهون الخنازير ودهون الأبقار لإنتاج وقود الديزل الحيوي. بالإضافة إلى الزيوت النباتية التقليدية والدهون الحيوانية، هناك عدد من المواد الأولية البديلة التي يمكن استخدامها لإنتاج وقود الديزل الحيوي. يمكن أن توفر هذه المصادر المبتكرة فرصًا جديدة لصناعة الوقود الحيوي، مع تقليل الآثار البيئية السلبية إلى الحد الأدنى.

تُعد نفايات الدهون(زيت الطهي المستعمل)، مثل النفايات الناتجة عن صناعة الأغذية أو الدهون الناتجة عن عمليات إنتاج الأغذية، مادة وسيطة محتملة أخرى لإنتاج وقود الديزل الحيوي. يقلل استخدامها من النفايات ويقلل من الأثر البيئي. وبالإضافة إلى ذلك، عادةً ما تكون نفايات الدهون رخيصة الثمن ومتوفرة بسهولة، مما يجعلها مادة وسيطة جذابة لمنتجي وقود الديزل الحيوي. ومع ذلك، قد تحتوي على شوائب تتطلب معالجة مناسبة قبل استخدامها لإنتاج الوقود.

ونظراً لتنوع المواد الخام المتاحة، يمكن تكييف إنتاج الديزل الحيوي مع الظروف والموارد المحلية. على سبيل المثال، في البلدان ذات الإنتاج المرتفع من بذور اللفت، يمكن أن يكون استخدام زيت بذور اللفت هو الأكثر فعالية من حيث التكلفة والأكثر استدامة من الناحية البيئية. وفي المقابل، في البلدان الاستوائية التي يتوفر فيها زيت النخيل، قد يكون استخدامه أكثر فائدة من الناحية الاقتصادية.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تطوير تكنولوجيا إنتاج وقود الديزل الحيوي، بما في ذلك عمليات التكرير والتنقية، إلى تحسين جودة الوقود وتقليل الأثر البيئي. كما يمكن أن يساهم الاستثمار في البحث في المواد الخام وطرق الإنتاج الجديدة في زيادة تطوير هذه الصناعة الخضراء.

اختيار المادة الخام المثلى لإنتاج وقود الديزل الحيوي

كجزء أساسي من استراتيجية الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتلوث الهواء، يتطلب إنتاج وقود الديزل الحيوي اختيارًا مدروسًا للمواد الأولية. والفئات الرئيسية للمواد الخام هي الزيوت النباتية والدهون الحيوانية وغيرها من المصادر البديلة مثل الزيوت المستخرجة من الطحالب أو الحشرات أو دهون النفايات. سأناقش أدناه العوامل التي تحدد اختيار المواد الخام وخصائص كل نوع.

التوافر: يعد توافر المواد الخام عاملاً محددًا رئيسيًا للاختيار. يجب أن تكون المواد الخام متوفرة بسهولة في المنطقة، مما يقلل من تكاليف الاقتناء والنقل. على سبيل المثال، في البلدان ذات الزراعة المتطورة، قد تكون الزيوت النباتية مثل بذور اللفت أو عباد الشمس هي الخيار المفضل في البلدان ذات الزراعة المتطورة.

السعر: هناك عامل مهم آخر وهو سعر المادة الخام. يجب أن يعتمد الاختيار على المادة الخام بأقل سعر ممكن لجعل إنتاج الديزل الحيوي مربحًا. غالبًا ما تكون دهون النفايات خيارًا جذابًا نظرًا لكونها رخيصة الثمن ومتوفرة بسهولة.

الخواص: تؤثر خصائص المادة الأولية تأثيرًا كبيرًا على جودة وقود الديزل الحيوي وأدائه الفني. على سبيل المثال، قد تكون الزيوت التي تحتوي على نسبة عالية من الأحماض غير المشبعة أكثر عرضة لعمليات الأكسدة، مما قد يؤثر على استقرار الوقود. ومن ناحية أخرى، يمكن أن تتسبب الدهون منخفضة الأحماض غير المشبعة في حدوث مشاكل في ترشيح وقود الديزل الحيوي.

التأثير البيئي: يلعب الجانب البيئي أيضًا دورًا مهمًا. يجب أن يراعي اختيار المواد الخام تأثيرها البيئي. يجب أن يكون للمواد الخام المناسبة تأثير بيئي سلبي منخفض، مما يقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والآثار السلبية على النظم البيئية المحلية.

الشهادات والتصاريح

من المؤكد أن وقود الديزل الحيوي جزء مهم من استراتيجية الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وملوثات الهواء الأخرى، حيث أن احتراقه في محركات الديزل يولد مواد ضارة أقل بكثير مقارنةً بالوقود البترولي التقليدي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساهم إنتاجها في الاقتصادات المحلية باستخدام المواد الخام النباتية أو الحيوانية المحلية.

يعد إنتاج الوقود الحيوي، بما في ذلك وقود الديزل الحيوي، خطوة مهمة نحو مستقبل الطاقة المستدامة. تعد المواد الخام المتنوعة واللوائح التنظيمية والجانب البيئي عناصر أساسية في هذه العملية. على الرغم من التحديات مثل تكاليف الإنتاج وتوافر المواد الخام، فإن الابتكار والتطورات التكنولوجية توفر آفاقًا لتحسين كفاءة الصناعة واستدامتها. ومع ذلك، يتطلب تنفيذ الوقود الحيوي نهجاً واعياً يراعي الجوانب البيئية والاجتماعية والاقتصادية من أجل المساهمة في الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري والاعتماد على الوقود الأحفوري.