التكنولوجيا الحيوية

الفصل السادس

الوقود الحيوي Bio Fuel

)*(

الاستراتيجية لانتاج الوقود الحيوى

نظ ار للإتساع الهائل فى إنشاء المصانع المختلفة مع زيادة الطلب على أنواع الوقود المختلفة التقليدية لسد إحتياجات الإنسان المتعددة .وكان جراء هذا التوسع فى الإستخدام زيادة تلوث البيئة وما نتج عنه من تغيرات فى المناخ ومواصفات البيئة النظيفة .الأمر الذي دفع الى البحث عن انواع أخري غير تقليدية من الوقود لتكون صديقا للبيئة وفى نفس الوقت يحد ويوفر الأنواع التقليدية المدمرة للبيئة .وكان من نتيجة الجهود العلمية الجادة التوصل الى ما يعرف بالوقود الحيوي والذي يعتبر صديقا للبيئة وخاليا من مسببات الأضرار بالإنسان .وقد أمكن الحصول على هذا النوع من الوقود من العديد من المحاصيل الزراعية أو مخلفاتها والتى يأتى على رأسها محصول الأرز ونبات الهوهوبا ونبات الجاتروفا .بالإضافة الى الى محاصيل الخروع ومخلفات نبات البلح وباقي المكونات اللجنوسليلوزية وما يستجد من محاصيل أخري .وسوف نتناولها بشئ من التفصيل فيما يلي.

) (١قش الأرز Rice Straw :

هناك مقولة Back and still blackاى عودة للسحابة السوداء فى شهرى اكتوبر ونوفمبر من كل عام ،وهى تعنى ان الانسان يتعرض لمواجهة ازمة بيئية تهدد صحته وجهازه التنفسى علاوة ايضا ،وحرق قش الارز المبتقى بعد حصاد الارز لا يسبب

على انها مشكلة اقتصادية واجتماعية

فقط تلوث بل القاء بلاينين الاطنان دون استفادة حيث يتم حرق ما يعادل حوالى ٢٦بليون جنيه EGPوهى قيمة المنتجات التى من الممكن الحصول عليها اذا احكم استخدام قش الارز بكفاءة فى مختلف الصناعات ،وهذه المشكلة بدأت بنمو وتطور المحافظات المحيطة بمحافظة القاهرة وزراعتها لمحصول الارز سنة بعد اخرى فكل طن ارز منتج يتخلف ٢طن قش ارز ،بعد الحصاد فى اكتوبر ونوفمبر والمزارعين يحصلوا على حوالى ٣.٦مليون طن قش ارز قبل موسم الزراعة الشتوية .وحرق قش الارز ينتج عنه كميات كبيرة من غاز اول أكسيد الكربون وثانى اكسيد الكربون Particulatesمكونا سحب سوداء Black cloudsتلوث سماء وهواء القاهرة والمناطق المحيطة بها ،والانبعاثات الزراعية تعتبر المصدر الرابع الرئيسى لانبعاثات ثانى أكسيد الكربون بعد انبعاثات الطاقة والصناعة والنقل .ان الدافع الى حرق قش الارز هو الوقت الذى يمثل عنص ار ضاغطا على الفلاح فهو ملتزم بموعد محدد للزراعة يحتم علية سرعة اخلاء الارض من قش الارز ليتمكن من زراعة عروة البنجر المبكرة ،ولا يسعفة الوقت للانتظار لحين مجئ المكابس لكبس القش ،كما لاتسعفه احتياجاته من هذا القش للاستفادة من هذا الكم الناتج عن القش فانتاجية الفدان ٢طن فى المتوسط ويتبقى لدية فائض من القش لا يعرف كيفية استخدامه او الاستفادة منه والذى تمثل بالنسبة له مشكلة حيث يعد هذا القش الفائض بيئة مناسبة لنمو وتكاثر الافات والحشرات والقوارض ،ويقوم الفلاحون بتجميع القش بعد حصادة يدويا على هيئة تلال كبيرة مما يجعل احتراقه بطيئا وغير كامل ويؤدى الى انبعاث ادخنة كثيفة ،ويتم الحصاد آليا عبر الكومباين ويتبقى القش فى مكان فى الحقل مما يؤدى الى ان يكون الاحتراق سريعا ،ورغم الحوافز التى قدمتها الو ازرة للفلاحين بدفع ٤٥جنيها عن كل طن قش يسلم لمراكز التجميع تمهيدا لكبسه ،وتغلظ العقوبة فى تعديلاته قانون البيئة لتصل الى الحبس وغرامة تتراوح بين ٥الاف الى ١٠٠الف جنية ،وتوفر

)*(

H.H El Sersy and N.A. Metawe (2005) : Manufacture of agriculture derived fuel (Adf) from Ric Straw.

Journal for environmental sciences. Vol3 No. 1 March 2005: PP. 9-31 center fro environmental research and

studies.

ترجمة واعدداد ومراجعة أ.د .أسامة محمد الحسيني – مراجعة د.جلال عبد العزيز

٤٨٩

مركز تجميع فى محافظات زراعة الارز كما يتم تنفيذ بروتوكول مع و ازرة البيئة

الو ازرة ١٥٨

ا

للتخلص الامن من ٢٥٠الف طن قش ارز من خلال ثلاث شركات لكبس وتدوير مخلفات الارز تعمل فى ١٨٥موقعا بمحافظات الشرقية والغربية والقليوبية والدقهلية ٠وينتج عن حرق قش الارز ار للانسان بتصاعد ادخنة تحتوى على غاز ثانى اكسيد الكربون والذى يؤدى الى الى انقباض

اضر ا

فى الشعب الهوائية وبالتالى قلة الاكسجين وحدوث ضيق فى التنفس وازمة ربوية ويضعف جهاز المناعة ،كما ينتج عن حرق القش حرق سطح الارض بما يحتوية من كائنات دقيقة مفيدة للتربة والبنات.

ويستخدم قش الارز فى مجال الصناعة فى صناعة الورق والحبال ومخففات الصدمة وصناعة الدواء وانتاج الاخشاب خاصة الخشب المضغوط والحبيبى وانتاج مواد البناء من عوازل الحوائط والحوائط وطوب البناء وفورمات الاسقف حيث تستخدم تكنولوجيا الضغط %٧٠قش%٣٠ ، فيبرجلاس واشاد معهد البناء بمقاومتة للقوارض والنمل وانتاج الطاقة الكهربائية وانتاج املاح السيليكون التى تستخدم فى ٢١صناعة ،ويستخدم القش ايضا فى الصناعات الغذائية حيث يستخدم فى تنمية وانتاج عيش الغراب وهو فطريات نافعة ومصدر بروتين سهل الهضم وهناك

ابحاث لاستخراج السكر من القش.

ويمكن تحويل القش الى سماد عضوى مفيد للتربة والنبات عبر ما يسمى بالمكمورة وهى عبارة عن طبقات متتالية من المخلفات تحتوى على عنصرى الكربون والنتروجين وعناصر غذائية كثيرة توضع فوق بعضها فتوضع طبقة من القش مفروم او اى مخلفات زراعية بارتفاع ٥٠سم ثم طبقة من روث الماشية بارتفاع ١٠سم وهكذا لتنتهى بآخر طبقة من الروث بارتفاع ١٥٠سم وهكذا تتكون المكمورة ،وفى هذه الظروف تنشط البكتريا الهوائية ويتحول القش لمواد عضوية بسيطة تفيد النبات وتقوم بتحسن حموضة التربة فتقل قلوية التربة مما يساعد على امتصاص النبات للعناصر الصغرى وتقوم بتحسين الخواص الطبيعية للأرض بربط حبيبات التربة فيتحسن بناؤها ونفاذيتها للماء والهواء وتتهيأ بيئة ملائمة لنمو الجذور وامتدادها وانتشارها للحصول على غذائها ويتحسن الخواص الحيوية او البيولوجية للتربة وتنشط البكتريا المنتجة للنتروجين والعقد البكتيرية على الجذور ،كما تنطلق طاقة ح اررية عالية تصل الى °٧٠م نتيجة تكسير الروابط العضوية المعقدة تكون كافية للتخلص من بذور الحشائش والقضاء على الآفات وتتحول المخلفات الزراعية الى اسمدة عضوية امنة تفيد النبات والارض عبر المكمورة ،والتى من الممكن ان تستوعب اية مخلفات حيوانية او بناتية ويمكن استخدامها فى الاراضى الجديدة الرملية التى تفتقر تماما الى المواد العضوية .وهناك وسيلة اخرى لتحويل هذه المخلفات الزراعية الى اسمدة عضوية بالتخمير اللاهوائى وفكرته مشابهة للمكمورة مع اختلاف تفاعلات داخلية تتم فى ظروف لاهوائية بمعزل عن الهواء بفعل البكتريا الهوائية حيث توضع المحتويات او المكونات من المخلفات فى احواض اسمنتية محكمة ويتحول القش خلال شهر الى مواد عضوية متحللة بسيطة سهلة فى صورة سماد سائل "سماد البيوجاز" وسماد صلب، كما تتصاعد بعض الغازات الاولية كالميثان والايثلين يمكن الاستفادة منها كوقود.

ويوجد استخدام اخر للقش وهو استخدامه كعلف غير تقليدى باضافة مصادر للمواد النتروجينية بنسبة فى حدود %٣مثل غاز الامونيا او محلول اليوريا الى القش وغيره من المخلفات الزراعية كالتبن وحطب الذرة ثم تغطيته بغطاء من البلاستيك منعا لتطاير الامونيا او اليوريا لمدة ٢١يوما لترتفع قيمته الغذائية نتيجة ارتفاع نسبة البروتين لتصل الى %٧وهذه الاضافات تؤدى الى رفع القيمة الهضمية للمخلفات اى تكون اكثر قابلية للهضم بفعل البكتريا اللاهوائية التى تقوم بتكسير روابط القش العضوية المعقدة فترفع قيمته الغذائية وتقارب فى قيمتها درجة البرسيم متوسط الجودة.

ويمكن عمل سيلاج من قش الارز بالطرق التقليدية الشائعة مثل بقية المخلفات الزراعية الخضراء

٤٩٠

بوضعة بين جدارين او فى حفرة فى الارض ثم رشة بمحاليل سكرية مثل المولاس ثم تغطيته بغطاء بلاستيك او مشمع وبطبقة من التراب لتوفير ظروف لاهوائية حتى تتم عملية التخمير اللاهوائى عبر البكتريا اللاهوائية لسكريات الموجودة بالمخلفات الزراعية او المضافة لها كالمولاس والتى ينتج عنها احماض عضوية اهمها حامض اللاكتيك تحفظ هذه المخلفات الزراعية الخضراء لحين

استخدامها فى التغذية علي الاعلاف الخضراء.

ويعتبر قش الارز مصدر ملائم ومناسب لمنتجات لها قيمة عالية وطاقة متجددة وتدويره مهم ويجب ايجاد حلول صديقة للبيئة باتباع اساليب تكنولوجية متطورة فى استخدامات قش الارز لانتاج قيم مضافة لمنتجات ذات قيمة عالية مثل الوقود – الاسمدة – اعلاف للحيوان – مادة خام فى النشاط العقارى والصناعات التابعة له وايضا فى صناعة الورق ،ومعاملة قش الارز تكنولوجيا يقضى على التلوث ويزيد من اقتصاديات زراعة الارز ويجعلها صديقة للبيئة٠ وتعتبر المخلفات الزراعية Agricultureal disposalsمن اهم المشاكل البيئية حيث تمثل المشكلة الثالثة فى القرى المصرية بعد مشاكل الصر ف الصحى sewageوالقمامة garbage وتسبب تلوث الأرض والمياه الجوفية التى قد تستخدم كمياه للشرب وتلوث هذه المياه يؤدى الى الفشل الكلوى الذى زاد فى السنوات العشرة الأخيرة والحكومة تنفق البلاين على علاج مرض الفشل الكلوى مما يؤدى الى عبء مالى كبير على الاقتصاد القومى علاوة على تأثيرها على انهاك قوى العمالة واضعافها ،وحرق قش الارز يلوث البيئة بسحب تحتوى أول اكسيد الكربون ) (COليس له لون او رائحة وهو سام جدا للانسان والحيوان ويتحد مع هيموجلوبين الدم بدلا من الاكسجين منتجا Carboxy-Hb componentهذا المركب يمنع الدم من نقل الاكسجين الى خلايا الدم

يعا ،وعندما يتعرض الانسان

وعندما يصل تركيز الكربون مونواكسيد الى %٠.١يسبب الوفاة سر لهواء يحتوى ٨٠جزء فى المليون لمدة ٨٠ساعة فقدرته فى نقل الاكسجين الى الدورة الدموية تقل حوالى %١٥اذا كان أول اكسيد الكربون يزيد عن ٢٠٠٠جزء فى المليون ،ويجعل الانسان يشعر بالاغماء ويؤدى الى الوفاة بعد ساعة من التعرض لهذا التركيز .لهذا يجب وضع نظام متكامل لادارة المخلفات الزراعية ليس فقط بيئيا او تكنولوجيا بل ايضا اجتماعيا واقتصاديا مع ادارة مستدامة ويجب لتركيز تكنولوجيا على اعادة تدوير المخلفات لتوفير فرص عمل جديدة للشباب من

خلال مشروعات متكاملة.

طاقة الكتلة الحيوية Biomass Energy :

فى الطبيعة تتحلل الكتلة الحيوية biomassالى عناصرها الجزيئية مع انطلاق طاقة ،ويعتبر انطلاق الطاقة من تحويل الكتلة الحيوية الى طاقة مفيدة هى عملية طبيعية بمعدل اسرع وتعتبر طاقة متجددة ،Renewable energyواستخدام هذه الطاقة تفيد تدوير الكربون ولا تضيف ثانى اكسيد الكربون الى البيئة ،على النقيض بالوقود الحيوى\ .ومن الممكن استخدام الكتلة الحيوية مباشرة بحرق الخشب فى التدفئة وتسخين وطبخ الغذاء او غير مباشرة بالتحويل الى وقود سائل او غازى )مثل الايثانول من المحاصيل السكرية او الغاز الحيوى من المخلفات الحيوانية( والطاقة الصافية المتاحة فى الكتلة الحيوية عند حرقها تتراوح بين ٨ميجاجول /كيلو جرام للخشب الأخضر ٢٠ ،ميجا جول /كيلو جرام مادة جافة نباتية خضراء – 8 MJ/kg for green wood 20 Mj/mg for green dry plant matterوايضا ٥٥ميجاجول /كيلو جرام للميثان بالمقارنة ٣٠-٢٣ميجاجول /كيلو جرام للفحم .وكفاءة عملية التحويل تقدر الى اى مدى يمكن استخدام الطاقة الحقيقية واذا كان حرق الكتلة الحيوية غير محكم فانه ينتج غازات نشطة كيماويا الجدول

).(٧٨

٤٩١