الطحالب أحدث مصادر الطاقة المتجددة

[مخاوي الليل]

الطحالب أحدث مصادر الطاقة المتجددة



د. ياسر طه مكاوي
تزايد المخاوف من نقصان الإمدادات المستقبلية من مصادر الطاقة التقليدية والقيود الدولية بشأن الحد من التلوث البيئي دفع بعديد من الدول الصناعية إلى صرف ملايين من الدولارات في البحث الدؤوب عن مصادر متجددة وغير تقليدية للطاقة. أحدث الأبحاث في هذا المجال اليوم تتركز في إنتاج الوقود الحيوي السائل أو البيوديزل Biodiesel من الطحالب Algae.
قد يبدو هذا الأمر كأنه نوع من الخيال العلمي، ولكن حسب مصادر شركة دعم الأبحاث البريطانية المعروفة بالـ Carbon Trust فإن الطاقة المنتجة من بحيرة من الطحالب بمساحة هكتار واحد قد تعادل عشرة أضعاف ما ينتجه حقل بالمساحة نفسها من الكتل الحيوية التقليدية Biomass.
وتأكيداً على جدية الأمر رصدت الحكومة البريطانية هذا العام مبلغ 30 مليون جنيه استرليني (أي ما يقارب 45 مليون دولار اليوم)، لدعم برنامج طموح لتطوير تقنية إنتاج الوقود السائل من الطحالب. وزارة الطاقة الأمريكية بالتعاون مع شركة بوينج كانت أيضاً قد أشارت في بعض التقارير المنشورة إلى إمكانية إنتاج الوقود السائل للطائرات من الطحالب. بل ذهبت إلى أبعد من ذلك، حيث حددت أنه بالإمكان إنتاج وقود يغطي حاجة حركة الطيران في العالم أجمع من بحيرة طحالب بمساحة نحو 3.3 مليون هكتار (أي نحو 20 ضعف مساحة الرياض مثلاً).
الطحالب كما هو معروف هي كائنات حية بسيطة التكوين تشابه النباتات في أنها ذاتية التغذية, بمعنى أنها تصنع غذاءها بنفسها مستخدمة في ذلك أشعة الشمس وثاني أكسيد الكربون والماء لإنتاج الكربوهيدرات. تتميز الطحالب بأنها تحتوي على نسبة عالية من الزيوت قد تصل إلى نحو 50 في المائة, كما أنها تصنف من ضمن الكائنات سريعة التكاثر. بجانب ذلك فالطحالب تتكاثر في كل أنواع المياه بما فيها المياه المالحة ومياه المجاري, وفي كل الأراضي بما فيها الصحاري القاحلة غير الصالحة للاستصلاح الزراعي. إلا أن أهم ما يميز الطحالب في نظر المهتمين بالبيئة هو أنها تمتص غاز ثاني أكسيد الكربون خلال عملية التمثيل الضوئي, وهذا بالطبع يعني أنه بالإمكان ضرب عصفورين بحجر واحد, أي الاستفادة من الطحالب في إنتاج الطاقة في الوقت نفسه الذي يمكن استخدامها في التقاط ثاني أكسيد الكربون المنبعث من المداخن الصناعية.
في هذا الشأن قام فريق من الباحثين بمعهد ماساتشوستس للتقنية الأمريكي بتجارب تم فيها ضخ كمية كبيرة من غازات المداخن الساخنة في أحواض تحتوى على طحالب ومياه. أكدت هذه التجارب بما لا يدع مجالاً للشك ازدياداً هائلاً في سرعة تكاثر الطحالب كما تم الاستفادة من حرارة الغازات في حفظ توازن درجة الحرارة المطلوبة لتكاثرها.
إنتاج الوقود السائل من الطحالب يتم بطريقة كيميائية بسيطة, حيث يمكن تحويل الزيوت المستخلصة إلى ديزل حيوي بطريقة مماثلة لتلك المتبعة في تحويل زيوت نباتات الطاقة. خلال هذه العملية فإن الدهون ثلاثية الجلسرينات triglycrides تتفاعل كيميائياً مع مادة قاعدية كهيدروكسيد
الصوديوم ومن ثم تتفاعل مع الميثنول. الناتج من هذا هو ديزل حيوي مكون من أحماض دهنية مأستره fatty acid ester biodiesel فيما ينتج الجليسرول glycerol كمادة ثانوية. هناك أيضاً طريقة أخرى، وذلك عن طريق تشبيع الزيوت المستخلصة بالهيدروجين بغرض التخلص من جزيئات الأوكسجين فيها ليتم بعد ذلك الحصول على سائل بتركيبة تشبه البترول التقليدي.
الأبحاث الخاصة بتقنية إنتاج الوقود السائل من الطحالب بدأت في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1978م بتمويل خاص من الحكومة لوزارة الطاقة. استمرت هذه الأبحاث حتى عام 1996م، حيث تم إلغاء البرنامج حينذاك نتيجة لتحفظات تتعلق بالتكلفة العالية لهذه التقنية. خلصت الدراسات حينها أن إنتاج الديزل الحيوي غير ذي جدوى اقتصادية إلا في حالة تجاوز سعر برميل النفط 20 دولاراً. أما اليوم وقد تجاوز سعره أضعاف هذه القيمة فقد نشطت معاهد الأبحاث وبعض شركات البترول العالمية مثل شركتي شل وشفرون في إحياء العمل على نقل هذه التقنية من المعامل إلى التطبيق التجاري الواسع.
من الواضح أن تقنية إنتاج الطاقة من الطحالب قد قطعت شوطاً لا بأس به من ناحية إثبات صحة النظرية Proof of concept والإنتاج على المستوى المعملي, إلا أن هناك بعض التحديات التي يجب حلها قبل الشروع في الإنتاج, والتي يمكن تلخيصها في التالي:
1) تكاثر ونمو الطحالب في بحيرات أو برك بحجم كبير يتطلب تهيئة مناخ مناسب من ضغط وحرارة لضمان سرعة النمو والحصد, وهذا بالطبع يعني ارتفاع تكاليف الإنشاء والتشغيل. حتى في حالة خفض التكاليف عن طريق اللجوء إلى تكاثر الطحالب في الهواء الطلق دون تطبيق ظروف محكمه فإن هناك تحديات هندسية أخرى تتعلق بضعف الخبرات العملية في مجال الحصد واستخلاص الزيت من الطحالب.
2) هناك اليوم أكثر من 30 ألف نوعا من الطحالب وإيجاد النوع المناسب لكل منطقه حسب نوع المياه, درجة الحرارة وتركيز الضوء يحتاج إلى دراسة متأنية لضمان استمرار التكاثر بالمعدل المطلوب.
من ناحية الاستثمار التجاري هناك اليوم سباق محموم بين عدد من الشركات الأمريكية والبريطانية تتنافس جميعها في إنتاج الوقود السائل من الطحالب على مستوى واسع. إحدى هذه الشركات الأمريكية أعلنت أخيرا نجاحها في الحصول على 100 مليون دولار من جهات استثمارية مختلفة يتصدرهم المليونير الشهير بيل غيت لتطوير هذه التقنية, إلا أن الشركة مازالت تتكتم عن تفاصيل طرق الإنتاج وحجمه. كما ورد سابقا فإن شركة شل أيضاً دخلت هذا المجال حيث أعلنت هذا العام بداية تطوير وإنشاء موقع بمساحة نصف هكتار في إحدى الجزر التابعة لهاواي لإنتاج الوقود الحيوي من الطحالب وسيستخدم في ذلك برك صناعية من مياه البحر.
أما بالنسبة لمنطقة الخليج العربي وخصوصاً المملكة العربية السعودية فعلى الرغم من فقر المنطقة من ناحية الكتل الحيوية التقليدية اللازمة لإنتاج الوقود الحيوي السائل إلا أنه يبدو أن هناك حظوظاً لدخول هذا المجال من أوسع أبوابه عن طريق استخدام الطحالب. فالمنطقة تتمتع بالشروط الأساسية الثلاثة الازمه لنجاح هذه التقنية, أولاً, توافر المياه, إن كان من ناحية الخليج العربي أو البحر الأحمر, ثانياً, توافر الأراضي الصحراوية الشاسعة وغير المستثمرة خصوصاً في منطقة الربع الخالي, ثالثاً, توافر ضوء الشمس الذي يسطع بقوة ولساعات طويلة على مدار العام. هذا بالطبع إضافة لتوافر غاز ثاني أكسيد الكربون اللازم لمضاعفة تكاثر ونمو الطحالب والذي يمكن ضخه من عديد من المنشآت الصناعية ومحطات إنتاج الكهرباء ومصافي البترول.

أكاديمي وباحث في مجال الطاقات المتجددة