«البيوغاز»... إمكانات واعدة وحلول لمشكلات معرقلة

«وفرة» عربية في مدخلات الإنتاج

المنطقة العربية لديها إمكانات واعدة في مجال «البيوغاز» (iStock)

رغم ما تملكه المنطقة العربية من إمكانات واعدة في مجال طاقة «البيوغاز»، فإن استغلال هذا المصدر لا يزال محدوداً، ويقتصر على مبادرات متفرقة، فلا يزال توفير الطاقة يعتمد على المصدرين الرئيسيين، وهما الوقود الأحفوري والغاز الطبيعي.
و«البيوغاز» في أبسط تعريفاته، هو نوع من الوقود الحيوي يتم إنتاجه بشكل طبيعي من تحلل النفايات العضوية، مثل حمأة الصرف الصحي وبقايا الطعام ومخلفات الحيوانات، في بيئة غير هوائية (من دون أكسجين)، داخل مفاعل حيوي؛ مما يؤدي إلى إطلاق مزيج من الغازات، تتضمن الميثان وثاني أكسيد الكربون.
وتملك المنطقة العربية مقومات تجعل هذا المصدر من الوقود يمثل رقماً مهماً في معادلة الطاقة بالعالم العربي، فوفقاً لتقرير أصدره «مستشارو الطاقة الحيوية»، وهي هيئة استشارية خاصة في مجال تحويل النفايات إلى طاقة، فإن ارتفاع معدل النمو السكاني والتحضر والتوسع الاقتصادي في المنطقة العربية، أدى إلى تسريع معدلات الاستهلاك، وما ترتب عليه من توليد المزيد من النفايات البلدية، الصالحة لإنتاج الوقود الحيوي.
ووفق التقرير المنشور على موقع الهيئة الإلكتروني في سبتمبر (أيلول) الماضي، فإن دول البحرين والسعودية والإمارات وقطر والكويت، تتواجد في المراكز العشرة الأولى على مستوى العالم من حيث نصيب الفرد من توليد النفايات الصلبة، ويقدر إجمالي كمية النفايات من دول الشرق الأوسط بأكثر من 150 مليون طن سنوياً، وهي مصدر مهم لإنتاج «البيوغاز».
كما أن صناعة معالجة الأغذية في الشرق الأوسط، تنتج هي الأخرى عدداً كبيراً من المخلفات العضوية والمنتجات الثانوية التي يمكن استخدامها كمصدر للطاقة الحيوية، وازدادت في العقود الأخيرة، أهمية صناعة تجهيز الأغذية والمشروبات بشكل ملحوظ في البلدان الرئيسية في الشرق الأوسط.
ومنذ أوائل التسعينات، أدى الإنتاج الزراعي المتزايد إلى زيادة تعليب الفاكهة والخضراوات، وكذلك العصائر والمشروبات ومعالجة الزيوت في بلدان مثل مصر وسوريا ولبنان والسعودية، كما أن هناك العديد من منتجات الألبان والمخابز ومعامل معالجة الزيوت المتقدمة تقنيا في المنطقة.
وتمثل مخلفات المحاصيل سنوياً في المنطقة مصدراً يمكن استغلاله أيضاً في إنتاج «البيوغاز»؛ بسبب الدور الذي تلعبه الزراعة في اقتصاديات معظم دول الشرق الأوسط.
وتتباين مساهمة القطاع الزراعي في الاقتصاد الكلي بشكل كبير بين دول المنطقة، حيث تتراوح من نحو 3.2 في المائة في السعودية إلى 13.4 في المائة في مصر، ويعدّ القطن والتمر والزيتون والقمح، من المحاصيل البارزة في الشرق الأوسط.
يقول التقرير، إنه يتم إنتاج كميات كبيرة من مخلفات المحاصيل سنوياً في المنطقة، وهي غير مستغلة إلى حد كبير، وعادة ما تكون الممارسة الزراعية الحالية هي حرث هذه المخلفات مرة أخرى في التربة، أو يتم حرقها، أو تركها لتتحلل، ويمكن معالجة هذه المخلفات لإنتاج «البيوغاز».
ومن المصادر الأخرى التي يمكن استخدامها، روث الحيوانات، حيث تملك دول الشرق الأوسط عدداً كبيراً من الحيوانات، لا سيما الأغنام والماعز والإبل، ويتم استيراد ملايين المجترات الحية إلى دول الشرق الأوسط كل عام من جميع أنحاء العالم، كما شهدت المنطقة نمواً سريعاً للغاية في قطاع الدواجن.
ورغم هذه الإمكانات، فإن طاقة «البيوغاز» لم تذكر ضمن «دليل بالجريف لاقتصاديات الطاقة الدولية»، وهو كتاب مفتوح المصدر يقيم التطور والحالة الراهنة لاقتصاديات الطاقة الدولية، ويصدر عن «سبرنغر نيتشر».
وعدّد الدليل مصادر الطاقة المتجددة في المنطقة العربية، ولم يكن من بينها «البيوغاز». وأوضح الدليل أن هذه المصادر المتجددة، التي لا تشمل «البيوغاز»، تمثل 10.2 في المائة من إجمالي الاستهلاك النهائي للطاقة في المنطقة العربية منذ عام 2010.
أحد الأسباب التي تحول دون أن يكون «البيوغاز» رقماً في معادلة الطاقة بالمنطقة العربية، هو أن بعض التفاصيل البسيطة لا تجعله خياراً مفضلاً، وهي المشكلة التي حاولت فرق بحثية حول العالم حلها.
إحدى المشاكل، تتلخص في أن «البيوغاز» ينتج كمية كبيرة من الملوثات مثل النحاس والرصاص والزنك، واقترح بحث قاده أحمد إبراهيم، الباحث المصري بكلية الكيمياء والهندسة الكيميائية في جامعة كوينز بلفاست في آيرلندا الشمالية، ونُشر في عدد شهر يوليو (تموز) الماضي من دورية «إنفيرومنتال كميستري ليترز»، تربية نوع معين من الطحالب «دينوفلاجيلات مختلطة التغذية» في المفاعل الحيوي الذي يحول المخلفات إلى غاز، حيث ستتغذى هذه الطحالب على الملوثات، ثم يتم لاحقاً تحويل هذه الطحالب إلى فحم حيوي.
يقول إبراهيم لـ«الشرق الأوسط»: «خلال التجارب التي أُجريت بالدراسة، أزال استخدام الطحالب الملوثات بنسبة كبيرة، حيث أزالت الطحالب ملوثات الأمونيوم والفوسفور تماماً، وأزالت 62 في المائة من الزنك، و84 في المائة من المنغنيز، و74 في المائة من الكادميوم، و99 في المائة من النحاس».
ومن المشاكل الأخرى، ارتفاع نسبة ثاني أكسيد الكربون في مكونات الغاز، والتي تؤدي إلى عدم استقرار اللهب، أي أنه ما يلبث أن يشتعل، حتى يطفئ، وهو أمر يعوق استخدام هذا الوقود مثلاً كمحرك للسيارات، وهي المشكلة التي حلها فريق بحثي قاده ناجح علام، الأستاذ بكلية العلوم والهندسة بالجامعة الأميركية بالقاهرة.
وتوصل علام إلى خلطة مثالية من المواد النانومترية تمت إضافتها إلى عملية إنتاج الوقود الحيوي، لتضمن استمرارية اللهب، وإنتاج وقود بنفس مواصفات الغاز الطبيعي، وتم الإعلان عن هذا الإنجاز في عدد أبريل (نيسان) الماضي من دورية (الطاقة)».
يقول علام لـ«الشرق الأوسط»، إن التوصل لهذا الخلطة، جاء بعد دراسة أنزيمات البكتيريا المستخدمة في عملية التخمر اللاهوائي للمخلفات، حيث اكتشف الباحثون أنها تفرز أنزيمات الحديد وأكسيد الزنك، وكان التفكير في تجربة مواد نانومترية تحفز عملية التفاعل نحو إنتاج مزيد من الميثان، وهو المكون الطبيعي للغاز الطبيعي، وتخفض نسبة ثاني أكسيد الكربون المنتجة، وبعد تجربة أكثر من خلطة من المواد، توصلوا إلى أن أفضل خلطة هي التي تحتوي على الزنك والحديد فقط، حيث ساعدت على إنتاج وقود حيوي بنسبة 90 في المائة ميثان و10 في المائة ثاني أكسيد الكربون، وهي نسبة ضمنت علاج المشكلة واستمرارية اللهب.