خطوة أخرى نحو وقودٍ صديقٍ للبيئة

ما الوقود الأخضر؟ وما استخداماته؟ ولماذا يُعدُّ ثورةً في عالم الصناعة؟

إنَّ الوقود الأخضرَ هو وقود صديقٌ للبيئة كما يعتقد كثيرٌ من العلماء والبيولوجين، ويُعدُّ ثورة صناعيةً لأنه يُقلل من انبعاث الغازات الضارة، إضافةً إلى ذلك يكون بديلًا ممتازًا من الوقود الأحفوري وخاصةً أنَّ خطط ترشيد استهلاك الطاقة تعمل على التقليل من استهلاك مصادر الطاقة الطبيعية؛ مثل الغاز الطبيعي والبترول، ويُحصَل عليه من مصادر مختلفة مثل الأعلاف والمخلفات العضوية ومن ثَمَّ يرفع هذا من معامل الاستفادة في العمليات الصناعية وخاصةً أن هذا الوقود البديل لا يُدخِل تعديلات على نظام الحقن والاحتراق الحالي، ويُقدم خصائص احتراق أنظف بسبب الغياب شبه الكلي  للكبريت والمحتوى الأقل رائحة.[4]،[1]

نظرًا لحاجتنا المستميتة إلى الحصول على وقود صناعي صديق للبيئة (وقود أخضر) بحيث نحصل على أفضل أداء بأقل تكاليف مع أقل أضرار للبيئة؛ تمكَّن -مؤخرًا- مجموعةٌ من العلماء التابعين لمركز  sunfire الواقع في مدينة دريسدن من تحقيق تقدم جيدٍ في هذا المجال عن طريق ابتكار آلية جديدة للحصول على الهيدروجين وأوَّل أكسيد الكربون بخطوة واحدةٍ بعد أن اعتدنا على الوصول إلى هذه المكونات بخطوتين ذات تكلفة عاليةٍ وكفاءة أقلل؛ لذلك دعونا نقرأ المقال الآتي لمعرفة تفاصيل أكثر .[2]

قبل الشروع في شرح الآلية الجديدة للحصول على هذا الغاز، علينا معرفة تركيبه الكيميائي (عبارة عن أول أكسيد الكربون وهيدروجين).[1]

 وهنا لدينا صورة توضيحية لذلك:[3]

سابقًا،كان لا بدَّ من اتباع خطوتين للوصول إلى الغاز الأخضر ( الغاز التخلفي)؛ وذلك بكسر جزيئات الماء المبخَّر بعد رفع درجة حرارته إلى درجة عالية للحصول على الهيدروجين والأوكسجين، وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى أول أكسيد الكربون بعد انتزاع ذرة أوكسجين منه عن طريق عملية التحليل الكهربائي وعكس طور تحوُّل الماء إلى غاز.[2]

أمَّا اليوم وبعد الإنجاز الذي حقَّقه مركز دريسدن باستخدام تقنية التحليل الكهربائي المشترك ذي درجة الحرارة العالية -التي تستخدم الماء الطبيعي وغاز ثنائي أكسيد الكربون المنبعث والكهرباء الخضراء (الناتجة عن طرائق توليد الكهرباء الصديقة للبيئة )- أصبحنا وبخطوة واحدةٍ قادرين على الوصول إلى مبتغانا بكفاءة عالية وبأقل التكاليف .[2]

كلُّ هذا يضعنا أمام  سؤال مهم مكون من شقَّين؛كيف تعمل هذه التقنية، وكيف تقلل من الانبعاثات الضارة لغاز ثاني أكسيد الكربون والأبخرة ؟

آلية عمل تقنية التحليل الكهربائي المشترك: تعتمد الآلية -رئيسيًّا- على ما يُسمَّى غشاء نقل أيون السيراميك، وهي مبنيةٌ على أساس التعامل مع أيونات الأوكسجين وليس أيونات الهيدروجن والهيدروكسيد (هيدروجين مؤكسد).[2] 

  كما يبين الشكل الآتي:[5]

أمَّا فيما يتعلَّق بالشق الثاني من السؤال، فهذا ما قاله  Karl Hauptmeier مدير الإنتاج في مركز sunfire:

"لمَّا كنَّا نعمل مع الأكسجين فإنَّه يُعطينا القدرة على تقليل غاز ثاني أكسيد الكربون الضار؛ لذلك نحن لا نقتصر على المركبات التي أساسها الهيدروجين".

"يمكننا فصل الأوكسجين عن بخار الماء واستخراجه من غاز ثاني أكسيد الكربون؛ ممَّا يُتيح لنا الفرصة لإنجاز ذلك في عملية كهروكيميائية(التحليل الكهربائي  المشترك) بخطوة واحدة".

ما الخطوة التالية بعد هذا الاكتشاف؟[2]

 أعلن مركز sunfire أنه سيُسلم إنجازه لمعهد (the Karlsruhe Institute of Technology (KIT الذي يملك نظام تقنية الالتقاط المباشر للهواء (climeworks) القادر على التقاط غاز ثاني أكسيد الكربون من الهواء الجوي، الأمر الذي يُساعد على تنقية الهواء المحيط والاستفادة من غاز ثاني اكسيد الكربون.[2]

يُفترض أن يدمجَ معهد (KIT)بتقنية التحليل الكهربائي المشترك مع تقنية الالتقاط المباشر للهواء؛ إذ سيُدمَج ثاني أكسيد الكربون مع البخار ويُقدَّم إلى وحدة التحليل الكهربائي المشترك، ومن ثم سيُعالَج الغاز الناتج في النظام المصغَّر Fischer-Tropsch المطوَّر من قبل INERATEC لإنتاج الهيدروكربونات عن طريق دمج الهيدروجين من البخار والكربون التي ستكون أساس الوقود الصناعي الأخضركي يكون بديلًا من الوقود الخام الطبيعي.[2]

الآن، علينا أن ندركَ أنَّ الوقود الأخضر يُعدُّ حلًّا بديلًا ممتازًا من الوقود الطبيعي، لكن يختلف اختلافًا كيميائيًّا عن الديزل التقليدي القائم على البترول، وهذا يُترجم إلى كيمياء احتراق وخصائص تفاعلية مختلفة تحدث أساسيًّا داخل جهاز الاحتراق مما يؤدي إلى اختلاف في الحرارة المنطلقة عند الاحتراق والكفاءة وانبعاثات العادم؛ وبهذا يجب استكشافها بالكامل.[4]

وهذا يضعنا أمام أسئلة كثيرةٍ عن مستقبل الطاقة وأمام رهان كبير؛ هل سنستطيع تأمين احتياجاتنا للطاقة مع استدامة لهذه الطاقة؟ وهل -بالفعل- هذا الوقود البديل هو صديق للبيئة أم أنَّنا لم نكتشف مضاره بعد؟

المصادر: 

1- هنا

2- هنا

3- هنا

4- هنا

5- هنا