إمكانيات كبيرة للوقود الحيوي المستخرج من قطع الأشجار كوقود محايد للكربون لتوليد الكهرباء

يتم إعادة استخدام الفروع المتبقية وكروم كودزو الناتجة عن قطع الأشجار كوقود محايد للكربون لتوليد الكهرباء.

قام فريق بحث الدكتور كيونجسون مين في مركز أبحاث الطاقة النظيفة في جوانججو التابع للمعهد الكوري لأبحاث الطاقة (KIER) بتطوير تقنية لتحويل النفايات الحرجية والزراعية مثل بقايا قطع الأشجار، وكروم كودزو، وركائز الفطر المستهلك إلى وقود حيوي صلب يمكن يمكن استخدامها كوقود لمحطات الطاقة الحرارية.

يمكن استخدام الكتلة الحيوية المصنوعة من نفايات الخشب والغابات، على شكل كريات صغيرة (أسطوانية) أو رقائق، كوقود لمحطات الطاقة الحرارية. إنه بمثابة مادة خام مهمة يمكن أن تحل محل الوقود الأحفوري وتحقق الحياد الكربوني عن طريق امتصاص ثاني أكسيد الكربون أثناء نموه من خلال عملية التمثيل الضوئي.

ووفقاً لوكالة الطاقة الدولية (IEA)، من المتوقع أن يمثل توليد الطاقة المعتمدة على الكتلة الحيوية 7% من توليد الطاقة المتجددة بحلول عام 2050.

في البداية، تم تصنيع الوقود الحيوي باستخدام الموارد الغذائية مثل الذرة، ومع ذلك، ونظرًا لتزايد المخاوف المتعلقة بالأمن الغذائي، تمت دراسة التكنولوجيا التي تستخدم الكتلة الحيوية غير الصالحة للأكل كمواد خام على نطاق واسع.

في الوقت الحالي، يتم استيراد واستخدام الكريات الخشبية المصنوعة من نشارة الخشب في الغالب، ويتم إنتاج الوقود الحيوي من خلال عملية التنقية التي تعتمد على التسخين والتجفيف.

من ناحية أخرى، تتطلب هذه التقنية درجات حرارة عالية تزيد عن 300 درجة مئوية وتؤدي إلى هدر الطاقة أثناء التجفيف، علاوة على ذلك، يمكن أن تتآكل المعدات بسبب إنتاج المعادن مثل البوتاسيوم والصوديوم.

باحثون يطورون قدرات الوقود الحيوي

زيادة تنوع المواد الخام

ابتكر فريق البحث نوعًا من العملية الرطبة التي تستخدم البخار، مما يؤدي إلى تقليل إنتاج المعادن وفقدان الحرارة من المواد الخام، بالإضافة إلى ذلك، فقد سعوا جاهدين لزيادة تنوع المواد الخام من خلال استخدام بقايا قطع الأشجار، وكروم كودزو، وركائز الفطر المستهلك.

كان من الصعب دمج هذه المواد في عملية التنقية الجافة، وقد تم التخلص منها أو عدم استخدامها سابقًا.

باستخدام العملية التي طورها فريق البحث، يمكن معالجة المواد الخام عند درجة حرارة أقل حوالي 180-200 درجة مئوية، مقارنة بعملية التعويم الجاف التقليدية، وتعريضها للبخار لمدة حوالي 8-12 دقيقة.

وهذا يضعف الروابط الكيميائية ، مما يسهل تحللها. بعد ذلك، يؤدي الانخفاض السريع في الضغط إلى تكسر المواد الخام إلى جزيئات أصغر ، مما يسهل تشكيلها إلى كريات.

يتم بعد ذلك وضع جزيئات الكتلة الحيوية الصغيرة في جهاز ليتم ضغطها على شكل كريات لاستخدامها في محطات الطاقة الحرارية.

لتحقيق الأداء الأمثل، يتم تصنيع الكريات بكفاءة وجودة موحدة عن طريق ضبط تركيبات التركيب الكيميائي ودرجة الحرارة والضغط ونسبة ضغط القطر إلى الطول.

التحميص بالانفجار البخاري

وكشف تحليل الوقود الحيوي المنتج من خلال هذه العملية، أنه مع زيادة درجة الحرارة والوقت، انخفض محتوى الهيمسيلولوز والمعادن، التي تعيق كفاءة الاحتراق.

ونتيجة لذلك، زادت القيمة الحرارية الأعلى للوقود الحيوي إلى حد أقصى قدره 22.0 ميجا جول/كجم، وزاد معدل استرداد الطاقة إلى حد أقصى قدره 95%، مما أثبت بنجاح أن التحميص بالانفجار البخاري هو أحد أكثر الطرق فعالية الاستفادة من النفايات الكتلة الحيوية.

وقال الدكتور كيونجسون مين، الباحث الرئيسي: “يُعترف بالوقود الحيوي عالميًا كمصدر للطاقة يساهم بشكل مباشر في حل قضايا أزمة المناخ واستنزاف الموارد الأحفورية”.

وأضاف: “هذه التكنولوجيا، التي تحول النفايات الزراعية والحرجية إلى وقود حيوي صلب يمكن مزجه واستخدامه في محطات الطاقة الحرارية، ستساعد في إنشاء اقتصاد دائري للموارد من خلال إعادة تدوير النفايات إلى مصدر للطاقة والمساهمة في تحقيق الحياد الكربوني”.

تم نشر نتائج البحث في Bioresource Technology .