السوق
من المتوقع أن يتجاوز الطلب العالمي على وقود الديزل الحيوي 10 مليارات جالون سنويًا بحلول عام 2015. حاليًا، طبقت 30 دولة أهدافًا خاصة بالوقود الحيوي، وتقوم بمزجه مع البنزين العادي. تتجه أوروبا نحو نسبة 7%، بينما تهدف البرازيل وإندونيسيا إلى 10%. تمثل الدول النامية 50% من الطلب العالمي على الوقود الحيوي، ويتجلى التزامها طويل الأمد بالوقود المتجدد في حقيقة أن 17% من الطلب العالمي على وقود الديزل الحيوي يتركز بالفعل في دول الجنوب العالمي. يُعد الاتحاد الأوروبي أكبر مستهلك لوقود الديزل الحيوي، حيث يستحوذ على 44% من الطلب، يليه مباشرةً منطقة آسيا والمحيط الهادئ بنسبة 39%، متقدمةً بفارق كبير على الولايات المتحدة.
تتألف الأراضي الزراعية في أوروبا من 164 مليون هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة و76 مليون هكتار من المراعي. وتُمثل المخلفات الزراعية من محاصيل الغذاء والعلف مصدراً هاماً لإنتاج الوقود الحيوي. وقدّر معهد IIASA للأبحاث متعددة الأطراف في فيينا، النمسا، أنه يُمكن توليد ما يصل إلى 246 ميغا طن من الكتلة الحيوية لإنتاج الوقود الحيوي والبلاستيك الحيوي من مخلفات المحاصيل، التي تُمثل 50% من الكتلة الحيوية المحصودة. ويمكن استخدام هذه المخلفات دون خطر فقدان الأسمدة ومحسنات التربة. ويُقلل هذا النهج في التعامل مع المخلفات الزراعية من الحاجة إلى ما بين 15 و20 مليون هكتار من الأراضي الزراعية التي كانت ستُستخدم لولا ذلك لزراعة محاصيل مخصصة لإنتاج الوقود الحيوي فقط.
ابتكار
يتنافس الطلب على الوقود (أو البلاستيك) المُشتق من الكتلة الحيوية مع إنتاج الغذاء. وقد حسب خبراء في جامعة كورنيل أن تزويد سيارة أمريكية متوسطة بالوقود الحيوي أو الإيثانول لمدة عام يتطلب 11 فدانًا من الأراضي الزراعية التي كانت ستُنتج غذاءً لسبعة أشخاص. إلا أن هذه ليست سوى جزء من المشكلة: فإنتاج الإيثانول من المحاصيل يتطلب طاقة أكبر من الطاقة الناتجة عن حرقه. تكمن المشكلة الرئيسية في ضرورة فصل 8% من الإيثانول بنسبة نقاء 99.8% عن 92% من الماء. يُضاف إلى ذلك الواقع المرير المتمثل في أن الذرة تُسبب تآكل التربة أسرع بـ 12 مرة من قدرتها على التجدد، وأن ري الذرة يستنزف المياه الجوفية أسرع بـ 25 مرة من معدل التغذية الطبيعية، ما يجعل هذا النظام غير مستدام. لو كانت جميع السيارات في الولايات المتحدة تعمل بالإيثانول النقي، لكانت هناك حاجة إلى 97% من مساحة أراضي الولايات المتحدة لزراعة الذرة كمادة خام. من الصعب تبرير اعتبار البلاستيك أو الوقود المُشتق من الذرة بدائل مستدامة للوقود الأحفوري.
قدّم كارل غوران هيدين، عضو الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم ومدير قسم الأحياء الدقيقة في معهد كارولينسكا لسنوات عديدة، مفهوم المصفاة الحيوية في أوائل الستينيات للتخلص من فخ تحويل الغذاء إلى وقود وإنتاج البلاستيك. وقدّم فكرة معالجة الكتلة الحيوية باستخدام نفس منطق معالجة النفط الخام، حيث يتم تكسيره وإعادة تركيبه إلى 100,000 جزيء مختلف، مع إنتاج الطاقة في الوقت نفسه. وبينما سعت العديد من المعاهد البحثية، مثل المختبر الوطني للطاقة المتجددة وجامعة فاغينينغين، إلى تطوير هذا المفهوم، كان البروفيسور خورخي ألبرتو فييرا كوستا من الجامعة الفيدرالية في ريو غراندي دو سول (FURG) في البرازيل هو من طبّقه عمليًا، ليس على النباتات، بل على الطحالب.
في تسعينيات القرن الماضي، أطلق البروفيسور خورخي فييرا أبحاثًا على الطحالب المائية العذبة الأصلية في بحيرة لاغوا مانغيرا القلوية جنوب البرازيل لمكافحة سوء التغذية في المنطقة. وقد مكّنته خبرته في الإنتاج على نطاق واسع من توسيع نطاق البرنامج من الأمن الغذائي إلى التخفيف من آثار تغير المناخ. وبينما حقق إنتاج الطحالب نجاحًا، أتاح فهم أفضل لاحتياجات الطحالب من ثاني أكسيد الكربون كمغذٍّ فرصةً جديدة: تسخير الانبعاثات الزائدة من محطة توليد الطاقة المحلية التي تعمل بالفحم وتحويل حوض التجميع إلى وحدة لإنتاج الطحالب. وكشفت دراسة تفصيلية للطاقة الإنتاجية أن الإفراط في إنتاج الطحالب للاستهلاك البشري فتح المجال لاستخلاص الدهون منها لإنتاج الوقود الحيوي. وقد ارتقى ميشيل غريك، زميل البروفيسور خورخي فييرا، بمصفاة التكرير الحيوي إلى مستوى جديد، وحدد إمكانية إنتاج الإسترات (والبوليسترات) من المخلفات، مما قدم حجة قوية لمصفاة التكرير الحيوي لإنتاج الغذاء والوقود والبلاستيك من ثاني أكسيد الكربون.
التدفق النقدي الأول
نجح الفريق البرازيلي في إنشاء أول وحدة له في بورتو أليغري، البرازيل، في عام 2008. وعلى الرغم من أن المشروع لا يزال في مراحله الأولية، إلا أن القدرة التقنية والمالية لتحويل غازات الاحتباس الحراري إلى مواد خام لهذه الاحتياجات الأساسية الثلاثة قد وفرت الأموال البحثية اللازمة لإتقان هذا النهج، الأمر الذي من شأنه أن يضع النقاش حول الوقود الحيوي القائم على الطحالب على مسار واعد.
في غضون ذلك، تطورت شركة نوفامونت الإيطالية، أكبر منتج للبلاستيك الحيوي في أوروبا، من شركة رائدة في مجال البلاستيك إلى شركة متخصصة في بناء مصافي حيوية، أولها قيد التشغيل بالفعل في مدينة تيرني الإيطالية. بعد استثمار ما يقارب 100 مليون يورو في البلاستيك المبتكر وتأسيس محفظة تضم 100 براءة اختراع، مضت المؤسسة والرئيسة التنفيذية، كاتيا باستيولي، قدماً في هذا المشروع من خلال إنشاء مشروع مشترك مع 600 مزارع محلي يزودون المنتجات للاستهلاك المحلي. تهدف هذه الاستراتيجية، التي تسعى إلى إعادة الأراضي غير المزروعة إلى الإنتاج وضمان معالجة جميع أنواع الكتلة الحيوية (وليس فقط النشا والزيوت النباتية)، إلى تحسين دخل المزارع وإنتاجية النباتات وتكاليف المنتجات، مما يولد تدفقات نقدية متعددة، كما هو متوقع في الاقتصاد الأزرق.
الفرصة
ينبغي أن تُلهم صناعات النفط والتكرير والبتروكيماويات مهندسي الكيمياء للبحث عن أساليب إنتاج مماثلة لمشتقات الكتلة الحيوية المعقدة. فكما يُفكك النفط إلى 100 ألف جزيء مختلف، لا ينبغي إنتاج الكتلة الحيوية في صوامع معزولة، مما يُخلف كميات هائلة من النفايات. لقد حان الوقت لتبني مفهوم المصافي الحيوية. والآن، بعد أن أثبتت المبادرات في البرازيل وإيطاليا جدواها التقنية والاقتصادية والاجتماعية، ينبغي أن تحذو مشاريع أخرى حذوها قريبًا.
