الخميس 13 ,مايو ,2021
أخبار عاجلة

دراسة مصرية توصى بعودة للاستثمار فى الوقود الحيوى

دراسة مصرية توصى بعودة للاستثمار فى الوقود الحيوى

هناك اعتماد شديد على الوقود البترولى لانتاج الطاقة مع تزايد الطلب عليه سنويًا محليًا وعالميًا مما يعني تزايد مطرد لمعدلات استهلاك الوقود وارتفاع مستوى الانبعاثات والاحتباس الحرارى.  وحيث إن هناك اتجاه محمود لتعزيز الإستدامة فى الموارد الطبيعية والمحافظة على البيئة، فإنه من الضرورى إيجاد أنواع وقود بديلة للوقود البترولى وفى نفس الوقت تحد من انبعاثات العوادم الضارة للبيئة والانسان .

وقد أدى تزايد الطلب على استهلاك وقود الديزل إلى جانب الاهتمامات البيئية، إلى توجيه الانتباه إلى استخدام الزيوت غير الصالحة للاستهلاك الأدمى، مثل الجاتروفا وزيوت الطهى المستهلكة كوقود حيوى بديل في محركات الديزل، وقد برزت مؤخرًا شجرة الجاتروفا إلى قائمة مصادر الوقـود الحيـوى، والتى بدأت تُثبت أنه من الممكن تخفيض كلفة انتاج الوقود الحيوى منخفض الكربون، ودعم مقاصد الاستدامة وسلامة البيئة والتنمية، من دون تعريض الأمن الغذائى للخطر، إضافة إلى أن لها مزايا واستخدامات عديدة حيث يُستخدم زيت الجاتروفا كوقود للطهى – باستخدام موقد مصمصًا خصيصا له - بدلاً من الكتلة الحيوية التقليدية كالحطب وروث الحيوانات فى المنطق الريفية والنائية ومصباح زيت الجاتروفا يستخدم للقضاء على البعوض كما يُستخدم في صناعة الصابون، ويُعدُّ صابون الجاتروفا صابونًاً طبيَّاً لعلاج أمراض الجلد.


أ.د / محمد محمود على حسن  كلية الهندسة - جامعة القاهرة

وتُزرع هذه الشجرة كسياج لاستبعاد الماشية وترسيم الممتلكات أو كشجرة ظلال، أن أشجار نبات الجاتروفا تتحمل قسوة الظروف البيئية وتجود زراعتها فى التربة الصحراوية وتتحمل الجفاف بشكل ممتاز ويمكن أن تروي الجاتروفا بمياه الصرف الصحى المعالج أو مياه الصرف الزراعى عالية الملوحة.

إن الجاتروفا تعد من المصادر الواعدة لانتاج وقود الديزل الحيوى، نتيجة لمتطلباتها من المتواضعة فى الرى أو التسميد وتحتوى بذورها على 35 % تقريباً من الزيوت التى لها خصائص مناسبة لصنع وقود الديزل الحيوى، فلأسباب متباينة تتعلق بأمن الطاقة والاهتمام بالبيئة والتنمية الاقتصادية، جذبت هذه النبتة المستثمرين بحيث باتت أشبه بصناعة عالمية جديدة . حيث يوجد حاليا  أكثر من  85 % من مزارع الجاتروفا فى آسيا، وتحديدًاً في الصين والهند، وإندونيسا التي يُتوقع لها أن تُصبح ثانى أكبر منتج بعد الهند، بمساحة مزروعة تبلغ 12.75 مليون فدان.

تحتوي إفريقيا على حوالى 12 %  من إجمالى عدد المزارع فى العالم، معظمها فى مدغشقر وزامبيا وتنزانيا وموزمبيق. وفى أمريكا اللاتينية تتركز زراعة هذه الشجرة فى البرازيل حيث تبلغ مساحة حقولها 3.25 مليون فدان.

عملية انتاج وقود الديزل الحيوى

في دراسة بحثية قمنا بها كفريق من هندسة القاهرة والمركز القومي للبحوث ومعهد الطيران والتكنولوجيا بانتاج الوقود الحيوى من نبات الجاتروفا، وخلطه من زيت الديزل واختبار اداء الخليط في محركات الديزل، وتم استخدام طريقة العصر الميكانيكية لانتاج الزيت من بذور الجاتروفا وقد استخدمت المعصرة الحلزونية لانتاج الزيت عند درجة حرارة استخلاص 100 درجة مئوية، وسرعة دوران الموتور حوالى 60 لفة فى الدقيقة وهذه المعصرة لها قدرة على استخلاص الزيت من بذور نبات الجاتروفا بنسبة عالية وصلت إلى 20٪ .

ولانتاج وقود الديزل الحيوى من زيت الجاتروفا عن طريق عملية الاسترة والتي تتم علي مرحلتين ومن ضمنها مرحلة تقليل الأحماض الدهنية الحرة الموجودة فى زيت الجاتروفا  ثم يخلط الديزل الحيوى المنتج من زيت الجاتروفا بالديزل البترولى بنسب حجميه 20% من الديزل الحيوى من زيت الجاتروفا,  80% من الديزل البترولى.

ولتحسين اداء الوقود الحيوى المستخرج من نبات الجاتروفا اثناء عملية الاحتراق فى محركات الديزل فقد تم مزج خليط وقود الديزل الحيوى النهائئ مع تركيزات من مواد نانو مختلفة  مثل (انابيب الكربون, أكسيد التياتنيوم وأكسيد الألمونيوم) بمعدلات مختلفة  وتم تجهيز تركيزات من مواد النانو من كل نوع من مواد النانو والتى تم خلطها مع الديزل الحيوى المنتج. واستخدم الانتشار الميكانيكى في تحضير خليط من الوقود المتجانس بعد تفكيك تكتل جزيئات النانو باستخدام الموجات فوق الصوتية على تردد 24 كيلو هرتز لمدة 30 دقيقة لتعزيز استقرار مزيج الوقود الحيوى وجزئيات النانو.

استخدم وقود الديزل الحيوي  بعد اضافة جسيمات النانو المختلفة في تجارب معملية علي محرك ديزل تحت أحمال مختلفة للتشغيل مع قياس الخصائص الفيزيائية والكيميائية لوقود الديزل الحيوى للجاتروفا (B20) وفقا للمعايير الدولية   ASTM بالمعهد المصرى لبحوث البترول .  وقد تم استخدام محرك ديزل اسطوانة واحدة ديوتز كمحرك اختبار في اجراء التجارب، وتم استخدام احمال متغيره لقياس حمل المحرك من اللاحمل الى الحمل الكامل. تم اختبار أداء المحرك وانبعاثات العادم عن طريق حرق الديزل البترولى والديزل الحيوى من الزيوت المختلفة بنسبة خلط 20% من الديزل الحيوى من زيوت الجاتروفا , الذرة وزيت الطهى المستهلك و80 % من الديزل البترولى  مع إضافة مواد النانو المختلفه بتركيزات مختلفة مثل 25، 50 و 100 جزء في المليون.

تم قياس عوامل الأداء وانبعاثات العادم مثل الكفاءة الحرارى هوالاستهلاك النوعى للوقود ودرجة حرارة غاز العادم ونسبة الوقود للهواء وتركيزات أول أكسيد الكربون وثانى أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات وعتامة الدخان، وقد أظهرت هذه الاختبارات المكثفة أن هناك تحسن كبير وملحوظ في أداء محرك الديزل مع تقليل انبعاثات العادم مقارنة بوقود الديزل الحيوي بدون إضافات نانوية.

وحيث جاءت كافة نتائج الاختبارات المعملية متوافقة مع ماهو مؤكد علميا لتزيد من تأكيد رؤيتنا وتوصيتنا  باستخدام وقود الديزل الحيوي من الجاتروفا - مع إضافات الكربون النانوية - كوقود بديل في محركات الديزل،  وعليه فإننا نتوجه الي السادة المسئولين فى وزارتى الصناعة والزراعة سويا لتبنى هذا المشروع القومى والى لا يحتاج إلا أرضًا صحراوية أو أرض بور ومياه صرف معالجة .

موضوعات متعلقة