تقول مجموعة بيركلي إن العملية المبسطة تحول الكتلة الحيوية الخشبية إلى وقود حيوي

تعاونت فرق من مختبر لورانس بيركلي الوطني (بيركلي لاب) ومختبرات سانديا الوطنية لتطوير ما يزعمون أنه عملية مبسطة وفعالة لتحويل المواد النباتية الخشبية (مثل النمو الزائد للغابات والنفايات الزراعية) إلى وقود حيوي سائل.

يتم حرق هذا النوع من المواد الخشبية حاليًا إما عن قصد أو عن غير قصد ، وهو عامل خطر في حرائق الغابات. تم نشر البحث في المجلة الكيمياء والهندسة المستدامة ACS.

عادة ما تعرقل الجهود المبذولة لتحويل الكتلة الحيوية الخشبية إلى وقود حيوي بسبب الخصائص الجوهرية للخشب التي تجعل من الصعب للغاية التحلل كيميائيًا ، وفقًا لعالم الأبحاث إريك سوندستروم ، الذي يعمل في وحدة تطوير عمليات الوقود الحيوي والمنتجات الحيوية (ABPDU) في مختبر بيركلي. وقال إن دراستين لمجموعته "توضح بالتفصيل مسار تحويل منخفض التكلفة لمصادر الكتلة الحيوية التي كانت ستُحرق في الحقل أو في أكوام مائلة".

في دراسة قادها Sundstrom و Carolina Barcelos ، كبير مهندسي العمليات في ABPDU ، استخدم العلماء مواد كيميائية غير سامة ، وإنزيمات متوفرة تجاريًا ، وسلالة خميرة مصممة خصيصًا لتحويل الخشب إلى إيثانول في مفاعل واحد ، أو "وعاء. " علاوة على ذلك ، ساعد التحليل التكنولوجي والاقتصادي اللاحق الفريق على تحديد التحسينات الضرورية المطلوبة للوصول إلى إنتاج الإيثانول بسعر 3 دولارات لكل جالون بنزين مكافئ (GGE) عبر مسار التحويل هذا.

يبدو أن العمل هو أول عملية شاملة على الإطلاق لإنتاج الإيثانول من الكتلة الحيوية الخشبية التي تتميز بكفاءة تحويل عالية وتكوين وعاء واحد بسيط. (كما يعلم أي طباخ ، فإن الوصفات ذات الوعاء الواحد تكون دائمًا أسهل من تلك التي تتطلب أوانيًا متعددة ، وفي هذه الحالة ، هذا يعني أيضًا تقليل استهلاك المياه والطاقة.)

في دراسة تكميلية ، بقيادة جون غلادين ولاليتيندو داس في معهد الطاقة الحيوية المشتركة (JBEI) ، قام فريق بضبط عملية وعاء واحد بحيث يمكنها تحويل الكتلة الحيوية الخشبية الموجودة في كاليفورنيا - مثل الصنوبر واللوز والجوز ، وحطام شجرة التنوب - بنفس مستوى الكفاءة مثل الطرق الحالية المستخدمة لتحويل الكتلة الحيوية العشبية ، حتى عندما يكون المدخل عبارة عن مزيج من أنواع الخشب المختلفة.

"إزالة الكتلة الحيوية الخشبية من الغابات ، مثل أشجار الصنوبر المتضخمة في سييرا ، ومن المناطق الزراعية مثل بساتين اللوز في الوادي الأوسط بكاليفورنيا ، يمكننا معالجة مشاكل متعددة في وقت واحد: حرائق الغابات الكارثية في الدول المعرضة للحرائق ، ومخاطر تلوث الهواء من الاحتراق المتحكم فيه قال داس ، زميل ما بعد الدكتوراه في JBEI و Sandia. علاوة على ذلك ، سنقلل بشكل كبير من كمية الكربون المضافة إلى الغلاف الجوي وخلق وظائف جديدة في صناعة الطاقة الحيوية.

يستخدم الإيثانول بالفعل كمادة مضافة لخفض الانبعاثات في البنزين التقليدي ، ويشكل عادة حوالي 10٪ من الغاز الذي نضخه في سياراتنا وشاحناتنا. تم تصميم بعض المركبات المتخصصة للعمل بالوقود بتركيبات إيثانول أعلى تصل إلى 83٪. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الإيثانول المتولد من الكتلة الحيوية النباتية كمكون لصنع وقود الديزل والوقود النفاث الأكثر تعقيدًا ، مما يساعد على إزالة الكربون من قطاعي الطيران والشحن الذي يصعب إمدادهما بالكهرباء. حاليًا ، المصدر الأكثر شيوعًا للإيثانول الحيوي هو حبات الذرة - وهي مادة نشوية يسهل تحليلها كيميائيًا ، ولكنها تتطلب الأرض والمياه والموارد الأخرى لإنتاجها.

تشير هذه الدراسات إلى أنه يمكن تفكيك الكتلة الحيوية الخشبية بكفاءة وتحويلها إلى وقود حيوي متقدم في عملية متكاملة ذات تكلفة تنافسية مع إيثانول الذرة القائم على النشا. يمكن أيضًا استخدام هذه التقنيات لإنتاج أنواع الوقود الحيوي "المنسدلة" المتطابقة كيميائيًا مع المركبات الموجودة بالفعل في البنزين والديزل.

تتمثل الخطوة التالية في هذا الجهد في تطوير وتصميم ونشر التكنولوجيا على نطاق تجريبي ، والذي يتم تعريفه على أنه عملية تقوم بتحويل طن واحد من الكتلة الحيوية يوميًا. تعمل فرق Berkeley Lab مع Aemetis ، وهي شركة متطورة للوقود المتجدد والكيمياء الحيوية مقرها في منطقة الخليج ، لتسويق التكنولوجيا وإطلاقها على نطاقات أكبر بمجرد اكتمال المرحلة التجريبية.

المصدر: https://envirotecmagazine.com/2021/04/16/streamlined-process-converts-woody-biomass-into-biofuel-says-berkeley-group/