الطاقة
البيو-شار الجديد Pyroco يساعد على تقليل التلوث
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
طور مهندسون في جامعة RMIT فحمًا حيويًا منشطًا منخفض التكلفة مشتقًا من المواد الصلبة الحيوية وأطلقوا عليه اسم PYROCO. وقد يساعد الفحم الحيوي الجديد القطاع الصناعي على خفض التلوث وتحسين جودة الزيت الحيوي. كما يمكن أن يدعم المزيد من الابتكار في مجال التحلل الحراري التحفيزي المستدام. وفيما يلي أبرز ما ينبغي معرفته.
ما هي الزيوت الحيوية وكيف يتم إنتاجها؟
الزيوت الحيوية هي مجال متنامٍ داخل سوق الطاقة المتجددة. هذه التقنية موجودة منذ عدة عقود. ومع ذلك، فإن التطورات الأخيرة جعلت إنتاج الزيوت الحيوية أكثر استدامة وأقل تكلفة.
تصنع الزيوت الحيوية من النفايات العضوية، التي غالبًا ما تكون غنية بالأكسجين. ومن الجدير بالذكر أن عملية حرارية كيميائية تُدعى التحلل الحراري تُستخدم عادةً لإنشاء الزيوت الحيوية. تساعد هذه العملية على تحطيم المركبات المعقدة مثل الأحماض والكحوليات والكيتونات.
فهم التحلل الحراري في إنتاج الوقود الحيوي
يتطلب التحلل الحراري تسخين الكتلة الحيوية إلى أكثر من 500 درجة مع إزالة الأكسجين من المادة. يساعد هذا الإجراء على تحطيم البوليمرات بسرعة. ومن الجدير بالذكر أن التحلل الحراري يختلف عن الاحتراق لأنه يزيل الأكسجين من المعادلة.
تاريخ التحلل الحراري: من الفحم النباتي إلى البيو-شار
من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن التحلل الحراري عملية استخدمها الإنسان منذ قرون. استخدمتها الثقافات القديمة لإنشاء الفحم النباتي وتحميص القهوة. وتعود بعض السجلات إلى المصريين القدماء الذين استخدموا التحلل الحراري في عملية التحنيط للمومياوات.
تحديات التحلل الحراري: الانبعاثات، استهلاك الطاقة، والسلامة
هناك عدة قضايا يجب على أنظمة التحلل الحراري الحديثة التعامل معها لتحقيق عمليات أكثر استدامة. أولاً، انبعاثات الغازات ضارة بالبيئة. لا تساعد كثيرًا في منع نوع واحد من التلوث، بل تخلق مشكلة أخرى.
بالإضافة إلى ذلك، هناك متطلبات طاقة عالية. بدء حريق قادر على تفكيك البوليمرات يتطلب وقتًا وطاقة. كما أن هناك مخاطر متأصلة مرتبطة بالحفاظ على فصل النار عن الأكسجين. في بعض الحالات، قد يؤدي التعرض المفاجئ للأكسجين إلى احتراق غير مقصود للمادة العضوية.
ما هو البيو-شار؟ الفوائد، التركيب، والاستخدامات
البيو-شار هو المنتج الثانوي لعملية التحلل الحراري للكتلة الحيوية. تركيبه الكيميائي بسيط إلى حد ما، حيث يتكون أساسًا من الكربون والرماد، مما يمنحه خصائص فريدة. أولاً، لأنه مصنوع من جميع المواد العضوية، يُقصد به أن يُدفن في التربة بدلاً من حرقه. ومن الجدير بالذكر أن بعض المصادر الرئيسية للبيو-شار تشمل الروث، نوى الفواكه، الأغصان، نفايات الغابات، بقايا الطعام، وغيرها الكثير.
يقدم البيو-شار العديد من الفوائد للقطاع الزراعي. يُنظر إليه من قبل الكثيرين كإضافة قوية للأسمدة. عندما يُدفن، يوفر البيو-شار احتفاظًا عاليًا بالمغذيات والمياه. بالإضافة إلى ذلك، يحسن خصوبة التربة لفترة أطول مقارنة بالأسمدة التقليدية وحدها.
PYROCO: محفز بيولوجي مبتكر من جامعة RMIT
الدراسة “دور المحفز الكربوني في تحسين أبخرة التحلل الحراري للكتلة الحيوية المستهلكة من شجرة الأوكالبتوس nicholii: نحو إنتاج الفينولات المستدامة“,1 المنشورة في مجلة Renewable Energy، تتحدى الفرضية القائلة بأن البيو-شار يُستخدم بشكل أفضل للأغراض الزراعية. إنها تقدم طريقة جديدة لاستخدام البيو-شار كمحفز، حيث يقلل عند استخدامه مع بخار البارافين من الطاقة المطلوبة لإجراء عملية التحلل الحراري.
المصدر – جامعة RMIT
يُظهر المهندس كيف يمكن لبيو-شار الخاص بهم استهداف كل من الفينولات والوظائف الهيدروكربونية. على وجه التحديد، تستخدم الدراسة الكتلة الحيوية من شجرة الصفصاف النعناعي (Eucalyptus nicholii). هذه النبتة الأسترالية الأصلية تنتج كمية كبيرة من المواد الأولية، مما يجعلها حلاً مثاليًا للتجارب.
كجزء من هذه الدراسة، أجرى المهندسون نظرة متعمقة على تأثير البيو-شار المفعّل المستخلص من المخلفات الحيوية على تحلل حراري للكتلة الحيوية المستهلكة من شجرة Eucalyptus nicholii وتركيب الزيت الحيوي الناتج.
تحويل النفايات العضوية إلى زيت حيوي متجدد
كخطوة أولى في التجربة، تم جمع المواد الأولية من شجرة الصفصاف النعناعي من إحدى مزارع الباحثين المحلية. ومن الجدير بالذكر أن المواد الأولية حافظت على طازجتها قبل إرسالها مباشرة إلى عملية التقطير بالبخار. أدت هذه الخطوة إلى تكوين رواسب صلبة تم إرسالها بعد ذلك إلى الفرن.
تم تسخين الرواسب إلى 105 درجة مئوية طوال الليل. تُزيل هذه الخطوة أي رطوبة متبقية من المادة. بعد ذلك، قام الفريق بترشيح المادة إلى حجم جسيمات يتراوح بين 100–300 ميكرومتر. تم اختبار هذه المادة النهائية مقابل البدائل المتاحة تجاريًا.
لاحظ المهندسون أن التركيب تغير إلى مزيج من الفينولات (69.7٪) والهيدروكربونات (13.7٪). تشير هذه البيانات إلى أن العملية الجديدة حسّنت بشكل كبير انتقائية الفينولات والهيدروكربونات في الزيت الحيوي.
بهذه الطريقة، تساعد الأبحاث المجتمع على فهم أفضل لكيفية تحسين انتقائية الفينولات والهيدروكربونات يعزز تأثير المحفزات الكربونية على خصائص الزيت الحيوي وطاقة التنشيط.
كيف اختبرت جامعة RMIT محفز البيو-شار PYROCO
أجرى المهندسون عدة اختبارات لضمان دقة دراستهم. بدأ الفريق بإنشاء تحلل حراري تحفيزي في مفاعل أنبوبي من الكوارتز بأبعاد 27 مم × 680 مم وفرن كاربوليت. تم استخدام شبكة سيراميك ذات مسامية 3 (16–40 ميكرومتر) كلوحة توزيع للغاز. وُضعت هذه اللوحة على بعد 320 مم فقط فوق قاع المفاعل قبل تطبيق الحرارة.
أظهر المفاعل بعض النتائج المثيرة للاهتمام. أولاً، لاحظ المهندسون أنهم قادرون على تقليل التلوث الكيميائي أثناء التحلل الحراري باستخدام استراتيجيتهم المتقدمة. تُزيل هذه الطريقة المواد الكيميائية ذات الانبعاثات العالية وتستبدلها ببيو-شار منخفض الانبعاثات.
بالإضافة إلى ذلك، أظهر الفريق أن المحفزات الكربونية تلعب دورًا حيويًا في عائد الزيت الحيوي. جزء من هذه الفعالية يعود إلى كيفية مساعدة البيو-شار الجديد في تسهيل تفاعلات نزع الأكسجين وإزالة مجموعة الكربوكسيل المطلوبة.
كيف يقلل PYROCO من الانبعاثات ويحسن جودة الزيت الحيوي
هناك العديد من الفوائد التي تجلبها دراسة التحلل الحراري إلى السوق. الميزة الرئيسية هي أنها توفر بديلًا أخضرًا قيمًا للوضع الحالي. يمكن استخدام هذه العملية للمساعدة في إزالة المواد الكيميائية غير المرغوب فيها وغيرها من الملوثات من مجموعة متنوعة من المواقع.
يُعلن الفريق بالفعل أن التقنية يمكنها أن تدمر ما يصل إلى 99.99٪ من مركبات PFAs في المخلفات الحيوية. سيجعل ذلك المدافن أكثر أمانًا. بالإضافة إلى ذلك، من خلال تحويل هذه المادة إلى بيو-شار خالٍ من PFAs، يفتح ذلك الباب أمام عدة سيناريوهات استخدام تتماشى مع أهداف الحكومات العالمية للوصول إلى صافي انبعاثات كربونية صفرية.
استخدامات عملية لـ PYROCO وخطط التسويق
هناك عدة تطبيقات عملية لهذه التقنية. أولاً، توفر طريقة مستدامة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون عن طريق استبدال المنتجات ذات الانبعاثات العالية. إليك بعض التطبيقات العملية الأخرى التي قد تُحدث تأثيرًا إيجابيًا على الاقتصاد.
صناعي
قد يصبح البيو-شار المحسن عنصرًا حيويًا في سلسلة الإمداد المستدامة للزيوت الحيوية. بالفعل، تُعد هذه المواد أساسية في إنتاج مواد كيميائية مثل الراتنجات، والزيوت التشحيمية، والإضافات. يمكن لهذه الدراسة أن تساعد في خفض التكاليف وتحسين الإنتاجية في القطاع الصناعي.
يستخدم هذا السوق البيو-شار كمحفز قيم في عمليات صناعية أكثر تعقيدًا. وبالتالي، فإن خفض تكلفة البيو-شار وتحسين جودته قد يؤدي إلى عوائد أعلى.
أفاد المهندسون أن بحثهم جاهز للإنتاج. وهم يبحثون حاليًا عن طرق لجعل التقنية جاهزة للتسويق على نطاق تجاري. بالإضافة إلى ذلك، عند النظر إلى الجوانب المالية للسوق، يمكنك ملاحظة أن البيو-شار من المتوقع أن يصل إلى إمكانات سوق عالمية تبلغ 3.3 مليار دولار بحلول العام المقبل. كل هذه العوامل تشير إلى تنفيذ سريع لهذه التقنية في الأشهر والسنوات القادمة.
من طور PYROCO؟ تعرف على فريق البحث
قادت جامعة RMIT دراسة Pyroco. عملت عن كثب مع مهندسين من South East Water، Intelligent Water Networks، ومعهد البترول الهندي. على وجه التحديد، يذكر التقرير رامانديب كور، بهفيا ب. كريشنا، نيميشا راثناياك، ثالادا بهاسكار، وكالبيت شاه كالمساهمين الرئيسيين.
ومن المثير للإعجاب أن دراسة Pyroco حصلت على تمويل من منحة بقيمة 3 ملايين دولار من الحكومة الأسترالية. سيُخصص هذا التمويل لمصنع ترشيح مياه سيستخدم النظام لتحويل مياه الصرف المعالجة (المخلفات الحيوية) إلى منتج غني بالكربون يُدعى بيو-شار.
تسليط الضوء على السهم: شركة كيميائية تستحق المتابعة
قطاع الوقود الحيوي في تزايد، حيث يسعى المزيد من المصنعين إلى إنشاء بدائل مستدامة للأنظمة الصناعية الحيوية المستخدمة اليوم. تستخدم هذه الشركات عمليات قديمة مثل التحلل الحراري، مقترنة بتقنية متقدمة، لإنشاء بدائل أنظف وأكثر فاعلية. إليك شركة لا تزال تحمل روح الريادة في السوق.
Olin Corporation
دخلت Olin Corporation (OLN ) السوق في عام 1892. هذه الشركة الأمريكية المتخصصة في المواد الكيميائية نمت لتصبح خيارًا أسهمًا موثوقًا. تعمل الشركة في 3 أسواق تحت العلامات التجارية Chlor Alkali Products و Vinyls و Winchester. الأخيرة هي التي ربما سمعت عنها بالفعل بسبب تاريخها الطويل في قطاع الأسلحة.
OLN مخطط السعر
توفر قطاعات Chlor Alkali Products و Vinyls مجموعة متنوعة من المنتجات، بما في ذلك البركلورإيثيلين، حمض الهيدروكلوريك، مونومرات فينيل كلوريد، كلور الميثيل، كلور الميثيلين، الكلوروفورم، رباعي كلور الكربون، والهيدروجين. تمتلك الشركة قاعدة عملاء واسعة تشمل عملاء في جميع أنحاء الولايات المتحدة، أوروبا، آسيا والمحيط الهادئ، أمريكا اللاتينية، وكندا.
آخر المستجدات حول Olin Corporation
Pyroco – جعل التحلل الحراري أكثر تكلفة معقولة قد يحسن الحياة لملايين
عند التعمق في مدى انتشار التحلل الحراري في مجموعة متنوعة من المهام الصناعية، يمكنك أن ترى كيف يمكن لهذا التطور أن يساعد في خفض التكاليف وتحسين الاستدامة بطريقة كبيرة. وبالتالي، يستحق فريق المهندسين هذا الثناء على ابتكاره وإصراره. الآن، يسعى الفريق إلى توسيع عمليتهم لتحقيق تأثير حقيقي.
تعرف على تقنيات الطاقة الأخرى هنا.
الدراسات المشار إليها:
1. Kaur, R., Krishna, B. B., Rathnayake, N., Bhaskar, T., & Shah, K. (2024). دور المحفز الكربوني في تحسين أبخرة التحلل الحراري للكتلة الحيوية المستهلكة من شجرة الأوكالبتوس nicholii: نحو إنتاج الفينولات المستدامة. Renewable Energy, 214, 1239–1250. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.01.180 باللغة العربية.
