أعلنت شركة ناشئة فى ولاية كاليفورنيا أنها توصلت إلى طريقة أقل تكلفة لتحويل أحد أكثر المخلفات الزراعية إهمالا إلى وقود طيران مستدام، فى خطوة قد تفتح مسارا جديدا أمام شركات الطيران الساعية إلى تحقيق أهداف خفض الانبعاثات.
وكشفت شركة "سيركولاريتى فيولز" عن نجاح ما وصفته بأنه أول مشروع متكامل فى العالم لتحويل الغاز الحيوى الزراعى الخام إلى وقود طيران مستدام، واستمر المشروع التجريبى لمدة 6 أشهر، حيث جرى تحويل الغاز الغنى بالميثان الناتج عن هضم روث الأبقار فى إحدى مزارع الألبان بولاية كاليفورنيا إلى وقود طائرات يطابق معايير الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) الخاصة بالطيران التجارى، بحسب interesting engineering.
وأكدت الشركة أن هذا الإنجاز قد يسهم فى إعادة تشكيل الجوانب الاقتصادية لإنتاج الوقود، مشيرة إلى أن تكلفة المصانع التجارية المعتمدة على تقنيتها قد تصل إلى نحو خُمس تكلفة المنشآت المماثلة التى يجرى تطويرها حاليا فى أوروبا.
تحويل الغاز الحيوي من روث الأبقار إلى وقود طائرات
تجربة ميدانية داخل مزرعة ألبان
أُجريت التجربة فى مزرعة ألبان تقع بالقرب من مدينة ماديرا بولاية كاليفورنيا، وتضم أكثر من 5000 رأس من الماشية، وكما هو الحال فى العديد من المزارع الأمريكية، تنتج هذه المزرعة الغاز الحيوى من خلال وحدات هضم السماد، إلا أن جزءا كبيرا من هذا الغاز غالبا ما يُهدر أو يُطلق مباشرة إلى الغلاف الجوى.
واعتمد نظام شركة سيركولاريتى على تحويل هذا التدفق من المخلفات مباشرة إلى وقود طائرات داخل موقع المزرعة، وذكرت الشركة أن النظام التجريبى عمل بشكل متواصل لآلاف الساعات مستخدما غازا حيويا غير معالج يتكون من نحو 65% من الميثان و35% من ثانى أكسيد الكربون.
وأسفرت العملية عن إنتاج وقود طائرات جاهز يمكن مزجه مع وقود الطائرات التقليدى (Jet-A) بنسبة تصل إلى 50%، ويعتمد النظام على مفاعلين معياريين مخصصين للتشغيل الموزع، حيث يتولى مفاعل الإصلاح الثنائى الكهربائى تحويل الغاز الخام إلى غاز اصطناعى، بينما يقوم مفاعل فيشر-تروبش صغير الحجم بتحويله إلى هيدروكربونات سائلة مناسبة للاستخدام فى قطاع الطيران.
وأوضحت الشركة أن وحدة الإصلاح الخاصة بها حققت خلال الاختبارات معدلات تحويل للميثان تجاوزت 98%، فيما تخطت معدلات تحويل ثانى أكسيد الكربون نسبة 90%.
وقود طيران مستدام بتكلفة أقل
لا يزال وقود الطيران المستدام يعانى من محدودية الإنتاج عالميا، إذ لا يغطى الإنتاج الحالى سوى أقل من 1% من إجمالى الطلب العالمى، ويعتمد الجزء الأكبر من هذا الوقود حاليا على زيت الطهى المستعمل كمادة أولية.
ويرى منتقدون أن محدودية الإمدادات والاعتماد على الاستيراد يحدان من قدرة هذه المصادر على التوسع مستقبلا، بينما تواجه تقنيات أخرى مثل تحويل الكهرباء إلى وقود سائل تحديات اقتصادية مرتبطة بارتفاع تكاليف الطاقة.
وفى المقابل، تعتقد شركة سيركولاريتى أن الغاز الحيوى الزراعى يمثل خيارا أكثر جدوى، وتتوقع الشركة أن تنخفض تكلفة المنشآت التجارية إلى أقل من 100 ألف دولار أمريكى لكل برميل يوميا من الطاقة الإنتاجية المركبة، وهو ما قد يجعل وقود الطائرات المستدام المستخرج من مخلفات الألبان قادرا على منافسة أسعار وقود الطائرات الأحفورى بشكل مباشر.
وقال الدكتور ستيفن بيتون، مؤسس شركة سيركولاريتى فيولز ورئيسها التنفيذى، أن التحدى الأكبر لم يكن تصميم محطة نظرية قادرة على إنتاج وقود طائرات مستدام، بل إثبات إمكانية إنتاجه بصورة مستمرة من الغاز الحيوى الحقيقى وبتكلفة اقتصادية مجدية، وأضاف أن الشركة تمكنت من إثبات فعالية التقنية باستخدام مواد خام حقيقية من مزرعة ألبان حقيقية.
إمكانات بيئية وخطط للتوسع
أظهرت دراسة داخلية لتحليل دورة حياة الوقود أجرتها شركة سيركولاريتى أن هذا الوقود قد يحقق كثافة كربونية سالبة تبلغ 350.7 غراما من مكافئ ثانى أكسيد الكربون لكل ميغا جول، وفقا للإطار التنظيمى المعتمد فى ولاية كاليفورنيا.
ويعود هذا الأداء البيئى إلى احتجاز غاز الميثان الذى كان من الممكن أن يتسرب إلى الغلاف الجوى، علما بأن الميثان يمتلك قدرة أكبر بكثير على احتجاز الحرارة مقارنة بثانى أكسيد الكربون خلال الفترات الزمنية القصيرة.
من جانبه، قال كريج هارتمان من شركة هارتمان للهندسة أن مزارع الألبان افتقرت لسنوات طويلة إلى وسائل عملية تتيح الاستفادة الاقتصادية من الغاز الحيوى دون الحاجة إلى استثمارات ضخمة فى البنية التحتية الخاصة بتنقية الغاز، وأضاف أن شركة سيركولاريتى تعد أول جهة يراها تنقل الغاز الحيوى الخام مباشرة من وحدة التخمير وتحوله فى الموقع إلى وقود طائرات جاهز للاستخدام.
وبعد نجاح المرحلة التجريبية، تخطط شركة سيركولاريتى لبدء إنشاء أول منشأة تجارية لها خلال عام 2027، مع التركيز على مناطق الألبان والزراعة فى مختلف أنحاء الولايات المتحدة، إلى جانب دراسة فرص التوسع فى أمريكا اللاتينية وأوروبا.
