Bioethanol Production from Agricultural Wastes in Iran/ar

خلاصة

يدفع الارتفاع الكبير في الطلب على الطاقة في هذا القرن البشر إلى استخراج الوقود من مصادر جديدة. وتُعدّ الطاقات المتجددة، مثل الوقود الحيوي، من أبرز الخيارات لتقليل اعتماد الدول على الوقود الأحفوري. ويُسهم استخدام الوقود الحيوي في حماية الدول من تقلبات أسعار النفط، وتلوث الهواء، ونضوب الوقود الأحفوري. ومن بين مخاطر استخدام الوقود الأحفوري، يُعدّ تلوث الهواء الخارجي، الذي يتسبب في أكثر من 4.2 مليون حالة وفاة سنويًا، دافعًا قويًا للبحث عن بدائل للوقود. ومن بين أنواع الوقود الحيوي المختلفة، يُعدّ الإيثانول الحيوي الأكثر شيوعًا نظرًا لتنوع مصادره وإمكانية مزجه مع الوقود الأحفوري في المركبات التجارية. ورغم أن محتواه من الطاقة أقل من البنزين، إلا أن رقم الأوكتان فيه أعلى، مما يحمي المحرك من الاحتراق غير المنتظم تحت الضغط العالي. علاوة على ذلك، يُسهم ارتفاع نسبة الأكسجين فيه، بالإضافة إلى نواتج احتراقه غير السامة، في تقليل تلوث الهواء.

يُعدّ استخلاص الوقود من مخلفات المحاصيل أو كمنتج ثانوي أثناء معالجة المنتجات الزراعية وسيلة واعدة لتحقيق تنمية مستدامة للطاقة. وتُهدر هذه المخلفات على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم خلال عمليات الحصاد والتعبئة والنقل. وفي العديد من البلدان، تُشكّل المخلفات الزراعية كميات كبيرة. ومع ذلك، يُستخدم معظمها كعلف للحيوانات أو سماد عشبي دون إضافة أي قيمة مفيدة. وعلى الرغم من موقعها في منطقة قاحلة، تُنتج إيران كميات كبيرة من الحمضيات والحبوب والخضراوات. وتبقى مخلفات المنتجات الزراعية، وخاصة تلك التي تتخلص منها صناعات تجهيز الأغذية، مثل مصانع عصائر الفاكهة، غير مستغلة. وتبحث هذه الدراسة التجريبية إمكانية استخلاص الوقود الحيوي من هذه المخلفات.

تم اختيار ست عينات من المنتجات الزراعية الوفيرة في إيران: قصب السكر، والعنب، والبطاطس، وقشر البرتقال، والتمر، والتوت. خضعت هذه العينات لعمليات المعالجة الأولية، والتحلل المائي، والتخمير، ثم وُجّه العصير المستخلص إلى جهاز التقطير لإنتاج الإيثانول الحيوي. ولتقييم نقاء العصير المقطر، أُجري اختبار كروماتوغرافيا الغاز. وقد أظهرت النتائج أن التمر والتوت ينتجان ما يصل إلى 29.5 و23 مل من الإيثانول لكل 100 غرام من المخلفات الجافة على التوالي، مما يجعلهما من أكثر المنتجات الزراعية كفاءة. يوضح الشكل أدناه كمية الإيثانول الحيوي المستخلص من كل نوع من أنواع المخلفات الستة.

تُعدّ مخلفات المنتجات الزراعية، التي تتراكم بكميات كبيرة في العديد من البلدان نتيجةً لانتشار صناعات تجهيز الأغذية، مصدرًا واعدًا للطاقة. ويُعتبر الإيثانول الحيوي وقودًا مناسبًا للسيارات، سواءً كان نقيًا أو مخلوطًا. ويمكن إنتاجه من المخلفات الزراعية، كما دُرِسَ تجريبيًا في هذه الدراسة في إيران. جُمِعَت عينات من العديد من المنتجات في إيران، بما في ذلك قصب السكر والبطاطس والتمر والعنب وقشر البرتقال والتوت، وطُبِّقَت عليها عمليات المعالجة المسبقة والتحلل المائي والتخمير. بُخِّرَ العصير المستخلص وكُثِّفَ في جهاز التقطير للحصول على الإيثانول الحيوي. أظهرت جميع العينات نسبة مقبولة من الإيثانول. وقد تبيّن أن تمر البوشهر (29.5 مل من الإيثانول لكل 100 غرام من المخلفات الجافة)، وتمر الجروفت (27 مل من الإيثانول لكل 100 غرام من المخلفات الجافة)، والتوت (23 مل من الإيثانول لكل 100 غرام من المخلفات الجافة) هي المنتجات الأكثر كفاءة. ينبغي تحسين إنتاج الإيثانول الحيوي من خلال تحسين معايير عمليات المعالجة الأولية والتخمير، وهو ما يمكن أن يكون موضوعًا لدراسات مستقبلية. كما يمكن النظر في استخدام أنواع أخرى من عمليات التخمير، مثل استخدام الأحماض العضوية كحمض الفورميك، وحمض الأسيتيك، وحمض الماليك، وحمض الستريك، وحمض الطرطريك، كإضافة قيّمة إلى العمل الحالي في الدراسات المستقبلية. علاوة على ذلك، يمكن دراسة العديد من المخلفات الزراعية الأخرى، مثل سيقان الحبوب، كمصدر لإنتاج الإيثانول الحيوي في إيران. وقد أظهرت الدراسة الحالية ضرورة إنشاء وتطوير صناعات الوقود الحيوي في إيران، بما يضمن توفير الطاقة والحد من تلوث الهواء. ويمكن أن يكون هذا المشروع مربحًا ومفيدًا لجميع المستثمرين في هذا القطاع.

• طاهرزاده فيني ، أ.، وفتاحي، أ.، " إنتاج الإيثانول الحيوي من النفايات: دراسة تقييمية تجريبية لإيران "، مجلة الطاقة المتجددة والبيئة، المجلد 8، العدد 3، (2021)، 86-93. https://doi.org/10.30501/jree.2021.255487.1156