مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية: 5 مجالات لأمن الطاقة

يشكّل مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية أحد أكثر المسارات الواعدة لتحقيق الاستدامة والتحول نحو الاقتصاد الدائري، مدفوعًا بـ 3 محركات استراتيجية رئيسية تتمثل في الاقتصاد الدائري، وأمن الطاقة، وتحقيق الحياد الكربوني.

ومع تصاعد تحديات التغير المناخي، وارتفاع تكاليف الطاقة التقليدية، وتزايد الضغوط الدولية لخفض الانبعاثات الكربونية، لم يعد مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية يقتصر على معالجة النفايات العضوية، بل أصبح مورد طاقة متجدد قادرًا على خفض الانبعاثات بنسبة تصل إلى 80% عند استخدامه في قطاعات مثل النقل والصناعة الثقيلة.

ويعكس هذا التحول إدراكًا متزايدًا لأهمية استغلال المخلفات العضوية كأصول اقتصادية، حيث تتيح تقنيات إنتاج الغاز الحيوي تحويل النفايات من عبء بيئي إلى مصدر طاقة محلي يدعم أمن الإمدادات ويحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد، وهو ما يؤكد أهمية مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية كخيار استراتيجي لدعم التنمية المستدامة.

كما ساهم التطور التكنولوجي في رفع كفاءة هذه الصناعة، سواء عبر تحسين عمليات التخمير أو إنتاج الميثان الحيوي بنسبة نقاء تتجاوز 97%، ما يسمح بضخه مباشرة في شبكات الغاز الطبيعي واستخدامه على نطاق صناعي واسع، وهو ما يعزز مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية في جميع القطاعات الحيوية.

وفي ظل هذا الزخم العالمي نحو سياسات الحياد الكربوني، بات الاستثمار في مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية خيارًا استراتيجيًا لا يقتصر على البعد البيئي فحسب، بل يمتد ليشمل أبعادًا اقتصادية وتنموية، عبر خفض تكاليف الطاقة، وتحقيق قيمة مضافة للنفايات، وخلق فرص عمل خضراء، مما يرسخ مكانة مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية كأحد أعمدة مزيج الطاقة المستدام في العقود المقبلة.

جدول المحتويات

مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية

تتضافر عدة عوامل لجعل مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية تنمو بشكل متزايد في العقد القادم وذلك مدعوما بعدة عوامل

المحركات الرئيسية لمستقبل الغاز الحيوي

الاقتصاد الدائري: بدلاً من رمي النفايات في المكبات (التي تنتج غاز الميثان الضار بالبيئة)، يتم تحويلها إلى طاقة ومسمدات عضوية عالية الجودة (Digestate).
أمن الطاقة: يساعد الدول على تقليل الاعتماد على استيراد الغاز الطبيعي من خلال إنتاج طاقة محلية من مصادر متجددة.
حياد الكربون: يعتبر الغاز الحيوي طاقة “محايدة كربونياً” لأن الكربون المنبعث منه هو نفس الكربون الذي امتصه النبات أثناء نموه.

الابتكارات التقنية الحديثة لمستقبل الغاز الحيوي

شهدت تكنولوجيا إنتاج الغاز الحيوي قفزات نوعية ستشكل مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية :

التخمير المشترك (Co-digestion): خلط أنواع مختلفة من النفايات (مثل مخلفات المدن مع مخلفات المزارع) لزيادة كفاءة الإنتاج وكمية الميثان.
تقنيات احتجاز الكربون (CCUS): استخدام ثاني أكسيد الكربون الناتج من عملية التحلل وتحويله إلى وقود حيوي سائل أو استخدامه في الصوبات الزراعية.
إنتاج الهيدروجين الأخضر: تجرى أبحاث متقدمة لتحويل الميثان الحيوي إلى هيدروجين عبر عملية “إصلاح الميثان بالبخار”، ولكن بطريقة مستدامة تماماً.

التطبيقات الصناعية للغاز الحيوي

تتجاوز استخدامات الغاز الحيوي مجرد المطباخ المنزلية، لتشمل قطاعات صناعية ضخمة تدعم مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية:

1. توليد الطاقة الكهربائية والحرارية (CHP)

تستخدم المصانع أنظمة التوليد المشترك (Combined Heat and Power)، حيث يتم حرق الغاز الحيوي في محركات احتراق داخلي لإنتاج:

الكهرباء: لتشغيل المعدات الصناعية أو بيعها للشبكة القومية.
الحرارة: الناتجة عن المحرك تُستخدم في عمليات التسخين الصناعي أو تدفئة الصوبات الزراعية.

2. إنتاج الميثان الحيوي (Biomethane)

عن طريق عملية “الترقية” (Upgrading)، يتم فصل ثاني أكسيد الكربون والشوائب من الغاز الحيوي للحصول على ميثان نقي بنسبة تزيد عن 97% ويتم ضخه في شبكات الغاز الطبيعي الوطنية لاستخدامه كوقود للمصانع والمنازل.

3. وقود للنقل الثقيل

يعتبر الميثان الحيوي المضغوط (Bio-CNG) أو المسال (Bio-LNG) بديلاً ممتازاً للديزل في الشاحنات والحافلات، مما يقلل من الانبعاثات الكربونية بنسبة تصل إلى 80%.

4. الصناعات الكيميائية

يُستخدم الغاز الحيوي كمادة خام (Feedstock) لإنتاج الهيدروجين الأخضر أو الميثانول، وهي مواد أساسية في العديد من الصناعات الكيميائية والتحويلية.

5. إنتاج الأسمدة العضوية (Digestate)

بقايا عملية التخمير ليست نفايات، بل هي سماد عضوي سائل وصلب غني بالنيتروجين والفسفور، ويُباع تجارياً كبديل للأسمدة الكيميائية في القطاع الزراعي الصناعي.

المزايا الاقتصادية للتطبيقات الصناعية للغاز الحيوي

لا يقتصر بشائر مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية واستخداماتة لكونه وقوداً فقط ، بل هي منظومة اقتصادية متكاملة تساهم في خفض التكاليف وتحقيق أرباح مستدامة :

إنتاج طاقة منخفضة التكلفة: يوفر الغاز الحيوي مصدراً محلياً للكهرباء والحرارة، مما يقلل من اعتماد المصانع والمزارع على شبكات الطاقة الحكومية المرتفعة التكلفة.
إنتاج الأسمدة العضوية : المادة المتبقية بعد إنتاج الغاز (Digestate) تُعد سماداً عضوياً عالي الجودة غنياً بالنيتروجين والفوسفور، مما يوفر على المزارعين مبالغ ضخمة كانت تُنفق على الأسمدة الكيميائية.
خلق فرص عمل خضراء: تتطلب هذه الصناعة عمالة في مجالات الجمع، النقل، تشغيل المحطات، والصيانة، مما يساهم في تنمية المناطق الريفية بشكل خاص.
تقليل تكاليف إدارة النفايات: بدلاً من دفع مبالغ للتخلص من النفايات في المكبات، تصبح هذه النفايات “مواداً خاماً” تُباع لمحطات الطاقة.
دعم الأمن القومي للطاقة: يقلل من استيراد الغاز الطبيعي والوقود الأحفوري، مما يوفر العملة الصعبة للدول.

2. المزايا البيئية للتطبيقات الصناعية للغاز الحيوي

يعتبر مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية حليفاً رئيسياً واعداً في مكافحة التغير المناخي وحماية النظام البيئي:

الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة: غاز الميثان الناتج عن تحلل النفايات في الهواء الطلق أقوى بـ 25 مرة من ثاني أكسيد الكربون في احتباس الحرارة. محطات الغاز الحيوي تلتقط هذا الميثان وتستخدمه بدلاً من تركه يلوث الغلاف الجوي.
الإدارة المستدامة للنفايات: تمنع تراكم المخلفات العضوية التي قد تتسبب في تلوث المياه الجوفية أو انتشار الروائح الكريهة والحشرات والأمراض.
الحفاظ على صحة التربة: استخدام السماد العضوي الناتج عن العملية بدلاً من الأسمدة الكيميائية يحسن من بنية التربة ويزيد من قدرتها على الاحتفاظ بالمياه، مما يقلل من التعرية.
تحقيق الاقتصاد الدائري (Circular Economy): تغلق هذه الصناعة حلقة الاستهلاك؛ فالمخلفات الناتجة عن الغذاء تعود للأرض كسماد لإنتاج غذاء جديد، والطاقة الناتجة تشغل المعدات.

ختاماً، يواجه مستقبل الغاز الحيوي وتطبيقاته الصناعية تحديات عديدة؛ منها التكاليف الاستثمارية الأولية المرتفعة لبناء المحطات، والحاجة إلى شبكات فعالة لتجميع النفايات. ومع التوجه العالمي المتزايد نحو «الحياد الكربوني»، أصبح الاستثمار في الغاز الحيوي ضرورة استراتيجية لا غنى عنها لتحقيق الصناعة المستدامة.