Categories
Uncategorized

إنتاج الديزل الحيوي بتكلفة اقتصادية منخفضة عبر تقنية مصرية جديدة

February 3, 2025 by ndznogmy

يبذل الباحثون جهودًا مكثّفة لإنتاج الديزل الحيوي بكفاءة عالية وجدوى اقتصادية معقولة، بالاعتماد على الموارد المحلية.

وفي هذا الإطار، توصلت باحثة مصرية إلى تقنية -اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- لإنتاج الديزل الحيوي بتكلفة منخفضة من أنواع مختلفة من زيوت الطهي المُستعملة في المنازل والمطاعم. 

وأوضحت عميدة معهد بحوث التكنولوجيا المتقدمة والمواد الجديدة بمدينة الأبحاث العلمية والتطبيقات التكنولوجية، الأستاذة الدكتورة نهلة أحمد طه، أن هذه الأبحاث تأتي في في إطار تطبيق الإستراتيجية القومية للعلوم والتكنولوجيا 2030.

وتضم الإستراتيجية عددًا من المحاور المؤثّرة في مواجهة التغيرات المناخية، أبرزها محور الطاقة.

خفض الانبعاثات الكربونية

قالت الدكتورة نهلة طه، إنها اهتمت بدراسة إنتاج الديزل الحيوي (البيوديزل) تماشيًا مع الجهود المصرية المبذولة للتوسع في الطاقة النظيفة، وخفض الانبعاثات الكربونية.

وأضافت -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن الديزل (النفطي) يُعدّ الناقل العالمي الأساس للطاقة المُستعمَلة في المركبات والآلات، وكذلك في توليد الكهرباء. 

وتابعت أن نقص الموارد الأحفورية وزيادة الانبعاثات الكربونية دفعا الجهود نحو عمل العديد من الدراسات لاستغلال أحد أنواع الوقود البديل المتجدد، وهو الديزل الحيوي (البيوديزل).

واستطردت قائلة، إن الديزل الحيوي يُعدّ أحد البدائل التي قد تقلل من الاعتماد على الديزل الأحفوري؛ بسبب فوائده المختلفة مثل التحلل البيولوجي، وانخفاض انبعاثات الكربون، وانخفاض مستوى السمّية. 

إنتاج الديزل الحيوي بتكلفة اقتصادية منخفضة في تقنية مصرية جديدة

دراسة تجريبية

أجرت أستاذة النمذجة والمحاكاة الدكتورة نهلة طه العديد من الأبحاث لإنتاج الديزل الحيوي نُشرت في مجلات علمية دولية، أبرزها دراسة تجريبية ونظرية لتحسين إنتاج البيوديزل باستعمال محفّز أخضر يعتمد على مشتقات السليلوز.

وهدفت هذه الدراسة إلى تعزيز عملية إنتاج البيوديزل باستعمال محفز أخضر جديد، وحددت الباحثة المركّبات الناتجة باستعمال بيانات طيفية متنوعة، وقُيِّمَت هذه الجزيئات بصفتها محفزًا في عملية الإنتاج. 

ووصل إنتاج البيوديزل إلى 93% في حالة استعمال محفّز النحاس، بينما أعطى محفّز الأحماض الأمينية 96% . 

وللحصول على رؤية واضحة لخصائص المحفّزات، قاست الباحثة نشاط السطح ومحاكاة التفاعل الكيميائي باستعمال حساب الكم (HF). 

خفض التكلفة

تمخضت البيانات التي حُصِلَ عليها باستعمال المحفّز المُحضَّر عن خفض تكلفة إنتاج الديزل الحيوي من خلال تقليل الوقت المُستغرق في العملية الإنتاجية .

كما أجرت الباحثة دراسة أخرى لتحسين العوامل المؤثّرة في أسترة الزيوت المختلطة ذات النسبة العالية من الأحماض الدهنية الحرة لاستعمالها في إنتاج البيوديزل.

في هذه الدراسة جرى العمل على استعمال مصادر غير مكلفة للزيوت في إنتاج وقود البيوديزل؛ وذلك لتقليل تكلفة إنتاجه، وفي الوقت نفسه التخلص من الزيوت المستعملة بطريقة صديقة للبيئة.  

وحيث إن هذه الزيوت لديها مستويات عالية من الأحماض الدهنية الحرة، فقد جرى العمل على تقليلها بأسترة للحمض. 

ودُرِسَت العوامل الرئيسة التي تؤثّر في كفاءة التحويل للعملية مثل النسبة المولية (النسبة بين الكمية بالمول من الكحول إلى الكمية بالمول من الزيت)، وكمية المحفّز، ودرجة حرارة التفاعل، ونوع المحفّز، وسرعة التحريك، وفقًا لمدى التفاعل. 

وبلغت أفضل كفاءة تحويل حُصِل عليها 96.6% لنسبة مولية 6:1 عند درجة حرارة 60 درجة مئوية و2.5% لحمض الكبرتيتك (H2SO4)، وسرعة تحريك 300 دورة في الدقيقة. 

الديزل الحيوي

استعمال زيوت الطهي

استعملت الباحثة أنواعًا مختلفة من زيوت الطهي المُستعملة من المنازل والمطاعم لدراسة كفاءة التحويل لاستغلاله في إنتاج البيوديزل بتكلفة منخفضة.

ثم أجرت دراسة حركية للزيت النباتي المستعمل لعملية الأسترة، وتحويله إلى أستر لإنتاج البيوديزل.

في هذه الدراسة، طُوِّر نموذج رياضي يصف الحركية الكيميائية للتحويل إلى أستر للزيت المستعمل في إنتاج البيوديزل. 

واعتمد النموذج على الآلية العكسية لتفاعلات التحويل إلى أستر، ووصف التغيرات الديناميكية في تركيز الدهون الثلاثية والدهون الثنائية والأحادية والديزل الحيوي وإنتاج الجلسرين. 

وأُجري تحليل لمتغيرات العملية أظهر أن النتائج التجريبية تتناسب مع قانون الحركية من الدرجة الأولى للتفاعل الأمامي، وقانون الدرجة الثانية للتفاعل العكسي.

وأشارت النتائج إلى أن خطوة التحكم في المعدل يمكن أن تُعزى إلى تفاعل السطح، ويمكن تصوير عمليات الأسترة بشكل جيد من خلال الصيغة الحركية المحسوبة في نطاق الظروف التجريبية. 

كما لوحظ وجود ارتباط جيد جدًا بين محاكاة النموذج والبيانات التجريبية.

فوائد اقتصادية وبيئية

أوضحت الدكتورة نهلة طه -في تصريحاتها إلى منصة الطاقة المتخصصة- أنها استعملت صخور الفوسفات بصفتها عاملًا محفزًا في عملية إنتاج البيوديزل من زيوت القلي المُستعمَلة.

ويتميز استعمال المواد الخام للدهون الثلاثية من زيوت القلي المُستعملة بفوائد اقتصادية وبيئية. 

ولفتت الباحثة إلى أنها واجهت تحديًا في الاعتماد على المحفزات القلوية المتجانسة الشائعة الاستعمال مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، وهيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)؛ لأنها تكون صابونًا؛ ما يعوق عملية إنتاج البيوديزل؛ لذا لجأت إلى استعمال صخور الفوسفات (PR) بصفتها محفزًا صلبًا غير متجانس.

وأشارت الدكتورة نهلة إلى وجود صخور الفوسفات بكثرة في مصر، ويؤدي استعمالها إلى تكوين أكاسيد فلزات قلوية ترابية تعمل على تحسين أداء تفاعل عملية الأسترة. 

وقُيِّمَ أداء صخور الفوسفات من خلال مقارنتها بمحفّزات هيدروكسيد البوتاسيوم وأكسيد الكالسيوم في ظروف التشغيل نفسها. 

وتميزت صخور الفوسفات بالسهولة في عملية الفصل، مع الحصول على بيوديزل نقي وجلسرين.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

إقرأ: إنتاج الديزل الحيوي بتكلفة اقتصادية منخفضة عبر تقنية مصرية جديدة على منصة الطاقة