Tweet
دراسة لاستخراج الطاقة الخضراء من الطحالب في الإمارات
تكشف دراسة الطاقة الخضراء المتجددة من الطحالب أغوار القاعدة التكنولوجية التي تستخدمها كمصدر لوقود المحركات والكريات المستخدمة للتدفئة، وأصبح الحصول على مصادر متجددة للطاقة المستدامة لتلبية الطلب العالمي المتزايد عليها حافزاً لتسريع جهود البحث في هذا المجال، ومنها، بحث "الطاقة الخضراء المتجددة من الطحالب"، الذي قام به د . يوسف الحايك من جامعة الإمارات .
تمكن الفريق البحثي من استخراج الطاقة المتجددة من منتجات الطحالب الغنية بالدهون، باعتبار أن هذه الطاقة مستدامة، ومتجددة وغير سامة، إضافة إلى كونها قابلة للتحلل، وفي ضوء هذه الدراسة تعكف شركة وطنية إماراتية في أبوظبي بالتعاون مع جهة حكومية على إنشاء محطات لإنتاج الوقود الحيوي من الطحالب الدقيقة، وقامت حكومة بتخصيص قطعة أرض لمصلحة الشركة، مساحتها مليون متر مربع لتنفيذ المرحلة الأولى من المشروع .
يقول الدكتور يوسف الحايك، الأستاذ في الهندسة الميكانيكية في جامعة الإمارات: "تأتي أهمية دراسة "الطاقة الخضراء المتجددة من الطحالب" من أن عجز وقود الديزل الحيوي المستخرج من المحاصيل الزيتية ونفايات زيت الطعام والدهون الحيوانية لا يمكنه سد الطلب على الوقود المستخدم في عمليات النقل، وتعتبر الطحالب الدقيقة المصدر الوحيد للوقود الحيوي المتجدد، والتي لها القدرة على تلبية الطلب العالمي على النوع المستخدم في النقل .
الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو إظهار إمكانية تطبيق طاقة الطحالب الخضراء في الدولة، من خلال إنتاج العديد من منتجات الطاقة التي تشمل النفط الخام الذي يمكن استخدامه في أجهزة الاحتراق الداخلي، والأفران المفتوحة، ودفع محركات الديزل من دون إجراء أي تعديلات عليها .
ويوضح الدكتور الحايك آلية إنتاج الديزل الحيوي من الطحالب الدقيقة، قائلا: "بعد تحديد واختيار السلالات ذات المحتوى الدهني العالي، والتي حصلنا عليها من جامعة تكساس ومركز أم القيوين للطحالب، قمنا بزراعتها في مفاعل حيوي، ثم وضعت في بركة مياه، تم بناؤها كمزرعة تجريبية بالقرب من مياه الصرف الصحي المعالجة، ويتم تزويد البركة بالمياه عن طريق وحدة معالجة مياه الصرف الصحي في مدينة العين، وكنا نقوم بتغذية الطحالب بمسحوق بذور بلح النخيل ومياه الصرف الصحي الخام وثاني أكسيد الكربون والسيليلوز، ويتم حصادها أسبوعياً، ومن أهم التجارب العملية التي قمت بها بالتعاون مع الدكتور محمد يونس من قسم الهندسة الميكانيكية، اختبار الوقود الحيوي المستخلص من الطحالب على أحد المحركات البحثية، وتبين لنا أن الوقود الحيوي يضاهي وقود الديزل من حيث أداء المحرك، غير أن الانبعاثات الضارة لوقود الديزل أقل" . ومن أهم التجارب أيضاً العملية التي قمنا بها لاختبار فعالية الديزل الحيوي، تشغيل إحدى حافلات الجامعة التي تستخدم في نقل الطلاب، وهذا يعني أن الطحالب الدقيقة ذات المحتوى الدهني العالي مصدر لوقود المحركات، كما تم اختبار أغشية الطحالب لاستخدامها ككريات للتدفئة .
ويضيف: "من أهم التقنيات المستخدمة للحفاظ على ظروف استنبات الطحالب، بعيداً عن عوامل التلوث بأي كائنات حية، استخدام أشعة فوق البنفسجية، وأشعة غاما ودرجات الحرارة المرتفعة، والماء مع الكلور والمضادات الحيوية، علماً بأن أوساط استنبات الطحالب تدعم نمو العديد من الفطريات والبكتيريا، والتي تنمو بمعدلات أسرع من الطحالب، ومثبطات النمو مثل المضادات الحيوية المختلفة، والتي تستخدم للحد من نمو هذه الفطريات والبكتيريا عادة ما تثبط أو تمنع نمو الطحالب، ولهذا قمنا بإعداد طريقة جديدة تستخدم حبيبات متناهية الدقة أساسها عنصر الفضة، للتحكم في نمو البكتريا أثناء زراعة الطحالب، والفضة توصف بكونها "تشل الحركة" لقدرتها على إبادة الجراثيم في التركيزات الدقيقة، ولديها إمكانات لمجموعة واسعة من التطبيقات الحيوية كعامل مضاد للفطريات والبكتيريا المقاومة للمضادات، وكمانع للعدوى وكعلاج للجروح ومضاد للالتهابات .
ويتحدث د . يوسف عن فكرة عمل البركة، قائلاً: "قمنا بإنشاء نظام بركة مفتوحة لنمو الطحالب، وهي مجار مائية بمساحة سطحية مقدارها 600 متراً مربعاً، وقمنا بتشييد بركتين بمساحة أصغر كل منهما ذات مساحة سطحية 12 متراً مربعاً، لتؤديا وظيفة المغذي للبركة الرئيسية وذلك باستخدام مياه الصرف الصحي كمصدر لتغذية الطحالب، وبعد استنبات أنواع الطحالب في بيئة نظيفة، نقلت إلى البركة الصغيرة للسماح لها باجتياز مراحل النمو الأساسية قبل نقلها إلى الأكبر، وهي تعمل آلياً، حيث يتم إدخال المغذيات إليها استناداً إلى تسجيل ورصد كثافة النمو، ويظل منسوب المياه ثابتاً في البركة للسماح بأقصى اختراق للشمس، ويحدث الاستخلاص آلياً عندما تصل كثافة الخلية إلى جرام واحد لكل لتر .
وعن آلية استخلاص الزيت من الطحالب الدقيقة، يضيف: "بعد جمع الطحالب، كنا نستخدم ثلاث طرق لفصل الطحالب عن المياه وهي الطرد المركزي والتجفيف والترشيح (الفلترة) ففي عملية الطرد المركزي، يتم استخدام أنابيب ذات حجم قدره 50 ملليلتر، ويوضع فيها خليط الطحالب والمياه، ثم توضع في جهاز الطرد المركزي، للحصول على رواسب منها بفعل قوة الطرد المركزي، وبعدها يتم تجفيف رواسب الطحالب التي حصلنا عليها، لإزالة الرطوبة، حتى تصبح صالحة لعملية استخلاص الزيت، وفي عملية التجفيف نستخدم حاويات لتجفيف الطحالب الدقيقة تحت الشمس، وفي عملية الترشيح (الفلترة) كنا نضع مرشحات ذات مسام يصل حجمها إلى ميكرون واحد أو أقل داخل البركة، لتجميع الطحالب ثم تجفيفها تهيئة لاستخلاص الزيت منها، وقد وجدنا أن الطريقة المجدية تجاريا هي استخدام عمليات الترشيح (الفلترة) والتجفيف للحصول على كتلة جافة من الطحالب" . وعن أهم التوصيات والنتائج التي خلصت إليها هذه الدراسة، يقول: "لدينا إمكانية كبيرة لاستخدام الطحالب الدقيقة كمصدر لوقود المحركات في العالم العربي والإمارات، حيث تمثل ظروفها البيئة المثالية لنموها من حيث توافر أشعة الشمس على مدار العام، ودرجة الحرارة المثلى مع توافر مساحات شاسعة من الأراضي غير المستغلة، إضافة إلى وجود كميات ضخمة من غاز ثاني أكسيد الكربون، والتي تنبعث مع غازات المداخن الخاصة بمحطات توليد الطاقة، وموارد هائلة من مياه الصرف الصحي الخام والمياه المالحة الناتجة من محطات التحلية .
ومن أهم نتائج هذه الدراسة أيضاً، تغذية الطحالب بمواد نفايات الكربون المختلفة والتي تشمل مياه الصرف الصحي وثاني أكسيد الكربون، ويمكننا تحويل الزيت المستخلص إلى ديزل حيوي، وهو يؤدي نسبياً عمل الديزل المستخلص من باطن الأرض .
