إستخراج النفط من الأشجار الميتة

دمرت خنفساء الصنوبر الجبلي، أكثر من 40 مليون فدان من الغابات فى غربى الولايات المتحدة، التي تتناثر فيها أشجار الصنوبريات المتروكة ميتة دون استفادة منها.

تدخل الخنافس نوع من الفطريات تمنع المياه والعناصر الغذائية الذائبة فيه من الانتقال داخل الشجرة. كما تضع الخنافس أيضاً بيضها تحت طبقة اللحاء وتساعد تغذية اليرقات على موت الأشجار، في غضون عدة أسابيع من بداية الإصابة. هذه الأشجار الميتة القائمة يمكن أن تقع في أي لحظة أو تصبح مصدراً لحرائق الغابات، وأصبح العلماء ومديري الأراضي فى حيرة من أمرهم للتعامل مع الملايين من الأشجار العملاقة الميتة والغير مستقرة. حصاد الغابات للحصول على الأخشاب هو أمر غير وارد، لأن الإصابة تحدث تبقعات فى الخشب وتسبب نخر وتآكل الشجرة من الداخل.

وقد أحرز فريق من جامعة واشنطن سبقاً جديداً فى التوصل إلى حل لإزالة الأشجار التى ماتت بسبب إصابتها بالخنافس واستخدامها فى تصنيع وقود متجدد أو مواد كيميائية ذات قيمة عالية. وقد طور الباحثون هذه التقنية لمعالجة أحجام أكبر من الخشب عن أي وقت مضى لتوفير الوقت والمال في التطبيقات التجارية في المستقبل، وقد نشروا طريقتهم المعدلة تلك في دورية Fuel فى شهر أبريل 2017.

وقال فرناندو ريسند، وهو أستاذ مساعد في علوم الموارد البيولوجية والهندسة في كلية العلوم البيئية والغاباتية: "لقد توصلنا إلى طريقة مختلفة لتحويل الخشب إلى زيت، وهذا هو الإنجاز الرئيسي لهذا المشروع".

وعاء من النفط الحيوي الذي أنتجه الفريق البحثى بجامعة واشنطن

واضاف "اننا لا نريد فقط خفض التكاليف ولكننا نأمل فى زيادة قيمة ما ننتجه حتى يكون لدينا فرصة افضل لجعله تجاريا".

ويجري حاليا استكشاف عملية تسخين الخشب والمواد الطبيعية الأخرى تحت درجات الحرارة القصوى للحصول على زيت يسمى "الانحلال الحراري السريع fast pyrolysis". كل نظام يختلف، ولكن العملية العامة تنطوي على تسخين قطع صغيرة من المواد العضوية في غرفة خالية من الأكسجين في حوالي 500 درجة مئوية، حتى تتحول المادة الصلبة إلى بخار. عندما يتصاعد البخار وينتقل إلى غرف أخرى، فإنه يبرد ويتكثف إلى وقود سائل لونه بني داكن. يطلق عليه العلماء اسم "الوقود الحيوي"، ويستخدم بالفعل في بعض البلدان الأوروبية لتدفئة المستشفيات.

يقوم الباحثون، باختبار إمكانية تحسين هذا الزيت الحيوي بإضافة مواد تسمى المحفزات. ويهدف هذا التحسين إلى تحويل الوقود الحيوي إلى وقود لوسائل النقل يشبه البنزين والديزل.

رسم بياني يوضح تحويل الخشب إلى وقود حيوي

وقال ريسند أن الأشجار التي ماتت نتيجة الإصابة بالخنافس هي مناسبة تماماً لتصنيع الوقود الحيوي، ويرجع ذلك جزئيا إلى أن كامل شجرة يصبح جافاً تماماً عند موتها بسبب الإصابة. مما يبسط عملية أبطأ الانحلال الحراري السريع، لأنه يختصر خطوة تجفيف الخشب قبل تسخينه لدرجات الحرارة القصوى. إذا كنا تستطيع قطع الخشب الميت ومعالجته باستخدام الانحلال الحراري السريع، فإننا لن ننظف مساحة من الغابة فقط، ولكن أيضا سنحصل على سائل عضوي يمكن أن يستخدم كوقود صديق للبيئة".

الطريقة التي تم تطويرها يمكن أن تحلل الرقائق الخشبية بكفاءة، على الرغم من أن الفريق نجح في تحويل جذع كامل إلى وقود حيوي. يجب أن تستخدم أنظمة الانحلال الحراري السريع الأخرى حبيبات الخشب الصغيرة التى يتراوح طولها ما بين 1 - 2 مم، والتي غالباً ما تحتاج خطوة إضافية لطحن القطع الكبيرة وصولا إلى الحجم المناسب قبل تحويلها إلى زيت حيوي.

مفاعل مختبر جامعة واشنطن

في هذه الطريقة، يتم وضع رقائق الخشب على سطح دوار وتتحرك صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ ساخنة من أعلى إلى أسفل، فيتم سحق الخشب. تصبح رقائق الخشب ساخنة نتيجة الاحتكاك المباشر مع السطح المعدني، ويبدأ مباشرة التحول الكيميائي من الحالة الصلبة إلى البخار.

ويقول الباحثون أن هذه الطريقة يمكن استخدامها في وحدات الانحلال الحراري المحمولة بحيث يمكن معالجة الأشجار الميتة في الموقع ودون الحاجة لنقلها إل ىالمصنع، مما يوفر تكاليف النقل المرتبطة بتحريك قطع كبيرة من الخشب لإخراجها من الغابة. إن الوحدات المتنقلة - المفاعلات ذات الشكل الاسطوانى المحمولة على شاحنة صغيرة تستخدم بالفعل للمعالجة القياسية لتحويل الخشب إلى وقود، والتحسينات التي قام بها الفريق البحثى يمكن أن تجعل العملية أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة.

تتضمن التقنية الجديدة سطح دوار وصفيحة حرارية لتسخين رقائق الخشب.

المصدر: إضغط هنا