"معظم مصانع إنتاج الحبيبات صغيرة الحجم ويبلغ متوسط ​​طاقتها السنوية حوالي 9000 طن. بعد مشاكل نقص الكريات في عام 2013 عندما تم إنتاج حوالي 29000 طن فقط، أظهر القطاع نمواً هائلاً وصل إلى 88000 طن في عام 2016 ومن المتوقع أن يصل إلى 290000 طن على الأقل بحلول عام 2021.

تحصل تشيلي على 23% من طاقتها الأولية من الكتلة الحيوية. ويشمل ذلك الحطب، وهو وقود يستخدم على نطاق واسع في التدفئة المنزلية ولكنه يرتبط أيضًا بتلوث الهواء المحلي. وفي السنوات الأخيرة، أحرزت التكنولوجيات الجديدة وأنواع وقود الكتلة الحيوية الأنظف والأكثر كفاءة، مثل الكريات، تقدما بوتيرة جيدة. تقدم الدكتورة لورا أزوكار، الباحثة في جامعة لا فرونتيرا، نظرة ثاقبة حول السياق والحالة الراهنة للأسواق والتقنيات المتعلقة بإنتاج الكريات في تشيلي.

ووفقا للدكتور أزوكار، فإن استخدام الحطب كمصدر أساسي للطاقة يعد سمة خاصة لشيلي. ويرتبط ذلك بالتقاليد والثقافة التشيلية، بالإضافة إلى وفرة الكتلة الحيوية للغابات، وارتفاع تكلفة الوقود الأحفوري، والشتاء البارد والممطر في المنطقة الجنوبية الوسطى.

بلد الغابات

لوضع هذا البيان في سياقه، تجدر الإشارة إلى أن شيلي لديها حاليًا 17.5 مليون هكتار من الغابات: 82 في المائة غابات طبيعية، و17 في المائة مزارع (معظمها أشجار الصنوبر والأوكالبتوس) و1 في المائة إنتاج مختلط.

وهذا يعني أنه على الرغم من النمو السريع الذي شهدته البلاد، حيث يبلغ دخل الفرد الحالي 21000 دولار أمريكي سنويًا ومتوسط ​​العمر المتوقع 80 عامًا، إلا أنها لا تزال متخلفة من حيث أنظمة التدفئة المنزلية.

في الواقع، من إجمالي الطاقة المستهلكة للتدفئة، يأتي 81 بالمائة من الحطب، مما يعني أن حوالي 1.7 مليون أسرة في تشيلي تستخدم حاليًا هذا الوقود، ليصل إجمالي الاستهلاك السنوي إلى أكثر من 11.7 مليون متر مكعب من الخشب.

بدائل أكثر كفاءة

ويرتبط ارتفاع استهلاك الحطب أيضًا بتلوث الهواء في تشيلي. يتعرض 56% من السكان، أي ما يقرب من 10 ملايين شخص، لتركيزات سنوية تبلغ 20 ملغ لكل متر مكعب من الجسيمات (PM) أقل من 2.5 مساءً (PM2.5).

يُعزى ما يقرب من نصف PM2.5 إلى احتراق الحطب/ويرجع ذلك إلى عدد من العوامل مثل سوء تجفيف الخشب وانخفاض كفاءة الموقد وضعف عزل المنازل. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن احتراق الحطب يُفترض أنه محايد لثاني أكسيد الكربون (C02)، فإن انخفاض كفاءة المواقد يعني ضمناً انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المكافئة لتلك المنبعثة من مواقد الكيروسين والغاز المسال.

في السنوات الأخيرة، أدت الزيادة في مستويات التعليم في تشيلي إلى مجتمع أكثر تمكينًا بدأ في إظهار المطالب المتعلقة بالحفاظ على التراث الطبيعي ورعاية البيئة.

إلى جانب ما سبق، مكّن التطور الهائل للأبحاث وتوليد رأس المال البشري المتقدم البلاد من مواجهة هذه التحديات من خلال البحث عن تقنيات جديدة وأنواع وقود جديدة تلبي الحاجة الحالية للتدفئة المنزلية. أحد هذه البدائل كان إنتاج الكريات.

تبديل الموقد

بدأ الاهتمام باستخدام الكريات في تشيلي في عام 2009 تقريبًا، حيث بدأ استيراد مواقد الحبيبات والغلايات من أوروبا. ومع ذلك، فقد شكلت تكلفة الاستيراد المرتفعة تحديًا وكان استيعابها بطيئًا.

ولتعميم استخدامه، أطلقت وزارة البيئة برنامجًا لاستبدال المواقد والغلايات في عام 2012 للقطاعين السكني والصناعي. وبفضل برنامج التبديل هذا، تم تركيب أكثر من 4000 وحدة في عام 2012، وهو رقم تضاعف منذ ذلك الحين ثلاث مرات مع دمج بعض الشركات المصنعة للأجهزة المحلية.

ويوجد نصف هذه المواقد والغلايات في القطاع السكني، و28 في المائة في المؤسسات العامة، ونحو 22 في المائة في القطاع الصناعي.

ليس فقط الكريات الخشبية

يتم إنتاج الكريات في تشيلي بشكل رئيسي من الصنوبر المشع (Pinus radiata)، وهو أحد أنواع المزارع الشائعة. وفي عام 2017، كان هناك 32 مصنعًا لتصنيع الحبيبات بأحجام مختلفة موزعة في المناطق الوسطى والجنوبية من البلاد.

- معظم مصانع إنتاج الحبيبات صغيرة الحجم ويبلغ متوسط ​​طاقتها السنوية حوالي 9000 طن. وقال الدكتور أزوكار إنه بعد مشاكل النقص في الكريات في عام 2013 عندما تم إنتاج حوالي 29000 طن فقط، أظهر القطاع نمواً هائلاً وصل إلى 88000 طن في عام 2016 ومن المتوقع أن يصل إلى 190000 طن على الأقل بحلول عام 2020.

وعلى الرغم من وفرة الكتلة الحيوية للغابات، فقد أثار هذا المجتمع التشيلي الجديد "المستدام" اهتمام رجال الأعمال والباحثين بالبحث عن مواد خام بديلة لإنتاج وقود الكتلة الحيوية المكثف. هناك العديد من مراكز البحوث والجامعات الوطنية التي طورت أبحاثًا في هذا المجال.

في جامعة لا فرونتيرا، قام مركز إدارة النفايات والطاقة الحيوية، التابع للنواة العلمية BIOREN والمرتبط بقسم الهندسة الكيميائية، بتطوير طريقة فحص لتحديد مصادر الكتلة الحيوية المحلية ذات إمكانات الطاقة.

قشر البندق وقش القمح

حددت الدراسة أن قشر البندق هو الكتلة الحيوية التي تتمتع بأفضل الخصائص التي يمكن حرقها. بالإضافة إلى ذلك، برز قش القمح بسبب توفره العالي والتأثير البيئي الناتج عن الممارسة المعتادة المتمثلة في حرق القش والقش. يعد القمح محصولًا رئيسيًا في شيلي، حيث يُزرع على مساحة تبلغ حوالي 286000 هكتار وينتج حوالي 1.8 مليون طن من القش سنويًا.

في حالة قشور البندق، على الرغم من إمكانية حرق هذه الكتلة الحيوية مباشرة، فقد ركزت الأبحاث على استخدامها لإنتاج الكريات. ويكمن السبب في مواجهة التحدي المتمثل في توليد وقود الكتلة الحيوية الصلبة الذي يتكيف مع الواقع المحلي، حيث أدت السياسات العامة إلى استبدال مواقد الحطب بمواقد الحبيبات، لمعالجة مشاكل تلوث الهواء المحلي.

وكانت النتائج مشجعة، وتشير النتائج الأولية إلى أن هذه الكريات ستتوافق مع المعايير المحددة للكريات ذات الأصل الخشبي وفقًا للمواصفة ISO 17225-1 (2014).

في حالة قش القمح، تم إجراء اختبارات التثقيب من أجل تحسين بعض خصائص هذه الكتلة الحيوية مثل الحجم غير المنتظم والكثافة الظاهرية المنخفضة والقيمة الحرارية المنخفضة، من بين أمور أخرى.

تم تحسين عملية Torrefaction، وهي عملية حرارية يتم إجراؤها عند درجات حرارة معتدلة في بيئة خاملة، خصيصًا لهذه المخلفات الزراعية. تشير النتائج الأولية إلى زيادة كبيرة في الطاقة المحتجزة والقيمة الحرارية في ظروف التشغيل المعتدلة أقل من 150 درجة مئوية.

وقد تم توصيف ما يسمى بالحبيبات السوداء المنتجة على نطاق تجريبي باستخدام هذه الكتلة الحيوية المعذبة وفقًا للمعيار الأوروبي ISO 17225-1 (2014). وكانت النتائج مبشرة، حيث وصلت إلى زيادة في الكثافة الظاهرية من 469 كجم لكل متر مكعب إلى 568 كجم لكل متر مكعب بفضل عملية المعالجة المسبقة بالعصر.

وتهدف التحديات المعلقة إلى إيجاد تقنيات لتقليل محتوى العناصر الدقيقة في كريات قش القمح المخمر من أجل تحقيق منتج يمكن أن يدخل السوق الوطنية، مما يساعد على مكافحة المشاكل البيئية التي تؤثر على البلاد.