اليابان تبحث عن بديل للوقود الاحفوري عبر "الهيدروجين"

تسعى اليابان للحد من اعتمادها على الوقود الاحفوري من خلال التحول الهيدروجين اذ تشير الدراسات الى انه إذا تم تحويل كافة روث المواشي إلى هيدروجين، فإنه يمكن أن يلبي احتياجات خلايا الوقود السنوية لحوالي 3 ملايين سيارة.

،ومع دخول أول محطة للوقود الحيوي في تويهاشي، محافظة أيتشي، الخدمة في أكتوبر..هناك تحركات على الصعيد الوطني في اليابان لتوليد الكهرباء باستخدام مياه الصرف الصحي. وتجمع المحطة، التي طورتها شركة ج ف ي JFEالهندسية، الحمأة والفضلات البشرية وفضلات الطعام وتخثرها في خزان لإنتاج الغاز العضوي. وباستخدام هذا الغاز، سوف تنتج المحطة 24 ألف كيلواواط ساعة يوميا، ما يكفي لتلبية احتياجات الكهرباء لحوالي 2400 أسرة. وسوف يتم تحويل المخلفات/الرواسب إلى وقود من خلال عملية الكربنة /التفحيم/.

وتشير التقديرات الى أن الكمية الإجمالية للفضلات المنتجة سنوياً من البقر والدجاج وغيرها في اليابان يمكن أن توفر طاقة كافية لسيارة ركاب لتسافر حول العالم 750 ألف مرة.. وهي أيضاً مراعية للبيئة.

وفي هذا الاطار أطلق مركز الحفاظ على البيئة في بلدة شيكاوي، في منطقة لصناعة الألبان في جزيرة هوكايدو الشمالية، مشروعاً تجريبياً لتطوير بنية تحتية لمعالجة الفضلات وتحويلها إلى وقود للسيارات من خلال إنتاج الهيدروجين من روث الحيوانات /السماد العضوي/.

وافادت دراسة عن المشروع من مؤسسة نيكاي بانه يتم نقل روث المواشي بواسطة شاحنات حاويات إلى محطة لإنتاج الغاز العضوي /البيولوجي/، ثم تخزينها في خزات اسطوانية حتى تتخمر، ما ينتج الغاز العضوي الذي يرسل إلى محطة مجاورة لتنقية وإنتاج الهيدروجين، حيث تتم إزالة الشوائب مثل ثاني أكسيد الكربون. وبعد ذلك يُمْزج الغاز مع بخار الماء لإنتاج الهيدروجين، الذي يُنقل إلى محطات الهيدروجين. وهناك يتم ضغط الوقود وضخه إلى العربات والرافعات الشوكية التي تعمل بخلايا الوقود.

ويُستخدم أيضاً في المنازل والمتاجر. ولكونه مضعوطاًفي اسطوانات، يمكن استخدام هذا الغاز في أي مكان.

وقال توموهيرو إينوي، مدير الشركة الهندسية ايرووتر Air Water، واحدة من أكبر شركات الغاز الصناعي في اليابان، التي تعمل مع البلدة جنباً إلى جنب مع شركة كاجيما للمقاولات العامة وشركة نيبون ستيل آند سوميكين لخطوط الأنابيب والهندسة، إن "روث الحيوانات نفايات صناعية بطبيعتها، ولكنها هنا مصدر طاقة ثمين بكل معنى الكلمة".

ولكن التكاليف لاتزال مشكلة.. وبينما الطلب على الهيدروجين محدود، يتم تشغيل محطة شيكاوي لمدة أسبوع واحد فقط كل شهر. ونظرياً، كفاءة التكلفة /الجدوى الاقتصادية/ للمحطة لا تختلف كثيراً عنها في عملية استخراج الهيدروجين من الغاز الطبيعي، الذي يُستخدم على نطاق واسع. ولكن تشغيل المحطة عند معدل استطاعة منخفض /مدة تشغيل قصيرة/ يُضعف الكفاءة. ومع ذلك، يعتقد إينوي أنه في المستقبل سيكون هناك المزيد من الشاحنات والجرارات التي تعمل بخلايا الوقود وأن التكاليف سوف تنخفض مع نمو البنية التحتية ذات الصلة. وفي نهاية المطاف، قال، سيؤدي ذلك إلى وجود "دورة إنتاج واستهلاك الطاقة" في المنطقة. وأضاف إنه إذا اشتغلت محطة الهيدروجين بشكل متواصل، يمكن أن تصبح كفوءة بما يكفي لتنافس البنزين، الذي يكلف حالياً جزءاً ضئيلاً من تكلفة إنتاج الهيدروجين من روث الحيوانات. وسوف يعمل المشروع التجريبي لغاية السنة المالية التي تنتهي في مارس 2021.

وشيكاواي هي مجرد واحدة من 19 بلدية تشكل منطقة توكاتشي التي تعمل سوية لتشجيع إنتاج الغاز والهيدروجين من روث الحيوانات.

وتبلغ كمية روث المواشي في اليابان حوالي 80 مليون طن سنوياً، وفقاً لوزارة الزراعة. وهي أربعة أضعاف فضلات الطعام. ولكن معظمها يُستخدم فقط كسماد عضوي، أو يتم التخلص منها كنفايات صناعية.

ويقول هيدينوري يوماتسو، مسؤول بارز في بلدية أوبيهيرو، واحدة من البلديات المشاركة في المبادرة، إنه من الأفضل أن يتم استخدام كل ذلك الروث كمصدر وقود عضوي. ويقول إن"السماد العضوي يصدر رائحة نتنة يمكن أن تصبح مشكلة في المنطقة. ولا ينتج صناعات جديدة".

وتعتزم المجموعة زيادة توليد الطاقة من الوقود العضوي ثلاثة أضعاف في السنة المالية التي تنتهي في مارس 2023 مقارنة مع السنة المالية 2021.

وقال "سيكون أمراً عظيماً إذا أصبحت توكاتشي نموذجاً يحتذى به وساعدت في نمو القطاع الزراعي في اليابان".

وليس فقط روث المواشي، بل فضلات الإنسان هي أيضاً مصدر طاقة محتمل حسب الدراسة. وفي محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي في مدينة ساغا الجنوبية، توجد تجربة مستمرة لزراعة الأوغلينا، نوع من الطحالب الدقيقة، لاستخدامها كمصدر لوقود الطائرات. ويتم تنفيذ التجربة من قبل شركة أوغلينا الناشئة للوقود العضوي، التي تطور منتجات باستخدام الطحالب الدقيقة. وبدأت في 2014 بشكل مشترك مع بلدية ساغا وشركة توشيبا الصناعية العملاقة.

وتتم زراعة الأحياء الدقيقة في خزان اسطواني بارتفاع 1.2 متر. ويتم حقن ثاني أكسيد الكربون المنتج من عملية المعالجة في مستنبت الأوغلينا، التي تستخدمه في عملية التركيب الضوئي. وبالنسبة للطحالب، فإن الصرف الصحي المنزلي مصدر غذائي غني. وبينما تتضمن التجربة إنتاج وقود طيران، أنتجت الشركة بالفعل مواد غذائية ومواد تجميل من الأوغلينا. ومع الهدف العالمي لشركات الطيران المتمثل في وقف زياد انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون بدأ من عام 2020، فقد يكون الحل في الوقود العضوي لأنه لا يزيد انبعاث Co2.

وخلال عملية نمو النباتات، تمتص غاز ثاني أوكسيد الكربون Co2 وتطرحه فقط عندما يتم حرقها كوقود، دون أي زيادة صافية في الجو.

وفي يوكوهاما، جنوب غرب طوكيو، تبني شركة أوغلينا محطة تجريبية لإنتاج وقود الطيران الحيوي من خلال تقطير النفط الموجود في طحلب الأوغلينا.

وسوف تبدأ المرحلة التجريبية للمشروع المشترك مع شركة الخطوط الجوية اليابانية أوول نيبون إيرويز وشركة تشيودا الهندسية في عام 2018، مع هدف البدء في العلميات التجارية في عام 2020. وإذا ثبت أن المحطة ستكون مجدية، فهذا يعني أنه يمكن بناء محطة لإنتاج وقود الطيران العضوي في أي مكان توجد فيه محطة لمعالجة الصرف الصحي.

ويمكن أيضاً أن تمهد الطريق لإنتاج طحالب الأوغلينا في مناخ جاف، مثل الصحراء، وفقاً لمدير شركة أوغلينا أكيهيكو ناغاتا. وقال ناغاتا إن لدى وقود الطيران أوغلينا إمكانية تعبيد الطريق نحو عصر قد لا تعود فيه مصادر الوقود الأحفوري او البترول مصادر رئيسية.

وفي اليابان، تشغل الحكومات المحلية محطات لمعالجة مياه الصرف الصحي، بإنفاق مال الضرائب. ولكن توليد الكهرباء باستخدام الغاز العضوي يحول هذا الفضلات إلى قود، ويمكن أن يحقق توليد الكهرباء عائدات مستمرة من خلال نظام التغذية في التعريفة الذي يضمن شراءها بأسعار ثابتة،حسب الدراسة.