يستخدم «البيو إيثانول» في الصناعات الدوائية والصبغات الكحولية والمطهر الموضعي والمزيج مع وقود المحركات

يتبنى الباحثين بالمعهد تطوير إنتاج «البيو إيثانول» بالموجات الصوتية من« قشر الموز».. أملاً في التطبيق التجاري

تكنولوجيا «البيو جاز» تعمل على تحقيق التنمية المستدامة ورؤية مصر «2030»

أكد الدكتور ناصر  العشماوى رئيس بحوث  بمعهد بحوث الهندسة الزراعية ، أن «الإيثانول» أحد المذيبات الطبيعية الممزوجة بالماء، وأنه يتم إنتاجة عن طريق التخمر الاهوائي من بعض المواد العضوية. وكشف عشماوي، في حواره لـ«السوق العربية»، الاستخدامات المتعددة للبيو إيثانول، قائلا إنه يستخدم  فى الصناعات الدوائية لتحضير الخلاصات الكحولية والصبغات الكحولية والمطهر الموضعى، كما يستعمل أيضا  كوقود للمحركات، حيثُ يعد وقوداً نظيفاً ومتجدداً ونقيا.

وأوضح أنه يتم إنتاج البيو إيثانول من منتجات زراعية كثيرةومختلفة، مثل ”قصب السكر، الذرة، القمح، بنجر السكر، أو الذرة الرفيعة“، ويعد إنتاج البيو إيثانول من الكتلة الحيوية، منوها متبقيات التمور تعد من المصادر الهامةلإنتاج البيو إيثانول، خاصة انها تحتوى على نسبة عالية من السكريات المختلفة.

وأشاد رئيس البحوث،بتقنية التغويز مشيرا انهاليست بالجديدة، فقد بدأت فى القرن التاسع عشر فى انجلترا، من خلال الأفران التى استخدمت فى حرق الفحم لصهر الحديد،وكان لها استخدامات متعددة  أثناء الحرب العالمية الثانية  فى أوروبا وآسيا، من أجل توفير الوقود اللازم للسيارات وعربات النقل الثقيل والجرارات الزراعية، ولكن بعد توافر إمدادات البترول ومشتقاته، فقد حل الوقود السائل محل الوقود الغازى، لسهولة تداوله وتوافره بصورة أسهل.

مشدداً في عالمنا اليوم، يجب أن نقلل من اعتمادنا على البترول، ونزيد من استخدام الوقود الغازى، ومن بدء تلك الخطوة باستخدام البقايا الصلبة للمحاصيل الزراعية، يمكننا تشغيل الآلات فى المزارع ومصانع المنتجات الزراعية، هذا الغاز يسمى غاز الخشب wood gas ، والى نص الحوار..

_هل يعد الإيثانول مذيبا طبيعياً؟

 أوضح الدكتور ناصر العشماوى رئيس بحوث بمعهد بحوث الهندسة الزراعية،أن الإيثانول يعد مذيباً طبيعياً حيث يمزج بالماء، ويدخل في تركيب مواد صناعية كثيرة،مثل مواد الدهان كمذيب عضوي طبيعي،للمواد الفعالة لعمليات الطلاء مثل مواد الاخشاب.

_كيف يتم إنتاج «الأيثانول»؟

  يتم إنتاجه صناعيا من الخامات البتروكيماوية،مثل البترول او الغاز الطبيعي أو الفحم وذلك لإستخدامه في الأغراض الصناعية ومن طرق إنتاجه صناعيا -الإماهه غير المباشرة للأثيلين مع حمض الكبريتيك المركز وهذه الطريقة بدأت منذ عام 1930 حتى الأن. --من الغاز الطبيعي والذي يمر بمراحل عديدة من التنقية للغاز من مركبات الكبريت والكلور،بإستخدام الكبريت النشط،ومرحلة التشكيل الكيميائي للغاز الطبيعي،وتتم عن طريق تسخين الغاز ومزجه مع ثاني أكسيد الكربون وبخار الماءبتمرير الخليط فوق عامل مساعد مثل النيكل،ويجرى التفاعل عند درجة حرارة في حدود800م،فيتحول الغاز إلى أول أكسيد الكربون والهيدروجين«غاز التشييد»،فينتج الميثانول ويتم ادخال مجموعة كربونيل اول «اكسيد الكربون وهيدروجين» فينتج حمض الاستيك والذي ينتج من الأثيانول صناعيا.

_ما هى أهمية البيوإيثانول ..وما هى استخداماته ؟

 ترجع أهمية البيو إيثانول نظرا لتعدد استخداماته، فهو يستخدم فى أشياء كثيرة وهامة جدا فهو يستخدم  كمادة مذيبة فى الصناعة الدوائية لتحضير الخلاصات الكحولية والصبغات الكحولية والمطهر الموضعى، كما يستعمل أيضا  كوقود للمحركات، حيثُ يعد وقوداً نظيفاً ومتجدداً، لاسيما أن الإيثانول الحيوي يوصف  بأنه وقود نقى لا يلوث ويستخدم لتشغيل المحركات، علما بأنه يضاف للبنزين لرفع قيمة الأوكتان ،ورفع كفاءة وقدرة المحركات بنسبة من 20 – 27 %.

_ما هو البيو إيثانول ؟

هو  الإيثانول الناتج عن طريق التخمر اللاهوائي للكتل الحيوية الحية،بإستخدام أنواع معينة من الخمائر،،وهو عبارة عن سائل من الكحول ذات شفافية من الممكن استخدامه كمواد خام لمشتقات الكحول، فى الصناعة التركيبية، وايضاصناعة قاعدة الطلاء، ويستخدم في صناعة الأدوية، ويمزج مع  الوقود للمحركات، والذى يُعطى الإيثانول  الإيثانول الحيوى كمصدر للطاقة المتجددة للحد من التلوث البيئى، الذى يحدث من محركات الاحتراق الداخلى عند استخدام الوقود الأحفورى، وتستخدم نسبة تركيز من 90 : 95 ٪فى الأعمال الصناعية والوقود، بينما يمكن استخدام الإيثانول الذى يحتوى على تركيز من 96 - 99.5 % كمزيج للمواد الأساسية الحديثة والمستحضرات الصيدلانية فى الوقت الحاضر.

_كيف يتم إنتاج البيو إيثانول ؟

يتم إنتاج البيو إيثانول من منتجات زراعية كثيرة و مختلفة،خاصة التى تحتوى على نسبة عالية من السكريات والنشويات مثل ”قصب السكر، الذرة، القمح، بنجر السكر، أو الذرة الرفيعة“، ويعد إنتاج البيو إيثانول من الكتلة الحيوية ابتكاراً كيميائياً حيوياً.

_هل توجد معوقات في إنتاج البيو إيثانول رغم تعدد. مصادرة ؟

رغم تعدد مصادر إنتاج البيو إيثانول من الكتل الحيوية، إلا أن الكتل الحيوية التى تحتوى على نسبة عالية من السليلوز والهيمو سيللوز مثل قش الأرز وقشور الموز ،إلا انهاكانت تمثل عائق كبير فى إنتاج البيو إيثانول، حيث تمثل هذه المواد مشكلة بيئية جمه، خاصة فى مصر لكثرة حجم قش الأرز الناتج وطرق التخلص منه بالحرق الملوث للبيئة، وكذلك قشور الموز والتى تمثل 37 % من إنتاج الموز.

_ما هو دور معهد بحوث الهندسة الزراعية في تحويل السليلوز الى إيثانول؟

كان لمعهد بحوث الهندسة الزراعية متمثلاً فى الباحثين بالمعهد دور مهم ومحوري  لتحويل السليلوز إلى سكريات لإنتاج البيو إيثانول، كما لهم دور أيضاً  كبير فى دراسة العوامل الهندسية لإنتاج البيو إيثانول من متبقيات التمور، حيث تم نشر أكثر من بحث لكاتب المقال بصفته باحثاً بمعهد بحوث الهندسة الزراعية، وذلك فى مجال دراسة العوامل الهندسية لإنتاج البيو إيثانول من متبقيات التمور. وتعتبر متبقيات التمور من المصادر الهامة  لإنتاج البيو إيثانول، خاصة انها تحتوى على نسبة عالية تتراوح ما بين 50 : 85 % من السكريات المختلفة (الجلوكوز والفركتوز والسكروز)، وأن تكون مصدراً للكربون الأساسى لنشاط الخميرة، كما توجد أيضاً مكملات غذائية ومعادن وفيتامينات أخرى مختلفة فى التمور، ذلك من شأنه تعزيز عملية إنتاج البيو إيثانول، وقد استخدمت متبقيات بعض أنواع التمور ذات الجودة المنخفضة لإنتاج البيو إيثانول باستخدام التخمر اللاهوائى باستخدام خميرة الخبيز السريعة. كما أسهم المعهد وباحثيه  فى رفع كفاءة إنتاج البيو إيثانول من السليلوز باستخدام طرق تكنولوجية جديدة، مثل استخدام الموجات فوق الصوتية، وكذلك استخدام موجات الميكرويف لتحويل السليلوز لسكريات أولية لإنتاج البيو إيثانول.

كما أسهم الباحثين بالمعهد أيضاً في تحويل السليلوز إلى إيثانول، علمابأن عملية تحويل الكتلة الحيوية السليلوزية إلى الإيثانول تعد أكثر تعقيداً من تحويل السكريات أو النشويات إلى بيو إيثانول، لاسيما تتكون المواد السليلوزية من اللجنين، والهيميسليلوز، والسليلوز، وبالتالى يطلق عليها أحياناً مواد lignocellulosic، من الضروري تحويلها إلى سكريات بخمسة وستة كربون قبل بداية تخمرها وتحويلها إلى بيو إيثانول، وتتمثل إحدى الوظائف الرئيسيةللجنين فى توفير الدعم الهيكلى للكتلة الحيوية، وعليه بشكل عام، تحتوى الأشجار على مضمون أعلى من اللجنين، يليها الحشائش ثم قش الأرز، وقشور الموز وغيرها، ولسوء الحظ، يحوي اللجنين الذى لا يحتوى على السكريات جزيئات السليلوز والهيموسليلوز، مما يجعل الوصول إليها صعباً.

_بناءا على ما ذكرت سالفا هل توجد طرق رئيسية في تحويل السليلوز إلى بيو إيثانول؟

نعم هناك ثلاث طرق أساسية من العمليات لتحويل السليلوز إلى البيو إيثانول: «التحلل المائى الحامضى، والتحلل المائى الإنزيمى، والعملية الحرارية الكيميائية»، والطريقة الأكثر شيوعاً هى التحلل المائى الحامضى،حيث يمكن استخدام أى حمض تقريباً،  خاصة  حمض الكبريتيك فهو الأكثر استخداماً، لأنه  تكلفته أقل، واليوم لا يوجد فعلياً أى إنتاج تجارى للإيثانول من الكتلة الحيوية السليلوزية بالطرق الأساسية، ولكن على الصعيد الآخر فهناك أبحاثاً كبيرة حاليا لتطوير عملية إنتاج البيو إيثانول من السليلوز يعطى أملاً فى التطبيق التجارى،لاسيما انه يتبنى بعض الباحثين بالمعهد هذا التطوير بنظم  تكنولوجية حديثة ذلك باستخدام الموجات الصوتية وموجات الميكرويف، فى رفع كفاءة إنتاج البيو إيثانول من خلال الكتل الحيوية السليلوزية، وقد قمت كأحد الباحثين فى هذا المجال وأدعم دور المعهد فى هذا المجال بإجراء تجارب على استخدام موجات الميكرويف فى إنتاج البيو إيثانول من قشرة الموز.

_حدثني عن تكنولوجيا «البيو جاز» وكيف تدر عائد وتوفر فرص عمل للشباب؟

 تكنولوجيا البيوجاز ذات أهمية كبرى ذلك من خلال التنمية المستدامة  2030، خاصة من  خلال إنتاج الطاقة النظيفة وسماد البيوجاز الغنى بالعناصر الغذائيةالقيمة، والمحافظة على البيئة،لاسيما انه لها مردود اقتصادى واجتماعي وبيئي. العائد الاقتصادي يحتوى المتر المكعب من الغاز الحيوي النقي على طاقة حرارية تتراوح بين 30:34 ميجا جول،وهى تعادل 0.90م٣ غاز طبيعي،0.96لتر بنزين،0.92لتر سولارو 0.7كجم بوتاجاز. توفير محركات ديزل وبنزين معدله تعمل بالغاز الحيوي كمصدر للطاقة المتجددة ستسهم في ترشيد استهلاك الوقود البترولي. الغاز الحيوي المعالج النقي يمكن استخدامه لتشغيل مولدات الكهرباء العملاقة،وبالتالي يمكن توصيلها مباشرة بشبكة الكهرباء العامة،وهذا يتطلب عمل مشروع قومي،لإنشاء مخمرات عملاقة في القرى والمدن،وبالتالي نستطيع الإستفادة من جميع انواع المخلفات العضوية في الريف والمدن،ومخلفات مصانع التصنيع الغذائي في إنتاج طاقة نظيفة بديلة للطاقة التقليدية. العائد الاجتماعي عمل مشروعات قومية لإنتاج البيوجازمن المخلفات سيؤدي إلى توفير فرص عمل للشباب لإقامة مشروعات متنوعة،والحفاظ على الصحة العامة للمرأة،ورفع مستوى المعيشة في المناطق الريفية والحصرية. العائد البيئي الحد من انبعاثات غاز أول وثاني أكسيد الكربون،وكذلك الاكاسيد الكبريتية الناتجة من عوادم احتراق الوقود البترولي،مما يؤدي إلى الحد من التلوث البيئي،حيث يؤدي استخدام البيوجاز  كوقود إلى خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة تصل إلى25% مقارنة بالبنزين والكيروسين.

 ويكمن هنا دور معهد بحوث الهندسة الزراعية، الذى تبنى منذ فترة طويلةتطوير تكنولوجيا البيوجاز، من خلال إقامة المخمرات المنتجة وعمل معمل بحثى لتطوير هذه التكنولوجيا، حيث يساهم معمل البيوجاز المقام بمحطة أبحاث واختبار الجرارات والآلات الزراعية بالإسكندرية، فكان لمعهد بحوث الهندسة الزراعية دور هام فى تطوير هذه التكنولوجيا، خاصةمن خلال التجارب البحثية فى رفع كفاءة الإنتاج، وتنقية الغاز الناتج ورفع كفاءة السماد ، من حيث الجودة ورفع العناصر السمادية والجدوى الاقتصادية، كما يساهم المعهد من خلال الفريق البحثى فى نشر هذه التكنولوجيا على مستوى المزارعين والمستثمرين،حيث يعمل دائما على تقديم يد العون من خلال مدهم بالمواصفات الهندسية والبيئية والتكنولوجية لإقامة مشاريع إنتاج البيوجاز على مستوى الجمهورية

_حدثني عن عملية «التغويز» وما هو «التغويز»؟

عملية التغويز هى التى يتحول من خلالها الوقود الصلب (كالبقايا الزراعية) إلى غازات ذات قيمة حرارية وقابلة للاشتعال، حيث تتضمن عملية التحويل هذه، احتراق الوقود الصلب فى وسط متحكم فيه، بطرق تعمل على الحد من كمية الأكسجين المتوافر،بشكل ايسر وصورة اوضح  عملية الاحتراق تتم فى عدم وفرة من الأكسجين، ومن الناحية الكيميائية فإن عملية التغويز هى تفاعل أكسدة واختزال.

_ما هو الهدف من عملية «التغويز»؟

الهدف من عملية التغويزهو تحويل أكبر قدر  ممكن من الطاقة المخزونة الموجودة في الوقود الصلب إلى الحالة الغازية، وبأقل قدر ممكن من الشوائب، وانوه انه قد وجد أن نحو 70% من طاقة الوقود الصلب، يمكن تحويلها إلى غازات ذات قيمة حرارية كبرى وفي نفس الوقت قابلة للاشتعال.

_ما هى انواع الوقود الصلبة التي يمكن أن تتحول إلى غاز؟

للتوضيح كافة أنواع الوقود الصلب التي تحتوى على الكربون  مثل« الخشب، الفحم النباتى، الفحم، قش النباتات ومنها قش الأرز، وأعواد الذرة، وروث الحيوانات، وقشرة بذرة القطن، والحبوب»، وأى مواد نباتية أخرى من الممكن  تحويلها إلى غاز ذلك  باستخدام عملية التغويز.

_ما هو الدور الذي يقوم به معهد بحوث الهندسة الزراعية في عملية التغويز وتطويره؟

يقوم الباحثون بمعهد البحوث الزراعية بدور كبير فى تطوير عملية التغويز، خاصة بعد قيام  فريق بحثى بمحطة أبحاث واختبار الجرارات والآلات الزراعية بالإسكندرية، التابع للمعهد ،بتصنيع وحدة تغويز متكاملة، كما يعمل الفريق على تطوير الوحدة لرفع قدراتها ذلك  بتصميم مغذى مستمر،  وتطوير وحدات نقية للغاز ذو كفاءة عاليةوأقل تكلفة.

_كيف يستخدم الغاز كوقود للمحركات؟

 غاز المولدات استخدم ولسنوات كثيرة كوقود للمحركات، رغم ذلك  فإن استخدامه أساساً كوقود إحتياطى للظروف الطارئة فقط، وذلك برجع لعدة أسباب أهمها وجوده الدائم وسعره المناسب من الوقود، سواء أكان ذلك  من خلال أنابيب الغاز أو وقود البترول، بالإضافة إلى أنه يمكن استخدام الغاز فى محركات الاشتعال بالشرارة  أو فى محركات الديزل دون إجراء أى تعديلات أساسية،من شأنه إمكانية تشغيل هذه المحركات على الوقود السائل رغم أنها صممت لتعمل على غاز المولدات،وللمحافظة على هذه المحركات وتفادى تلفها، يجب إزالة القطران والرماد من الغاز، جهاز فصل ،يعمل على فصل الحبيبات كبيرة الحجم من تيار الغاز، بينما يقوم فلتر يعمل على درجات الحرارة الالية بإكتمال عملية تنقية الغاز هذه من الحبيات الباقية.

_ما هى الكلمة التى تود توجيهها؟

لابد  من توجيه البحث العلمى بالطرق الصحيحة فحينما تواجه الدول الكبرى مشكلات فى شتى المجالات من زراعة وصناعة وغيرها، على الفور يتم توجيه الباحثين على العمل عليها وإيجاد حلول مناسبة، لابد من توجيه أنظار المستثمرين للإستثمار في مجالات إنتاج الطاقة المتجددة من المتبقيات الزراعية ومتبقيات المطابخ  ومصانع المواد الغذائية، وعلى الإعلام أن يقوم بدوره في بث ونشر مميزات وأهمية هذا المجال،ففى المانيا يصرف على البحث العلمى من خلال المقترحات والحلول التى يقدمها البحث العلمى لمواجهة المشكلات والعقبات التى تواجه أى نشاط أو مجال، كما أتمنى حال وجود عقبات فى مصر يتم توجيه البحث العلمى لإيجاد حلول من خلال النشر فى الجريدة الرسمية أو من خلال الإعلام وشاشات التليفزيون ومواقع التواصل الاجتماعى، من أجل المضى قدما بخطى ثابتة نحو التقدم الإقتصادى الذي عهدنا الرئيس السيسي، عليه في شتى المجالات منذ توليه مقاليد الحكم في مصرنا الحبيب.