ويتطلب التحول العالمي للطاقة حافظة متنوعة من المصادر المتجددة، وتكتسب الكتلة الأحيائية الحرجية الاعتراف بها كمساهم متعدد الأطراف ووارث، وتوفر الكتلة الأحيائية، من المواد العضوية في النظم الإيكولوجية الحرجية، مساراً لتطهير التدفئة وتوليد الطاقة والنقل، وتكمن إمكاناتها في تجديد قدرتها على توفير الطاقة الأساسية، بخلاف المصادر المتقطعة مثل الطاقة الريحية والشمسية المتكاملة، غير أن تحقيق هذه الأطر يتطلب توافر تكنولوجيات صارمة.

ما هو بيولوجيا الغابات؟

وتشمل الكتلة الأحيائية الحرجية جميع المواد العضوية الناشئة عن الأشجار والنباتات الخشبية داخل النظم الإيكولوجية الحرجية، ويشمل ذلك الشوارع، والقضبان، والفروع، والخنادق، والرحلات التي تُترك بعد الحصاد التجاري، فضلا عن المحاصيل المكرّسة للطاقة التي تزرع على الأراضي الحرجية المتدهورة أو العطوبة، وليس كل الكتلة الأحيائية متساوية؛ ومحتوياتها من الطاقة، ومستوى الرطوبة، وتكوين الرماد بحسب الأنواع وجزء من الأشجار.

تكنولوجيات التحويل

ويشمل تحويل الكتلة الأحيائية الحرجية إلى طاقة مفيدة عدة تكنولوجيات راسخة وناشئة، كل منها يناسب مختلف الاستخدامات النهائية والجداول.

التلبس المباشر

إن أكثر الطرق شيوعاً، هو الاحتراق المباشر، يحرق الكتلة الحيوية في المغليات لإنتاج البخار الذي يدفع التربينات إلى الكهرباء أو حرارة الإمدادات للعمليات الصناعية، ويحقق محرقات الأسر المسيل الحديثة كفاءة عالية وانخفاض الانبعاثات عن طريق خلط جسيمات الوقود مع الرمل أو مواد السرير، ويجمع الطبقان الكتلة الأحيائية بالفحم في محطات توليد الطاقة القائمة، ويخفضان الانبعاثات دون استثمار رأسمالي كبير.

التوثيق

(ج) تحويل الغازات إلى الكتلة الأحيائية الصلبة إلى غاز مختلط قابل للاحتراق (خليط من الهيدروجين، وأول أكسيد الكربون، والميثان) بتدفئةها في بيئة منخفضة الأوكسجين، ويمكن إحراق الغازات من أجل الحرارة والطاقة أو رفع مستوى الوقود الأحيائي المتقدم مثل الديزل التركيبي ووقود الطائرات، ويمكن أن تصل نباتات الغاز المتكامل المدمجة إلى مستوى أعلى من 35 إلى 40 في المائة من الكفاءة الكهربائية؛

التحلل الحراري

ويزيل التحلل الحراري الكتلة الأحيائية في غياب الأكسجين لإنتاج النفط الأحيائي والشحن الأحيائي والغازات غير القابلة للتكثيف، ويمكن للبترول أن يحل محل زيت الوقود الثقيل في المغليات، بينما يُحسِّن الكربون في مدافن النفايات البيولوجية ويحسن صحة التربة عندما يضاف إلى الأراضي الزراعية، وينتج التحلل الأحيائي بسرعة ما يصل إلى 75 في المائة من النفط الأحيائي بالوزن، مما يجعله مسارا لا مركزيا للطاقة.

النبذة الجوية والتخزين

وفي حين أن الكتلة الأحيائية الحرجية أكثر شيوعاً بالنسبة للمواد الوسيطة الرطبة مثل المكور، يمكن معالجتها مسبقاً وخصبها لإنتاج الإيثانول أو الميثان، فإن الإيثانول اللينكولوسيك، المستمد من مكونات هيكلية الخشب، يتجنب المنافسة مع المحاصيل الغذائية، ويتيح انبعاثات أقل من دورة الحياة من مادة الكورن الإيثانول، بينما تعمل الجيل الثاني من عمليات التنقيب الأحيائي على رفع هذه التكنولوجيات، مدفوعاً بولايات الوقود الأحيائي المتقدم.

Environmental and Climate Benefits

ويمكن للكتلة الأحيائية الحرجية، عندما تكون مصدرها وإدارتها مسؤولة، أن تدعم التخفيف من حدة المناخ وخدمات النظم الإيكولوجية، وتستند حجة حياد الكربون إلى دورة الكربون الأحيائية: يعاد سد ثاني أكسيد الكربون الذي يُطلق أثناء الاحتراق عن طريق إعادة زراعة الأشجار على مدى فترة تناوب من العقود، وتشير الدراسات إلى أن استخدام مخلفات قطع الأشجار وخش النفايات في الطاقة الأحيائية يولد انبعاثات صافية أقل من السماح لها بالخروج في أرضية الغابات.

فبخلاف الكربون، تؤدي الطاقة الكتلية الأحيائية إلى الحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري وتعزيز أمن الطاقة، فهي توفر للمجتمعات الريفية مصدرا محليا للطاقة يمكن إرساله يدعم استقرار الشبكات، كما أن استخدام التصفيحات ومعالجة الحد من الوقود الخطرة يمكن أن يقلل أيضا من خطر اندلاع حرائق برية كارثية بإزالة المواد الخشبية الزائدة من الغابات المكشوفة.

التحديات والمخاطر

وتتوقف استدامة الكتلة الحيوية الحرجية على إدارة دورة الحياة بعناية، ويجب التصدي للعديد من المخاطر.

إزالة الغابات وفقدان الموئل

ويمكن أن يؤدي التفوق في استخدام الكتلة الأحيائية إلى تدهور النظم الإيكولوجية، والحد من التنوع البيولوجي، وموائل الأحياء البرية المجزأة، ويزيل الحصاد الكامل المغذيات من الموقع، مما قد يحد من إنتاجية الموقع على المدى الطويل، وتتطلب مخططات إصدار شهادات المنشأ، مثل مجلس إدارة الغابات وبرنامج إقرار شهادات المنشأ الحرجية الاحتفاظ بالحطام الخشبي والحطب المميت لدعم التنوع البيولوجي.

Air Quality and Emissions

إن حرق الكتلة الأحيائية يُطلق مواد الجسيمات وأكسيد النيتروجين والمركبات العضوية المتطايرة، ويمكن أن تؤدي نظم التصفية الحديثة إلى خفض الانبعاثات بشكل جذري، ولكن الحرق غير المتحكم فيه على نطاق صغير لا يزال مصدر قلق، ويجب أن تُستأثر تحليلات دورة الحياة بانبعاثات النقل والتجهيز، التي يمكن أن تُخفض من ثمار الكربون إذا ما أُطلقت الكتلة الأحيائية على مسافات طويلة.

فترة سداد الكربون

ويمكن أن تخلق المحاصيل المخصصة من أشجار كاملة من أجل الطاقة من ديون الكربون ]، حيث تتجاوز الانبعاثات الناجمة عن الاحتراق الانبعاثات الناجمة عن الوقود الأحفوري لسنوات إلى عقود حتى تستوعب الثروات الكربون، وينبغي للسياسات أن تعطي الأولوية للمخلفات والخشب المنخفض على الأشجار بأكملها، وأن تضمن أن الوقت اللازم للانتكاس يتجاوز مستويات انبعاثات الكربون.

Land Use Competition

ويمكن أن يتنافس التوسع في إنتاج الكتلة الحيوية مع المحاصيل الغذائية وحفظ الغابات وتخزين الكربون في الغابات الدائمة، ومن الضروري التخطيط المتكامل للمناظر الطبيعية لتخصيص الأراضي لتحقيق أهداف متعددة، بما في ذلك التنوع البيولوجي وحماية المياه والاستجمام.

الأطر السياساتية والتنظيمية

فالإدارة الفعالة لها أهمية حاسمة في تسخير منافع الكتلة الحيوية للغابات مع التخفيف من المخاطر، ويحدد توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الطاقة المتجددة معايير الاستدامة للكتلة الأحيائية الحرجية، بما في ذلك ضمانات تغير استخدام الأراضي، ووفورات انبعاثات غازات الدفيئة، ومبادئ استخدام التكديس التي تعطي الأولوية لمنتجات الخشب ذات القيمة العالية قبل استعادة الطاقة، وبالمثل، قامت وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة بتنقيح سياستها المتعلقة بمحاصيل الكتلة الأحيائية، مع الاعتراف بحياد الكربون في حالات الاسترداد الكاملة.

ويمكن لآليات السوق مثل تسعير الكربون، ومعايير حافظة الطاقة المتجددة، وشهادات الطاقة الخضراء أن تحفز استخدام الكتلة الأحيائية بكفاءة، كما أن دعم البحث والتطوير في تكنولوجيات التحويل المتقدمة، إلى جانب المساعدة التقنية لملاك الغابات، يساعد على توسيع سلاسل الإمداد المستدامة، وتبرز الشراكات بين القطاعين العام والخاص لبناء مراكز إقليمية للطاقة الأحيائية تدمج عمليات جمع وتجهيز وتوزيع.

التوقعات والابتكارات في المستقبل

وتعود التطورات التكنولوجية بتعزيز قدرة الكتلة الحيوية الحرجية على البقاء والأداء البيئي، إذ يمكن أن تؤدي عمليات التكرير الأحيائي المتكامل التي تنتج منتجات متعددة - حرارة، وكهرباء، ووقود بيولوجي، وعائدات اقتصادية معززة للبيئة، والحد من النفايات، ويمكن أن يؤدي احتجاز الكربون وتخزينه المطبق على احتراق الكتلة الأحيائية أو الغازية إلى انبعاثات سلبية، وهي أداة حاسمة الأهمية لتحقيق أهداف اتفاق باريس.

وتتيح الأدوات الرقمية مثل الاستشعار عن بعد والتعلم الآلي ونظم المعلومات الجغرافية رسم خرائط دقيقة لتوافر الكتلة الحيوية ومستويات الحصاد المستدامة، ويزيد تحسين تكنولوجيات التكييف والأخطار من كثافة الطاقة ويتيح الانتقال من مسافة أطول دون تكلفة مفرطة، وفي قطاع النقل، تخضع الوقود الموصل من الخشب لإصدار شهادات للطيران التجاري، مما يوفر حلا قابلا للارتقاء بالنسبة للجزأين من الصعب التعرف عليهما.

والمبادرات التعاونية مثل برنامج الوكالة الدولية للطاقة الأحيائية للتعاون في مجال التكنولوجيا الحيوية و Food and Agriculture Organization's Forest Energy]() تقدم البيانات وأفضل الممارسات والتوجيه في مجال السياسات.() ويواصل الباحثون في مؤسسات مثل ]Nature Climate Change] المجلة تنقيح نماذج دورة الحياة، ويساعدون على تصميم المواد النووية.

فالكتلة الأحيائية الحرجية ليست رصاصة فضية، بل هي عنصر استراتيجي لنظام للطاقة المتجددة المتنوعة، وعندما تقترن بإدارة قوية، والابتكار التكنولوجي، وإدارة النظم الإيكولوجية، فإنها يمكن أن توفر قوة تحميل أساسية، وتدعم الاقتصادات الريفية، وتسهم في إزالة الكربون من أعماقه، ويتطلب الطريق إلى الأمام تقييما علميا صارما، وسلاسل توريد شفافة، وإدارة تكيفية تستجيب للتطورات في المناخ والمعرفة الإيكولوجية.