Understanding Large-Scale Bioenergy Infrastructure

وتشير البنية التحتية للطاقة الأحيائية الكبيرة إلى المرافق التي تحول المواد الوسيطة العضوية - مثل المخلفات الزراعية، والمنتجات الثانوية الحرجية، ومحاصيل الطاقة ذات الأغراض الزراعية، وقود النقل العضوي المحلي إلى الكهرباء أو الحرارة أو السائل على نطاق تجاري، وتتراوح هذه المنشآت بين محطات توليد الطاقة الكتلة الأحيائية التي تولد عشرات من الميغاوات إلى مصانع متقدمة ذات القدرة على إنتاج الخليوي(22).

ويطرح نطاق هذه المشاريع تحديات فريدة، إذ يمكن أن تستهلك محطة نموذجية لتوليد الطاقة الكهربائية للكتلة الأحيائية مئات الآلاف من الأطنان من المواد الوسيطة سنويا، مما يتطلب سلاسل توريد واسعة النطاق تشمل الغابات والمزارع وشبكات النقل، وبالمثل، تعتمد مرافق كبيرة من الوقود الأحيائي على مساحات واسعة من الأراضي الزراعية أو نظم جمع النفايات، وبدون رقابة بيئية صارمة، يمكن أن تُنفذ فوائد تفكيك الوقود الأحفوري نتيجة لآثار بيئية غير مقصودة.

المنافع البيئية للطاقة الأحيائية

وعندما تدار الطاقة الأحيائية على نحو مستدام، فإنها توفر عدة مزايا بيئية على الوقود الأحفوري.

Greenhouse Gas Emission Reductions

وتبين تحليلات دورة الحياة أن الكتلة الأحيائية التي يمكن مصادرها بصورة مستدامة يمكن أن توفر تخفيضات صافية في غازات الدفيئة بنسبة تتراوح بين 80 و90 في المائة مقارنة بالغاز الفحمي أو الغاز الطبيعي، شريطة أن تكون التغيرات في استخدام الأراضي محدودة، وعلى سبيل المثال، فإن استخدام المخلفات الحراجية أو النفايات الزراعية التي من شأنها أن تزيل من غير ذلك انبعاثات الميثان وتشتت الوقود الكربوني العالي.() ويعتبر الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ([1])

النفايات

ويمكن أن تؤدي الهياكل الأساسية للطاقة الأحيائية إلى تحويل مسارات النفايات العضوية - مثل النفايات الغذائية، ورطوبة الحيوانات، والطاقة المفيدة من الخشب إلى آخر، وتحويل المواد من مدافن القمامة، والحد من إطلاق الميثان، وغاز الدفيئة القوي، والمدافن هي المصدر الثالث الأكبر لانبعاثات الميثان البشرية على الصعيد العالمي؛ وتحويل ذلك الغاز إلى كهرباء أو حرارة إلى مسؤولية إلى مورد.

أمن الطاقة والاستقرار في ظل الظلم

وعلى عكس الطاقة الشمسية والريحية المتقطعة، يمكن لمصانع الطاقة الأحيائية أن تعمل على الطلب، وتوفر الطاقة المتجددة التي يمكن إرسالها، وهذا الاستقرار يدعم التكامل الشبكي للمتجددات المتغيرة ويقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد، إذ ترى بلدان كثيرة، ولا سيما تلك التي لديها قطاعات زراعية وغاباتية وفرة، القوى الأحيائية وسيلة لتعزيز استقلال الطاقة المحلية.

التحديات البيئية والاهتمامات البيئية

ويعاني الوعد بالطاقة الأحيائية من مخاطر بيئية كبيرة، لا سيما عندما يتم تنفيذها على نطاق واسع دون ضمانات صارمة.

تغير استخدام الأراضي وإزالة الغابات

وقد ارتبط التوسع في إنتاج المواد الوسيطة للطاقة الأحيائية بالتغيرات المباشرة وغير المباشرة في استخدام الأراضي، ويمكن أن يؤدي التحويل المباشر للغابات أو الأراضي العشبية أو الأراضي الخماسية إلى مزارع محاصيل الطاقة إلى توليد مخزونات كبيرة من الكربون وتدمير الموائل، وتنشأ آثار غير مباشرة عندما تُشرد المحاصيل الغذائية إلى الأراضي المستخدمة في الطاقة الأحيائية، مما يدفع الزراعة إلى نظم إيكولوجية عالية الكربون في أماكن أخرى.

استنفاد الموارد المائية والتلوث

ويمكن أن تُزجّز زراعة محاصيل الطاقة الأحيائية على نحو مكثف، ولا سيما أصناف الماء - الهنغارية مثل قصب السكر أو القوقية، بإمدادات المياه المحلية، وبالإضافة إلى ذلك، قد تتسبب الأسمدة ومهرّب مبيدات الآفات من مزارع محاصيل الطاقة في تغذيتها في أجساد المياه القريبة.() وقد أبرز تقييم شامل [() معهد الموارد العالمية أن العديد من سيناريوهات استدامة الوقود الأحيائي تتضارب.

فقدان التنوع البيولوجي

وتوفر مزارع تربية الأحياء الفقيرة موائلها مقارنة بالنظم الإيكولوجية المحلية، وتثبيت المناظر الطبيعية وانخفاض ثراء الأنواع نتائج موثقة، لا سيما في المناطق المدارية التي يرتفع فيها التنوع البيولوجي، بل إن الجيل الثاني من المواد الوسيطة، مثل الأعشاب السريعة النمو أو الأشجار، يمكن أن تعطل الشبكات الإيكولوجية عندما تزرع فوق مناطق كبيرة.

The Food vs. Fuel Debate

فاستعمال الأراضي الزراعية الأولية لمحاصيل الطاقة يثير أسئلة أخلاقية وعملية بشأن الأمن الغذائي، وبينما يهدف الوقود الأحيائي المتقدم من المواد الوسيطة غير الغذائية إلى تجنب هذا الصراع، فإن المنافسة على الأراضي الصالحة للزراعة لا تزال قائمة، وقد ساهم ارتفاع أسعار السلع الأساسية خلال ازدهار الوقود الأحيائي، تاريخيا، في تقلب أسعار الأغذية، مما أثر على الفئات السكانية الضعيفة.

استهلاك الحياد الكربوني تحت التدقيق

وكثيراً ما يُفترض أن الكتلة الأحيائية محايدة من الكربون لأن النباتات تستوعب ثاني أكسيد الكربون أثناء النمو، غير أن الفارق الزمني بين الحرق والمسائل المتعلقة بالنمو، وفي كثير من الحالات، فإن الطاقة الأحيائية تنبعث من ثاني أكسيد الكربون لكل وحدة من الطاقة أكثر من الفحم عند الاحتراق؛ ويمكن أن تمتد فترة الاسترداد " للانتعاش " إلى عقود، وإذا ما تم تطهير الغابات من الكتلة الأحيائية، فإن الانبعاثات الأمامية قد تتخطى الفوائد المناخية.

التقييم الشامل للأثر البيئي

ولفصل الطاقة الأحيائية المستدامة حقا عن المشاريع الضارة، يلزم وضع إطار منهجي متعدد المعايير للتقييم، وينبغي أن تكون العناصر التالية جزءا لا يتجزأ من أي استعراض بيئي.

تقييم دورة الحياة

ويبحث قانون مكافحة التصحر الانبعاثات واستهلاك الموارد في جميع المراحل: إنتاج المواد الوسيطة، وجنيها، ونقلها، وتحويلها، واستخدام الطاقة النهائي، بما في ذلك انبعاثات تغير استخدام الأراضي، ومدخلات الأسمدة، وتسرب الميثان، يضمن صورة واقعية، ويوفر مختبر الطاقة المتجددة الوطني ] نماذج تستخدم على نطاق واسع في إطار تحليلات الاستهلاك الأحيائي.

تحليل تغير استخدام الأراضي

ويجب على القائمين بالتقييم أن يحددوا كمياً التغيرات المباشرة وغير المباشرة في استخدام الأراضي، وتساعد قوائم جرد الصور الساتلية ومخزونات الكربون في تقدير الأثر المناخي لتحويل حزمة معينة، ويمكن أن تكون النماذج التي تُحسب لديناميات السوق العالمية آثار غير مباشرة تقريباً، ويتضمن توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الطاقة المتجددة قواعد للحد من تغير استخدام الأراضي، ولكن الإنفاذ لا يزال غير متكافئ.

تقييم برمجيات المياه

ويكشف قياس الحجم الإجمالي للمياه العذبة المستهلكة (المياه السائلة) ومياه الأمطار المستخدمة (المياه الخضراء) لكل وحدة من وحدات الطاقة المنتجة عن مخاطر الإجهاد المائي، فعلى سبيل المثال، فإن الجيل الأول من الوقود الأحيائي من الذرة المروية له آثار مائية أعلى بكثير من الجيل الثاني من مخلفات الغابات التي تغذيها الأمطار، وينبغي أن تتضمن المشاريع في مناطق ندرة المياه تكنولوجيات فعالة للري وجني مياه الأمطار.

التنوع البيولوجي وخدمات النظم الإيكولوجية

وينبغي أن تتجاوز تقييمات تأثير التنوع البيولوجي عمليات حصر الأنواع لتقييم التنوع الوظيفي، والربط بين الموئل، وخدمات النظم الإيكولوجية مثل التلوث وصحة التربة.() ويمكن أن تؤدي مناطق الخانات، والزراعة بين الأنواع المختلطة، والاحتفاظ بصلائح النبات الطبيعي إلى التخفيف من الآثار السلبية.() وتُقدِّم خطط التأقلم مثل ] برنامج الكتلة الأحيائية المستدامة معايير للاستعانة بالمسؤولية.

العوامل الاجتماعية - الاقتصادية

ولا يمكن فصل العدالة البيئية ورفاه المجتمعات المحلية عن الاستدامة الإيكولوجية، وينبغي أن تقيِّم التقييمات كيف تؤثر مشاريع الطاقة الأحيائية على الحقوق المحلية للأراضي، والحصول على الغذاء، والعمالة، والصحة، وتساعد مشاركة أصحاب المصلحة عبر الحدود وآليات تقاسم المنافع على تجنب النزاعات وضمان استمرار المشاريع في الأجل الطويل.

الاستراتيجيات المتعلقة بالطاقة الأحيائية المستدامة

وعلى الرغم من التحديات، هناك مسارات واضحة لجعل الهياكل الأساسية للطاقة الأحيائية على نطاق واسع سليمة بيئيا.

ترتيب أولويات النفايات والارتقاءات

وتتمثل الطريقة الأكثر إلحاحاً للحد من الآثار السلبية في استخدام المواد الوسيطة التي لا تتطلب أرضاً مخصصة: المخلفات الزراعية (مخلفات الذرة، قش القمح)، مخلفات الحراجة (النفايات، المطاحن)، نفايات الخشب الحضري، والنفايات البلدية العضوية، وهذه المواد تنطوي على مخاطر منخفضة في استخدام الأراضي، وكثيراً ما توفر فوائد إضافية، مثل الحد من مخاطر الحريق في الغابات أو انبعاثات الميثان من مدافن.

النهوض بالأرصدة السمكية من ثاني إلى الثالث

فالأراضي الماجينية والمحاصيل غير الغذائية، مثل العشب الذي يدوم كل عام (الميسكن، والمزلاجات) أو الطحالب، توفر غلة أعلى مع انخفاض الطلب على المدخلات في الأراضي الزراعية الجيدة، ويمكن مثلاً زراعة الوقود الأحيائي الموجود على أساس الغا على الأراضي غير الصالحة للزراعة باستخدام الملحين أو المياه المستعملة، كما أن البحث في محاصيل الطاقة ذات الأثر المنخفض والراثي لا يزال يحسن من سمات الاستدامة.

إدماج نظم الحراجة الزراعية والأغراض المتعددة

فالتذبذب، وزراعة الزقاق، وغيرها من النظم المتكاملة تجمع بين إنتاج محاصيل الطاقة وبين الأغذية والألياف أو الماشية، وتعزيز كفاءة استخدام الأراضي والتنوع البيولوجي، ويمكن أن يؤدي زرع أشجار الطاقة الأحيائية على طول الحواف الميدانية أو التقاطع مع الأنواع التي تخلق النيتروجين إلى تحسين صحة التربة وتقليل احتياجات الأسمدة.

تنفيذ أطر تنظيمية قوية

ويجب على الحكومات أن تطبق معايير الاستدامة التي تغطي عتبات غازات الدفيئة، والقيود المفروضة على استخدام الأراضي، والحدود المفروضة على استخدام المياه، وحماية التنوع البيولوجي، كما أن نظم التصديق - مثل نظم المائدة المستديرة المعنية بالمواد الحيوية المستدامة - تساعد على التحقق من الامتثال، والتسعير الكربوني الذي يعكس تكاليف دورة الحياة الكاملة يحفز على اتباع مسارات أنظف.

الاستثمار في تكنولوجيات التحويل المتقدمة

ويمكن أن تحول التجميل والتحلل الحراري والحفر الأنيابي إلى مواد وسيطة منخفضة القيمة متنوعة إلى منتجات متعددة للطاقة تكون أكثر كفاءة من الاحتراق، وتزيد كفاءة الطاقة المجمّعة من كفاءة النظم إلى أقصى حد، وتتجاوز في كثير من الأحيان 80 في المائة، بينما يمكن لمشاريع المجلس أن تحقق انبعاثات سلبية عندما تقترن بتخزين الكربون.

خاتمة

فالهياكل الأساسية للطاقة الأحيائية الكبيرة تتيح فرصاً كبيرة ومخاطر بيئية عميقة، وعندما يتم تطويرها بتفكير دورة الحياة بعناية، وأفضلية المواد الوسيطة للنفايات، والرقابة التنظيمية القوية، يمكن أن تؤدي الطاقة الأحيائية دوراً بناءً في حافظة متنوعة للطاقة المتجددة، وعلى العكس من ذلك، فإن المشاريع غير المخططة تخطيطاً جيداً والتي تعتمد على أحواض الأرض، أو على زراعة الأحجار، أو على مخاطر التحويل غير الفعالة تؤدي إلى تفاقم المشاكل التي تسعى إلى حلها.