#1
|
||||
|
||||
ما مدى جودة اللدائن النباتية بيئيّا؟
ما مدى جودة اللدائن النباتية بيئيّا؟(*) من الناحية التقنية يمكن إنتاج اللدائن باستخدام النباتات بدلا من أنواع الوقود الأحفوري. ولكن هل توفر هذه اللدائن الجديدة السلامة البيئية التي يتطلع إليها الباحثون؟ < U .T. گيرنگروس> ـ <C .S. سليتر> أثناء قيادته سيارته عبر طريق ترابي يغطيه الحصى في وسط ولاية أيوا، يحدق مزارع نحو الأفق فيرى على مد البصر صفوفا من عيدان الذرة الفارعة المورقة تتمايل مع هبات النسيم. وترتسم على وجهه ابتسامة نابعة من معرفته بخبايا هذا المحصول التي لا يدركها إلا القليلون. ذلك أن الأمر لا يقتصر على حبات الذرة التي تنمو في كيزانها ears ويبدو أن هذا التوجه الخيالي "لإنماء" اللدائن قابل للتحقيق في المستقبل المنظور، وهو أكثر مدعاة للاهتمام من تصنيع اللدائن في مصانع الپتروكيميائيات (الكيميائيات النفطية)، التي تستهلك نحو 270 مليون طن من النفط والغاز في سائر أنحاء المعمورة كل عام. وتعد أنواع الوقود الأحفوري مصدرا للطاقة من جهة، ومصدرا للمواد الخام الأولية التي تحول النفط الخام إلى أنواع من اللدائن مثل متعدد الستايرين polystyrene polyethylene polypropylene وانطلاقا من هذا التوجه، فقد كان سرور المهندسين المختصين بالكيمياء الحيوية biochemical engineers sustainablity green biodegradation greenhouse يستهلك التصنيع التقليدي للدائن كميات هائلة من الوقود الأحفوري. فالسيارات والشاحنات والنفاثات ومحطات توليد الطاقة تستهلك أكثر من 90 في المئة مما تنتجه مصافي النفط الخام، ويُستهلك معظم ما تبقى في إنتاج اللدائن؛ وفي الولايات المتحدة وحدها يُستهلك 80 مليون طن سنويّا لهذا الغرض. وإلى اليوم، فإن الجهود الحالية للتقانة الحيوية والصناعات الزراعية لإحلال اللدائن المشتقة من النبات محل اللدائن التقليدية قد أخذت ثلاثة اتجاهات رئيسية تتمثل في تحويل السكريات النباتية إلى لدائن، وفي إنتاج اللدائن في الكائنات الميكروية microorganisms لقد وحَّدت كل من شركتي كارگل Cargill Dow Chemical PLApolylactide lactic acid PET polyethylene terephthalate يُعَد التوجه نحو تحضير منتوجات جديدة تعتمد على سكر الذرة، امتدادا طبيعيّا لأنشطة شركة كارگل في صناعة التفريز السائل للذرة corn-wet milling corn syrup fructose citric acid vegetable oil bioethanol Nature Works TM PLA وقامت شركات أخرى، من ضمنها Imperial Chemical Industries polyhydroxyalkonoate PHA PLA PLA Ralstonia eutropha PHA بدا لفترة ما وكأن توليد اللدائن من النباتات طريقة مبتكرة لتقليل الحاجة العالمية إلى أنواع الوقود الأحفوري. وقد شيدت الشركة المذكورة، على إثر أزمة النفط في السبعينات، منشأة تخمير على نطاق صناعي، تقوم عن طريقها الكائنات الميكروية بتحويل سكر النبات إلى عدة أطنان من اللدين PHA Monsanto ومنذ ذلك الحين قامت مجموعات أكاديمية وشركات أخرى، بما في ذلك شركة مونسانتو، بتوجيه جهودها لإنتاج اللدين PHA كان أحدنا (وهو سليتر) من بين مجموعة استطاعت في منتصف الثمانينات فصل الجينات التي تمكن البكتيريا من إنتاج اللدائن. وقد توقع الباحثون أن إدخال هذه الإنزيمات في جسم النبات سوف يؤدي إلى تحويل أسيتيل التميم الإنزيمي acetyl A coenzyme Arabidopsis thaliana PHA وحتى لا يكون إنتاج اللدائن على حساب إنتاج الغذاء، توجه الباحثون إلى أجزاء النبات التي لا تُحصد عادة والمتمثلة بعيدانه وأوراقه، لأن إنماء اللدائن فيها سوف يسمح للمزارعين بحصاد كيزان الذرة بالحصَّادة التقليدية أولا ومن ثم تمشيط حقولها لأخذ الأوراق والعيدان المحتوية على اللدائن. وعلى خلاف طريقة إنتاج اللدينيْن PHA PLA PHA switchgrass إنتاج اللدائن ومتطلباته من الطاقة يحتاج إنتاج اللدائن المشتقة من النبات إلى كميات من الطاقة تفوق ما تحتاج إليه مثيلاتها المنتجة من الپتروكيميائيات، مما يتسبب في انبعاث كميات أكبر من غازات الاحتباس الحراري (الدفيئة) الناجمة عن إحراق الوقود الأحفوري. تكمن المشكلة في الطاقة وفي الانبعاثات الغازية chloroplasts organelles وعلاوة على ذلك فإن التحديات الناجمة عن فصل اللدائن عن النبات هائلة. وقد ارتأى الباحثون في مونسانتو بادئ الأمر أن تكون مرافق الاستخلاص والفصل ملحقة بمنشأة معالجة الحبوب القائمة أصلا. لكنهم لاحظوا عند وضع التصاميم النظرية لمثل هذه المرافق أن استخلاص اللدائن وتجميعها سوف يحتاجان إلى كميات كبيرة من المذيب الذي ينبغي استرجاعه بعد استخدامه. لذلك جاءت البنية التحتية لهذه المرافق تضارع في حجمها مصانع إنتاج اللدائن الپتروكيميائية، وتزيد على حجم المنشأة القائمة لمعالجة الحبوب. وسوف يكون بوسع الباحثين، إذا ما توفر لهم الوقت والتمويل اللازمان، التغلب على هذه العوائق التقنية. لقد قمنا بوضع خطط لتطوير لدائن قابلة للتقوض تستغرق زمنا يكفي لإشغال برنامج أبحاثنا لعدة أعوام قادمة؛ إلا أننا بدأنا نشعر بقلق متزايد جعلنا نتساءل إن كانت هذه الحلول تستحق المتابعة. وعند حساب كميات الطاقة والمواد الأولية اللازمة لكل خطوة من عملية إنماء اللدائن PHA PHA resin وفي أحدث دراسة أنجزناها في ربيع عام 2000 وجدنا وزملاؤنا أن إنتاج كيلوغرام واحد من اللدين PHA PE وبالاستناد إلى الأنماط الحالية لاستخدام الطاقة في الصناعات المتصلة بمعالجة الذرة، فإننا نحتاج إلى 2.65 كيلوغرام من الوقود الأحفوري لتشغيل عمليات إنتاج كيلوغرام واحد من اللدين PHA على ضوء هذه المقارنة يستحيل القول إن اللدين الذي يُنمّى في الذرة والذي يُستخلص باستخدام الطاقة الناجمة عن الوقود الأحفوري، يمكن أن يسهم في الحفاظ على مصادر هذا الوقود؛ لأن الوفر الذي يحققه من استبدال مصادر متجددة بالمصادر اللامتجددة لا يعود ذا معنى إذا ما أخذنا بالاعتبار المتطلبات الإضافية من الطاقة. وكذلك وجد أحدنا (وهو گيرنگروس) في دراسة سابقة أن إنتاج كيلوغرام من اللدين PHA PHA إن إنماء اللدين PHA في عيدان الذرة يمكّن من جني كل من الحبوب واللدين من الحقل ذاته. PLA PLA PET PLA وكذلك تثير الطاقة اللازمة لإنتاج اللدائن من النبات قلقا آخر قد يكون أكثر أهمية بسبب طبيعته البيئية. ففي حين يعدّ النفط المصدر الرئيسي التقليدي لإنتاج اللدائن، فإن إنتاج هذه الأخيرة من النباتات يعتمد أساسا على الفحم الحجري وعلى الغاز الطبيعي، اللذين يستخدمان لتشغيل آلات زراعة الذرة وعمليات تصنيعها. لذا فإن أيّا من الطرق المعتمدة على النبات لا بد أن تتضمن التحول عن استخدام وقود أقل توفرا (النفط) إلى آخر أكثر توفرا (الفحم). ويرى بعض الخبراء أن هذا التحول يعد خطوة في اتجاه الاستدامة، لكنهم يغفلون حقيقة مؤداها أن جميع أنواع الوقود الأحفوري المستخدمة لإنتاج اللدائن من مصادر متجددة (مثل الذرة) سوف تحرق بكاملها لتأمين الطاقة اللازمة، في حين تَدمج الطرق القائمة على استخدام الزيت الأحفوري جزءا مهمّا منه في المنتوج النهائي. إن إحراق المزيد من الوقود الأحفوري يفاقم مشكلة المناخ العالمية القائمة، وذلك بزيادة انبعاثات غازات الدفيئة (الاحتباس الحراري) مثل ثنائي أكسيد الكربون(3). وكذلك تزداد انبعاثات غازات أخرى مثل ثنائي أكسيد الكبريت الذي يسهم في تشكيل المطر الحمضي، وهو ما يجب أن يُنظر إليه باهتمام. وعلاوة على ذلك، فإن أية عملية تصنيع تزيد من هذه الانبعاثات تتعارض مباشرة مع اتفاقية كيوتو Kyoto Protocol لم يكن بالإمكان التغاضي عن الاستنتاجات التي خلصنا إليها من تحليلنا، والدالة على أن الفائدة المتحققة من إنتاج اللدائن في النبات تتضاءل أمام الزيادة غير المبررة في استهلاك الطاقة، وفي الغازات المنبعثة. ويبدو أن اللدين PLA PHA اللدين الأخضر يصبح حقيقة واقعية يجيب < P . گروبر> [نائب رئيس شركة كاركل داو للشؤون التقنية] عن الأسئلة المتعلقة باللدين الجديد الذي تنتجه شركته من النبات. كيف سينافس لدين متعدد اللاكتيد Nature Works TM PLA اللدائن الپتروكيميائية؟ يجمع هذا اللدين العديد من الصفات مُشكِّلا عائلة فريدة من اللدائن. فبريقه ولمعانه وقدرته على الاحتفاظ بالفتل والطي، التي تفوق ما لنظيره الپتروكيميائي، تُعجب الشركات التي تطور هذا اللدين وتستخدمه للف الحلوى (السكاكر) ولغير ذلك من مواد تغليف السلع الاستهلاكية. ويقدم هذا اللدين لمصنّعي الأقمشة ليفا طبيعيّا يمكنه أن ينافس الألياف الاصطناعية مثل النايلون في كل من مجالي الأداء وسهولة المعالجة. وعلاوة على ذلك، فقد حددت المصادر الصناعية سوقا يمكنها استهلاك عدة بلايين من الكيلوغرامات منه في مجالات عديدة مثل الملابس العملية والمنتوجات الصحية وألياف السجاد ومواد التغليف. ما الميزات البيئية للدين المتعدد اللاكتيد ( PLA )؟ إن استخدامنا سكر النبات بدلا من الوقود الأحفوري كمادة أولية لاصطناع هذا اللدين يجعل إنتاجه يستهلك كمية من الوقود الأحفوري تقل بنسبة 20-50 في المئة عما تستهلكه اللدائن التقليدية. كما يمكن تفكيك (تكسير) هذا اللدين إلى مكوناته الكيميائية الأصلية لإعادة استخدامها، ويمكن أيضا تدويره. إن أحد عملائنا يخطط لاستخدامه في صناعة قطع السجاد القابلة للتدوير. واللدين قابل للتقوض الحيوي كما الورق، في مرافق معالجة نفايات المدن. ولهذه الأسباب فإن اللدين PLA سوف يقلل من اعتماد المجتمع على الوقود الأحفوري، وكذلك يقدم في الوقت ذاته منتوجات تناسب الطرق المستخدمة للتخلص من النفايات. إن هذه الميزات البيئية الواضحة لهذا اللدين هي فوائد إضافية. ونعتقد أن الناس سوف يُقْدِمون على شرائه بصورة أساسية لأدائه الجيد ولقدرته على التنافس مع التقانات المتوفرة حاليا. هل تعادل هذه الميزات كون الطاقة المطلوبة لإنتاج اللدين PLA أكبر من تلك المطلوبة لإنتاج بعض اللدائن الپتروكيميائية؟ من المهم أن ندرك أنه لم تمض على طريقتنا لتصنيع هذا اللدين سوى عشر سنوات فقط، ولايزال المجال واسعا للاستفادة من التجارب والخبرات التي أدت إلى تطوير وتحسين عمليات تصنيع اللدائن الپتروكيميائية عبر المئة عام الماضية. إن مرفقنا التصنيعي الأول، الذي يتم بناؤه حاليا في نبراسكا، سوف يستخدم 40 في المئة فقط من الطاقة الأحفورية اللازمة لتشغيل عمليات إنتاج النايلون التقليدي. وكذلك نتوقع من خلال قيام باحثينا وعلمائنا بتحسين إنتاج هذا اللدين إلى أقصى درجة ممكنة، أن نخفض حاجاتنا من الطاقة اللازمة لتشغيل مرفقيْ التصنيع الثاني والثالث، اللذين نسعى إلى الانتهاء من بنائهما خلال العام 2004، بما يقرب من 50 في المئة. هل تنوي التعليق على ما يصفه كل من < . K . گيرنگروس> و<سليتر>"بالعيوب البيئية" للّدين PLA ؟ نعم. فنحن لا نطور فقط طرق إنتاج تحتاج إلى طاقة أقل، بل نبحث عن طرق أخرى أكثر نجاعة لتوليد الطاقة، بما في ذلك التوليد المشترك واستخدام الوقود المتجدد مثل المواد النباتية أو الكتلة الحيوية. ونبحث كذلك عن إيجاد مواد أولية بديلة لإنتاج اللدين PLA . إن استخدام السكر القابل للتخمر والذي يستخلص من عيدان الذرة سوف يسمح بحصاد محصول ثان من الأرض ذاتها المستخدمة لإنتاج حبوب الذرة. ويمكن أيضا إنتاج هذا اللدين من القمح والشوندر (البنجر) وغيرهما من المحاصيل التي يمكن انتقاؤها لتناسب أجواء معينة. إن لفائف السكاكر ما هي إلا واحدة من المنتوجات التي تخطط الشركات لتصنيعها من اللدين الجديد المصنع من النبات والذي ستنتجه مصانع شركة كارگل داو وتعرضه في الأسواق في أواخر هذا العام. ويكمن الجواب في الطاقة المتجددة وقد قدرنا، وباحثون آخرون، أن استخدام الكتلة الحيوية المتجددة مصدرا أساسيّا للطاقة في صناعات معالجة الذرة قد يبعد إنتاج اللدائن عن استخدام المصادر الأحفورية، لكن مثل هذا التغيير يتطلب التغلب على بعض العقبات التقنية (القديمة)، وكذلك يتطلب إقامة بنية تحتية جديدة بالكامل لتوليد القدرة. وتساءلنا: "هل يمكن أن يحدث هذا في يوم ما؟" يبين الواقع الحالي أن إنتاج الطاقة في الولايات التي تزرع الذرة يسير في الاتجاه المعاكس تماما لذلك، إذ تستهلك معظم هذه الولايات كميات متفاوتة من طاقتها الكهربائية مأخوذة من الفحم الحجري. فولاية أيوا الأمريكية مثلا تعتمد عليه في توليد 86 في المئة من طاقتها المستهلكة، في حين تعتمد عليه ولاية إنديانا بنسبة 98 في المئة من حاجتها إليه، مقارنة بالمعدل القومي البالغ نحو 56 في المئة وذلك عام 1998. (وتحصل بعض الولايات الأخرى على مقادير أكبر من الطاقة من مصادر أخرى مثل الغاز الطبيعي والنفط والمولدات الكهرمائية hydroelectric تتطلع كل من شركتي مونسانتو وداو كارگل نحو إيجاد طرائق للحصول على مقادير أكبر من الطاقة من الكتلة الحيوية. وفي دراسة نظرية أجرتها شركة مونسانتو جرى افتراض إحراق جميع عيدان الذرة المتبقية بعد استخلاص اللدائن منها، لتوليد الكهرباء والبخار، فكانت كمية الكهرباء الناتجة من الكتلة الحيوية في هذا السيناريو تزيد على احتياجات عملية استخلاص اللدين PHA وكان لهذا التحول ـ نحو مصدر نباتي المنشأ لإنتاج الطاقة، وعدم استخدام النبات مادة تصنيعية أولية ـ فوائد بيئية مهمة. إن النظرة المنطقية إلى إنتاج اللدائن وإلى توليد الطاقة، كل على حدة، تفرض استخدام الطاقة المتجددة بدلا من الطاقة الأحفورية في عدد من السيرورات الصناعية، بغض النظر عن طبيعة التوجه المعتمد لإنتاج اللدائن، إذ ما الذي يدعونا إلى الاهتمام بتوفير الطاقة لسيرورة ما تتطلب بطبيعتها الكثير منها، إن كان أمامنا الخيار في أن ننتج اللدائن بالصورة التقليدية وبطاقة أقل من ذلك بكثير، ومن ثم بانبعاثات أقل لغازات الاحتباس الحراري؟ ويبدو أن بالإمكان التقليل من هذه الانبعاثات من جهة، ومن استنزاف المصادر الأحفورية من جهة أخرى، عن طريق الاستمرار في صناعة اللدائن من النفط مع استخدام الكتلة الحيوية المتجددة وقودا. ليست هناك، لسوء الحظ، استراتيجية واحدة يمكنها التغلب على جميع المشكلات البيئية والتقنية والاقتصادية للمقاربات التصنيعية المتعددة. فاللدائن التقليدية تتطلب استخدام الوقود الأحفوري كمادة خام أولية، في حين أن اللدينيْن PLA PHA PLA PHA PLA PHA PHA PLA لم نفترض افتراضا فوريّا أن هذه التقانات النباتية المنشأ محكوم عليها بالإخفاق والفشل إلى الأبد. وعلى ضوء هذه الحقيقة، فإننا نرى ألا تستهدف أية خطة لإنتاج اللدائن خفض انبعاث غازات الاحتباس الحراري فحسب، بل أن تتقدم خطوة أبعد من ذلك تهدف إلى إيقاف تدفق الكربون إلى الجو المحيط. ويتطلب تحقيق ذلك إيجاد الطرق الكفيلة بإنتاج لدين غير قابل للتقوض، من مصادر تمتص ثنائي أكسيد الكربون من الجو مثل النباتات. وهكذا يمكن دفن هذا اللدين في باطن الأرض بعد استخدامه، مما يؤدي إلى احتجازه الكربون تحت سطح الأرض بدلا من إعادته إلى الجو. ويمكن لبعض اللدائن القابلة للتقوض الحيوي أن تقوم هي أيضا باحتجاز الكربون، لأن مكبات النفايات الأرضية landfills وختاما فإن تحميل صناعة اللدائن مسؤولية خفض مستويات غاز ثنائي أكسيد الكربون في الجو قد يكون أمرا فوق قدرتها. إن سائر السيرورات الصناعية، وليس صناعة اللدائن فقط، يمكنها أن تستفيد من استخدام المواد الخام الأولية المتجددة ومن مصادر الطاقة المتجددة كذلك. إن التغييرات المهمة المطلوب إجراؤها على البنية التحتية لمنشآت توليد الطاقة الكهربائية في العالم والتي من شأنها أن تحقق هذا التحول، تستحق بذل الجهد المطلوب. وفي نهاية الأمر فإن الطاقة المتجددة تعدّ المكون الرئيسي لأي مخطط شامل لبناء اقتصاد مستدام، ولذلك فإنها تبقى العقبة الأساسية أمام إنتاج لدائن "خضراء" حقّا. المؤلفان Tillman U. Gerngross - Steven C. Slater عمل كل منهما لأكثر من ثماني سنوات في المجالين الصناعي والأكاديمي لتطوير تقانات لصنع لدائن قابلة للتقوض الحيوي. وأسهما في فهم الخصائص الإنزيمية والوراثية للبكتيريا المنتجة للدائن. وفي عامي 1998 و 1999 وجّها اهتمامهما إلى موضوع أشمل يتعلق بكيفية تأثير تصنيع اللدائن في البيئة. ويعمل گيرنگروس أستاذا مساعدا في كلية دارتموث Dartmouth، أما سليتر فهو باحث رئيسي في الشركة Cereon Genomics، التابعة لشركة مونسانتو، في ماساتشوستس. مراجع للاستزادة POLYHYDROXYBUTYRATE, A BIODEGRADABLE THERMOPLASTIC, PRODUCED IN TRANSGENIC PLANTS. Y. Poiriey D. E. Dennis, K. Klomparins and C. Somerville in Science, Vol. 256, pages 520-622; April 1992. CAN BIOTECHNOLOGY MOVE US TOWARD A SUSTAINABLE SOCIETY? Tillman U. Gerngross in Nature Biotechnology, Vol. 17, pages 541-544;June 1999. Energy Information Administration, U.S. Department of Energy (www.eia.doe.gov). Association of Plastics Manufacturers in Europe (www.apme.org). Scientific American, August 2000 (*) How Green are Green Plastics (1) بما تعنيه من قدرة على التعامل مع المصادر الطبيعية دون الإضرار بالبيئة. (التحرير) (2) وهو المركب الذي يتكون بصورة طبيعية عندما يحول النبات أشعة الشمس إلى طاقة. (التحرير) (3) [انظر " Is Global Warming Harmful to Health, " by Paul R. Epstein; Scientific American, August 2000 ]. المصدر: ملتقى شذرات
__________________
(اللهم {ربنا آتنا في الدنيا حسنة وفي الآخرة حسنة وقنا عذاب النار} (البقرة:201) |
العلامات المرجعية |
الكلمات الدلالية (Tags) |
اللدائن, النباتية, بيئيّا؟, جوية |
يتصفح الموضوع حالياً : 1 (0 عضو و 1 ضيف) | |
|
|
المواضيع المتشابهه للموضوع ما مدى جودة اللدائن النباتية بيئيّا؟ | ||||
الموضوع | كاتب الموضوع | المنتدى | مشاركات | آخر مشاركة |
غارة جوية على غزة | عبدالناصر محمود | أخبار منوعة | 0 | 08-28-2015 06:48 AM |
الإتنولوجية النباتية ethnobotany | Eng.Jordan | رواق الثقافة | 0 | 06-16-2013 10:59 AM |
جودة الحياة | جاسم داود | الملتقى العام | 0 | 12-14-2012 12:17 PM |
جودة المنهج العلمي الجامعي وتقنيات التعليم المستخدمة في تحسين جودة مخرجات العملية التعليمية الواقع | Eng.Jordan | بحوث و مراجع و دراسات تربوية واجتماعية | 0 | 11-05-2012 02:38 PM |
استضافة د. صبحي بشير الحاصل على براءة اختراع في تحويل الزيوت النباتية لوقود السولار "الديزل" | Eng.Jordan | علماء عرب | 0 | 05-20-2012 07:56 PM |