قد يبدأ أحد أصعب المشكلات في كيمياء الكتلة الحيوية بالانفراج
يقول الباحثون إنهم نجحوا في كسر أقوى الروابط في اللِّجنين، وهو إنجاز قد يفتح مسارًا أكثر عملية لتحويل مخلفات الخشب إلى وقود ومواد كيميائية عالية القيمة. وإذا ثبتت جدوى هذا الاكتشاف على نطاق أوسع، فإنه سيعالج أحد أكثر التحديات استمرارية في الاستفادة من الكتلة الحيوية: فاللِّجنين وفير وغني بالطاقة، لكنه بالغ الصعوبة في التفكيك الانتقائي.
اللِّجنين هو البوليمر الصلب الذي يساعد على منح الخشب قوته. وهو أيضًا أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل الخشب صعب التحويل بكفاءة إلى منتجات أعلى قيمة. وبينما حظيت السليلوز والهِيميسليلوز باهتمام صناعي أكبر في كثير من الأحيان، ظل اللِّجنين هدفًا صعبًا لأن بنيته الكيميائية معقدة ومقاومة، خاصة عند الروابط الأقوى التي تحد من التحويل الفعال.
لماذا يهم كسر الروابط
تكمن أهمية هذا العمل الجديد في ما يشير إليه بشأن التحكم. فمجرد تفكيك اللِّجنين لا يكفي بحد ذاته. والتحدي هو القيام بذلك بطريقة تنتج جزيئات مفيدة بدلًا من خليط منخفض القيمة. وقد يؤدي أسلوب قادر على شطر الروابط الأصعب بفاعلية أكبر إلى تحسين اقتصاديات تكرير الكتلة الحيوية عبر تسهيل استخلاص وسائط كيميائية محددة أو مركبات مرتبطة بالوقود من مخلفات الخشب.
وهذا مهم لكل من الاستدامة والكفاءة الصناعية. فمخلفات الخشب واسعة الانتشار، لكن مكوناتها الأصعب كانت شديدة الصعوبة في الاستغلال الكامل. وإذا أمكن تحويل اللِّجنين إلى مخرجات أكثر قيمة، فإن مجاري المخلفات من قطاعات الغابات والزراعة والقطاعات ذات الصلة ستصبح أكثر جاذبية كمصادر للمواد الخام.
كما أن ذلك يغيّر النقاش حول معنى كلمة “نفايات”. ففي كثير من الأنظمة الصناعية، جرى التعامل مع البقايا الغنية باللِّجنين على أنها منتج ثانوي منخفض القيمة أو تُحرق لتوليد حرارة العمليات. ويمكن لمسار كيميائي أفضل أن ينقل مزيدًا من تلك المادة إلى مستويات أعلى في سلسلة القيمة، نحو الوقود المتقدم والمواد الكيميائية المتخصصة أو منتجات مفيدة أخرى.
دفعة محتملة للمواد والوقود منخفضة الكربون
هناك أيضًا بعد استراتيجي أوسع. فعديد من الدول والصناعات تبحث عن بدائل أقل انبعاثًا للكربون للمواد الكيميائية والوقود المشتقين من النفط. وقد كانت الكتلة الحيوية جزءًا من هذا البحث منذ زمن طويل، لكن المسارات القابلة للتسويق تعتمد على ما إذا كان يمكن معالجة المواد الأولية الصعبة بكفاءة وبصورة يمكن التنبؤ بها.
لن يحل تقدم اللِّجنين هذه المسألة بالكامل، لكنه قد يحسّن إحدى أضعف حلقاتها. ويمكن لكيمياء التحويل الأفضل أن تمتد آثارها إلى تصميم المصافي، واقتصاديات المواد الأولية، وقدرة التصنيع الحيوي على المنافسة. ومن هذا المنظور، فالنتيجة المعلنة لا تتعلق ببوليمر واحد فقط، بل بما إذا كانت أكثر أجزاء المادة النباتية عنادًا يمكن إدخالها إلى الاستخدام الصناعي بدقة أكبر.
وعد مبكر، لكن الاختبار الأكبر هو التوسع
تشير الوصفة المتاحة إلى خطوة علمية قد تكون مهمة، لكن السؤال الأكبر سيكون القابلية للتوسع. فكثير من اختراقات الكتلة الحيوية تبدي وعدًا قويًا في المختبر ثم تواجه مشاكل تتعلق بالتكلفة، واستقرار المحفزات، ومعدل الإنتاج، والتنقية، أو التكامل مع الأنظمة الصناعية القائمة.
ومع ذلك، فإن هذا التطور الأساسي لافت لأن اللِّجنين مثّل طويلًا فرصة وعنق زجاجة في آن واحد. وأي طريقة تهاجم أقوى روابطه بصورة موثوقة تستحق الانتباه. وإذا أمكن ترجمة هذه الكيمياء إلى معالجة عملية، فقد تصبح مخلفات الخشب مصدرًا أكثر قيمة للوقود والمواد البنائية الكيميائية مما كانت عليه تاريخيًا.
وفي الوقت الراهن، يشير هذا الإنجاز إلى مستقبل أكثر طموحًا للاستفادة من الكتلة الحيوية: مستقبل لا يُنظر فيه إلى الجزء الأصعب من الخشب على أنه بقايا عنيدة، بل مورد يمكن إطلاقه عمدًا.
هذه المقالة مبنية على تقرير نشره موقع Interesting Engineering. اقرأ المقال الأصلي.
