النفايات التي لم يرغب بها أحد تصبح أرخص وقود للطيران

يُعدّ قطاع الطيران أصعب قطاعات النقل من حيث خفض انبعاثات الكربون. فالبطاريات ثقيلة جدًا بالنسبة للرحلات الطويلة، ولا يزال الهيدروجين بعيد المنال لسنوات، أما أنواع الوقود المستدام المتوفرة حاليًا فتعتمد في الغالب على مواد خام شحيحة. لذا، يستمر البحث عن وقود رخيص ومتوفر بكثرة ومنخفض الكربون حقًا. وتعتقد إحدى شركات بريستول أن الحل يكمن في نهاية كل محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي في العالم.

وقود فايرفلاي الأخضر تحوّل الشركة مياه الصرف الصحي المعالجة، المعروفة في هذا القطاع باسم المواد الصلبة الحيوية، إلى وقود طيران مستدام. وتملك الشركة أول مصنع لها في المملكة المتحدة قيد الإنشاء في هارويتش، ولديها اتفاقية شراء مع شركة ويز إير بقيمة تقارب مليار دولار. والمادة الخام المستخدمة في هذه العملية هي المخلفات التي يفضل معظم الناس عدم التفكير فيها.

مادة أولية تم العثور عليها عن طريق الاستبعاد

شركة فايرفلاي جرين فيولز حديثة العهد، لكن البحث الذي أدى إلى تأسيسها ليس كذلك. فقد أسس جيمس هيجيت، مؤسس الشركة ورئيسها التنفيذي، شركةً سابقةً تحمل الاسم نفسه، جرين فيولز، عام ٢٠٠٣، حيث كانت تُصنّع معدات الوقود الحيوي في أكثر من ٩٠ دولة باستخدام زيوت ودهون النفايات. وسرعان ما اتضحت محدودية هذا المصدر.

يتذكر هايغيت إدراكه المبكر لمحدودية المواد الخام. وقد وضعت الشركة لنفسها، على حد تعبيره، "هدفًا ساميًا يتمثل في إزالة الكربون من قطاع الطيران" بالكامل، وهو تحدٍّ "بمستوى الجيجا طن". وقال: "لقد فحصنا كل نوع من النفايات، وكل مادة، وكل عملية". وقد فشل كل خيار لأحد الأسباب الثلاثة التالية: إما أنه كان مكلفًا للغاية، أو أنه لم يستوفِ معايير الاستدامة، أو أن العملية كانت معقدة للغاية.

ظلت الكتلة الحيوية الرطبة تظهر كخيار محتمل. قاد هذا التفكير الفريق إلى مياه الصرف الصحي، وسارع هايغيت إلى تصحيح الافتراض البديهي حول كيفية نشوء هذه الفكرة.

قال: "لم أكن جالساً في الحمام ذات صباح وفكرت، تخيلوا ماذا، يمكنني تحويل هذا إلى وقود. لقد كانت عملية طويلة ومعقدة لتحديد هذا على أنه المادة الخام المثالية لإنتاج كميات كبيرة من وقود الطائرات منخفض التكلفة."

طريق التخلص من النفايات على وشك الإغلاق

تُعدّ المواد الصلبة الحيوية الناتج النهائي لعملية الهضم اللاهوائي في محطات معالجة مياه الصرف الصحي. ولسنوات طويلة، كانت تُنشر في حقول المزارعين. لكن هذا المنفذ يُغلق الآن، وهذا ما يجعل توقيت شركة فايرفلاي مثالياً.

قال هيغيت: "إن مسار التخلص الحالي يختفي بسبب المواد الكيميائية الدائمة والبلاستيك الدقيق والمعادن. لذلك، يتم التخلص تدريجياً من هذا المسار في جميع أنحاء العالم، مما يجعله مشكلة نفايات."

تأتي هذه الملوثات من شبكة الصرف الصحي بأكملها وليس من جسم الإنسان. تُركّز المواد الصلبة الحيوية ما يتبقى بعد المعالجة، لذا ترتبط مركبات PFAS (المواد الكيميائية الأبدية) بالمواد الصلبة، وتأتي الجزيئات البلاستيكية الدقيقة من المنسوجات الاصطناعية والتغليف، والمعادن في الغالب من المخلفات الصناعية. وقد ساهمت تقنيات الكشف المختبرية الأكثر دقة والقواعد الأكثر صرامة في مواجهة المخاطر، وتقوم بعض السلطات القضائية الآن حظر استخدام الأراضي بشكل كامل بسبب المخاوف من دخول المخلفات إلى السلسلة الغذائية.

الكميات المعنية كبيرة. المملكة المتحدة تنتج حوالي 1.1 مليون طن من المواد الصلبة الجافة تنتج ألمانيا، أكبر منتج في الاتحاد الأوروبي، حوالي 1.85 مليون طن سنوياً، بينما تنتج الولايات المتحدة كمية أكبر بكثير، تصل إلى حوالي 7 ملايين طن سنوياً. ويجب التخلص من كل طن من هذه الكمية في مكان ما.

في المملكة المتحدة، يُقدّر هايغيت أن المواد الحيوية الصلبة قد تُغطي نحو ثلث احتياجات الولايات المتحدة من وقود الطائرات المستدام بحلول عام 2040. أما في الخارج، فترتفع هذه الأرقام. إذ تُعالج شركة سيناغرو، الشريك الأمريكي لشركة فايرفلاي والمتخصصة في المواد الحيوية الصلبة، 16 مليون طن سنوياً. ويقول: "إذا أمكن تحويل هذه الكمية إلى وقود سائل، فسيتضاعف إنتاج الولايات المتحدة من وقود الطائرات المستدام".

أضف إلى ذلك مخلفات الحيوانات السائلة وغيرها من النفايات الرطبة الخاضعة للرقابة، وسيرتفع سقف الانبعاثات أكثر. يقول هيغيت: "يمكن إزالة الكربون من قطاع الطيران بالكامل، وهو أمر مذهل حقاً. فهناك ملايين وملايين الأطنان من هذه المواد، ببساطة."

طنجرة الضغط هي جوهر الأمر

يعتمد التحويل على التسييل الحراري المائي، أو HTL، وهي عملية تعود إلى سبعينيات القرن الماضي. يستخدم هيغيت تشبيهًا من الحياة اليومية لوصفها.

قال: "في أبسط صورها، هي أشبه بطنجرة الضغط. حيث يتم إدخال مواد رطبة، مثل الكتلة الحيوية الرطبة، ووضعها تحت ضغط مرتفع نسبياً، ودرجات حرارة معتدلة، إلى الحد الذي يصبح فيه الماء متفاعلاً ويقوم بتفكيك المادة الموجودة بداخله."

ينتج عن هذه العملية زيت حيوي خام قريب من الزيت الخام الأحفوري، بالإضافة إلى الفحم الحيوي والماء. ثم يخضع الزيت الحيوي الخام للمعالجة الهيدروجينية، وهي خطوة تكرير تستخدمها صناعة النفط منذ قرن. ويصف هايغيت هذه العملية الكيميائية بأنها نسخة مُسرّعة من عملية طبيعية.

قال: "إذا فكرت في الوقود الأحفوري، فهو لا يزال وقودًا حيويًا، لكنه يستغرق ملايين السنين ليتكون. هذه طريقة لتسريع هذه العملية إلى عملية أسرع بكثير."

أظهر تحليل مستقل أجرته جامعة كرانفيلد أن نسبة توفير الكربون بلغت 92% ضد وقود الطائرات الأحفوري على أساس دورة الحياة. هذا الرقم لا يشمل أي عملية احتجاز للكربون. ولأن الفحم الحيوي يحتجز الكربون الثابت، ولأن مرحلة التسييل الحراري المائي تُطلق ثاني أكسيد الكربون القابل للاحتجاز، يرى هايغيت مجالاً أوسع للتحسين. وقال: "هناك إمكانية للوصول فعلياً إلى وقود محايد للكربون أو حتى وقود ذي انبعاثات كربونية سالبة".

لماذا تُغير المواد الخام ذات التكلفة السلبية المعادلة المالية؟

يتوقف الجدوى الاقتصادية على مكان وجود المواد الخام اليوم. تدفع شركات المياه للتخلص من المواد الصلبة الحيوية، لذا فإن وجود مشترٍ لهذه المواد يحل مشكلة متزايدة. وهذا يمنح شركة فايرفلاي مدخلاً بتكلفة سلبية، مما يساهم في إنتاج منتج تشتريه شركات الطيران بكميات كبيرة.

تم بناء الشراكات المحيطة بها بهدف تقليل المخاطر. وقد وقعت شركة فايرفلاي اتفاقية اتفاقية شراء لمدة 15 عامًا مع شركة ويز إير مقابل 525,000 ألف طن من وقود الطيران، وهي صفقة قيل إنها تقارب مليار دولار، بالإضافة إلى استثمار سابق بقيمة 5 ملايين جنيه إسترليني من شركة الطيران.

تعتمد عمليات التكرير اللاحقة على تقنية شيفرون لوموس العالمية بموجب اتفاقية حصرية.

وحدات تحويل الطاقة الحرارية المائية (HTL) الأولية تأتي من شركة الهندسة التركية ألتاكا.

سيُقام المصنع التجاري في مصفاة قائمة في هارويتش مملوكة لـ هالترمان كارلسحيث يعتقد هايغيت أن 80% من البنية التحتية موجودة بالفعل.

قال: "لقد قللنا من مخاطر التكنولوجيا باستخدام تكنولوجيا مجربة". ويجري حاليًا إنشاء منشأة تجريبية، ومن المتوقع، على حد قوله، "أن تبدأ عملياتها بنهاية هذا العام". ومن المقرر أن يبدأ مصنع هارويتش الإنتاج التجاري في عام 2029 تقريبًا، بدعم من جولة تمويلية بقيمة 40 مليون دولار بقيادة صندوق SkiesFifty، وبمشاركة شركة بوينغ ضمن المستثمرين.

المواد الأولية أولاً، والوقود ثانياً

لقد تغيرت السياسة لصالح مسلسل فايرفلاي. إن تفويض القوات المسلحة البريطانية ساري المفعول بالفعل، و قانون وقود الطيران المستدام أُقرّ القانون في مارس 2026، مُقدّماً آلية ضمان الإيرادات التي تضمن للمنتجين سعراً ثابتاً طوال مدة العقد البالغة 15 عاماً. ويرغب هايغيت في نموذج قابل للتطبيق دون هذا الدعم، حتى يتسنى تطبيق هذا النهج على نطاق أوسع. وقال: "يمكن تطبيقه في سوق مُحفّزة، وهذا أمر بالغ الأهمية".

ما يميز شركة فايرفلاي، بحسب روايته، هو اتجاه الطلب. فبينما تسعى معظم شركات الوقود الأحفوري المستدام وراء المواد الخام النادرة، تتلقى فايرفلاي عروضاً من موردين يرغبون في التخلص من المواد.

قال هيغيت: "نحن نعتمد على المواد الخام. ويتواصل معنا الكثيرون بشأن إنتاج وقود الطيران المستدام". ومن بين الجهات المهتمة شركات المرافق في الولايات المتحدة وأمريكا اللاتينية، بما في ذلك شركة سانيبار البرازيلية. وأضاف: "هدفنا هو خفض انبعاثات الكربون في قطاع الطيران، ولكننا في الواقع نساهم في حل مشكلة معالجة مياه الصرف الصحي القائمة".

لقد شهد هايغيت هذا النمط من قبل. نمت شركة "غرين فيولز" بعد صدور قرار عام 2003 بحظر استخدام زيت الطهي المستعمل في علف الحيوانات، مما أدى إلى طرح مادة مهملة في السوق بين عشية وضحاها. ويجادل بأن المواد الصلبة الحيوية تتبع المنطق نفسه ولكن على نطاق أوسع بكثير. يقول: "نحن جميعًا ننتجها يوميًا. إنها متوفرة بكميات هائلة".

عبء يستحق الحمل

بمجرد أن أدرك هايغيت المشكلة والحل المحتمل، لم يستطع التخلي عنها. قال هايغيت: "بمجرد أن تكتشف إمكانية حل هذه المشكلة الكبيرة، لا يمكنك التراجع عنها. إنها تستحوذ عليك فجأة، ويصبح حملها عبئًا ثقيلًا".

لا يترك قطاع الطيران خيارات كثيرة. قال: "لا يمكنك فعل أي شيء في مجال الطيران سوى القوات الجوية السنغافورية. ولكن في الوقت الحالي، لا يوجد جيل ثانٍ من القوات الجوية السنغافورية".

إذا ثبتت صحة أرقام شركة فايرفلاي، فإنّ تيار النفايات الذي يُنتج يوميًا في كل بلد قد يصبح مصدرًا هامًا لوقود الطائرات منخفض الكربون، مع تخفيف عبء التخلص من النفايات عن قطاع المياه في الوقت نفسه. قد تتحول هذه المادة التي لم يرغب بها أحد إلى حلٍّ واعدٍ للطاقة.