يقدم هذا التقرير التوضيحي نظرة عامة تمهيدية عن الوقود الحيوي، وعمليات إنتاجه، وتأثيراته المناخية، والسياسات المتعلقة بالوقود، والتحديات الاقتصادية الرئيسية قيد المناقشة في حوارات السياسات.
أبرز النقاط
- يُستخدم الوقود الحيوي على نطاق واسع اليوم، لا سيما في النقل البري، وبدأ يلعب دورًا في مجال الطيران، حيث تظل البدائل منخفضة الكربون للوقود السائل محدودة.
- يتمتع الوقود الحيوي بالقدرة على تقليل صافي انبعاثات الغازات الدفيئة مقارنة بالوقود البترولي لأن الوقود الحيوي يعيد تدوير الكربون الذي امتصته الكتلة الحيوية مؤخرًا.
- ومع ذلك، تعتمد فوائدها المناخية على خيارات المواد الخام وممارسات الإنتاج، وتأثيرات استخدام الأراضي، وأنواع الوقود التي يحل الوقود الحيوي محلها.
- تتضمن سياسة الوقود الحيوي في الولايات المتحدة مزيجًا من تفويضات الحجم، والمعايير القائمة على الانبعاثات، والإعفاءات الضريبية.
- تشكل هذه السياسات مقدار الوقود الحيوي الذي يتم إنتاجه، والأنواع المنتجة، وكيفية تخصيص الوقود الحيوي عبر المناطق والقطاعات.
- يتطلب تقدير الفوائد الصافية لانبعاثات الكربون من الوقود الحيوي تحليل دورة الحياة، والذي يعتمد على خيارات نمذجة تفصيلية، يظل بعضها موضوعًا لنقاش مستمر.
- في حين أن بعض أنواع الوقود الحيوي تُستخدم الآن على نطاق واسع في أسواق الوقود التجارية، فإن توسيع نطاق الوقود الحيوي المتقدم، والذي يعتمد على مواد خام أقل استهلاكًا للأراضي، يظل تحديًا رئيسيًا للسياسات.
المواضيع: الصناعة والوقود، النقل، الطيران، الابتكار، السياسة، إزالة الكربون من المركبات المتوسطة والثقيلة، استخدام الأراضي، الغابات، والزراعة.
مقدمةالوقود الحيوي هو وقود مصنوع من مواد بيولوجية مثل المحاصيل، والزيوت المستعملة، والمخلفات الزراعية. لديه القدرة على تقليل صافي انبعاثات الغازات الدفيئة مقارنة بالوقود البترولي لأنه يعيد تدوير الكربون الذي امتصته الكتلة الحيوية مؤخرًا. يحظى الوقود الحيوي باهتمام السياسات نظرًا لقدرته على معالجة العديد من تحديات الطاقة والبيئة:
- يقدم أحد الخيارات القليلة على المدى القريب لخفض انبعاثات الغازات الدفيئة من القطاعات التي يصعب كهربتها (على سبيل المثال، الطيران والشحن والنقل بالشاحنات لمسافات طويلة).
- يُنتج الوقود الحيوي من مصادر بيولوجية متجددة، مما يمكن أن يعزز أمن الطاقة من خلال تقليل الاعتماد على الوقود البترولي. يصبح هذا الاعتبار أكثر بروزًا عندما تكون أسعار البترول متقلبة أو عندما تؤثر الاضطرابات الجيوسياسية على إمدادات الوقود الأحفوري.
- يمكن للوقود الحيوي دعم الاقتصادات الريفية من خلال خلق أسواق جديدة للمنتجات الزراعية والحرجية.
يثير إنتاج الوقود الحيوي أيضًا اعتبارات مهمة. تعتمد مسألة ما إذا كان الوقود الحيوي يقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة مقارنة بالوقود الأحفوري وإلى أي مدى، على كيفية زراعة المواد الخام (أي مدخلات المواد الأولية)، والانبعاثات المرتبطة بمعالجة ونقل الوقود الحيوي، وكيف يؤثر الطلب المتزايد على المواد الخام للوقود الحيوي على استخدام الأراضي. تعتمد التأثيرات على مستوى النظام للوقود الحيوي أيضًا على مكان استخدامها وأنواع الوقود التي تحل محلها.
يثير إنتاج الوقود الحيوي أيضًا مخاوف أخرى، مثل المنافسة مع المحاصيل الغذائية، وارتفاع استخدام المياه في إنتاج بعض المواد الخام، والتأثيرات على التنوع البيولوجي. يقدم هذا التقرير التوضيحي نظرة عامة على أنواع الوقود الحيوي الرئيسية المستخدمة للنقل في الولايات المتحدة ويصف أطر السياسات وبعض المناقشات الرئيسية التي تشكل استخدامها.
أنواع الوقود الحيويتُستخدم معظم أنواع الوقود الحيوي المستهلكة في الولايات المتحدة اليوم في النقل البري، حيث يمثل الطيران استخدامًا أصغر بكثير، ولكنه متنامٍ. بعض أنواع الوقود الرئيسية المستخدمة بالفعل تجاريًا هي كما يلي:
- الإيثانول: وهو الوقود الحيوي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، ويُنتج عمومًا من المحاصيل الغنية بالنشا والسكر، مثل الذرة وقصب السكر. يتم مزجه في جميع أنواع البنزين المباعة على مستوى البلاد تقريبًا، وعادة بنسبة 10 بالمائة من حيث الحجم (E10). تتوافق الخلطات الأعلى، مثل E15، مع معظم سيارات البنزين المباعة اليوم، على الرغم من أن معظم البنزين لا يزال يُباع باسم E10.
- الديزل الحيوي: يُصنع الديزل الحيوي من الدهون والزيوت، مثل الزيوت النباتية والدهون الحيوانية وزيت الطهي المعاد تدويره. يتم مزجه مع الديزل البترولي، بشكل شائع بمستويات مثل 5 بالمائة من حيث الحجم (B5) أو 20 بالمائة من حيث الحجم (B20). يمكن استخدام هذه الخلطات في معظم محركات الديزل الحديثة دون تعديل المحرك. تم تصميم بعض المحركات الأحدث للتعامل مع خلطات أعلى.
- الديزل المتجدد: يتم إنتاج الديزل المتجدد، مثل الديزل الحيوي، من الدهون والزيوت. على عكس الديزل الحيوي، لا يمكن تمييزه كيميائيًا عن الديزل البترولي ويمكنه استبدال وقود الديزل بالكامل في المحركات الحالية وأنظمة الوقود. نما استخدامه بسرعة في السنوات الأخيرة، مدفوعًا جزئيًا بسياسات الوقود منخفض الكربون مثل معيار الوقود منخفض الكربون في كاليفورنيا.
- وقود الطيران المستدام (SAF): يشير وقود الطيران المستدام إلى بدائل وقود الطائرات التقليدي التي يمكن إنتاجها من مواد خام مثل الزيوت والدهون والكحوليات والأشكال الأخرى من الكتلة الحيوية باستخدام مسارات إنتاج مختلفة. عند مزجه مع وقود الطائرات التقليدي، يمكن استخدام وقود الطيران المستدام في الطائرات الحالية وأنظمة التزود بالوقود دون تعديل. ومع ذلك، يظل الإنتاج محدودًا بسبب التكاليف المرتفعة والمنافسة على إمدادات المواد الخام.
(الشكل 1: إنتاج أنواع مختارة من الوقود الحيوي في الولايات المتحدة بمرور الوقت. ملاحظة: تستند البيانات إلى وزارة الزراعة الأمريكية ووكالة حماية البيئة الأمريكية).
إنتاج الوقود الحيوي
المواد الخام وعمليات الإنتاجيمكن إنتاج الأنواع المختلفة من الوقود الحيوي الموصوفة أعلاه من مجموعة واسعة من المواد الخام وعمليات الإنتاج. في الولايات المتحدة، يُنتج معظم الإيثانول من الذرة، بينما يُنتج معظم الديزل الحيوي والديزل المتجدد من الزيوت النباتية. شهدت أنواع الوقود المشتقة من مواد خام غير غذائية مثل المخلفات الزراعية والكتلة الحيوية الخشبية والزيوت المستعملة نشرًا محدودًا أكثر. في مناقشات السياسات، غالبًا ما يُشار إلى هذا الوقود المشتق من مواد خام غير غذائية باسم "الوقود الحيوي المتقدم"، لأنه يهدف إلى معالجة بعض المخاوف المرتبطة بالوقود الحيوي القائم على المحاصيل.
كبار منتجي الوقود الحيويالولايات المتحدة هي أكبر منتج للوقود الحيوي في العالم ومصدر رئيسي. البرازيل هي ثاني أكبر منتج. تتمتع كلتا الدولتين بمزايا في إنتاج الوقود الحيوي بسبب قدراتهما على إنتاج مواد خام معينة محليًا على نطاق واسع، وخبرتهما في معالجة تلك المواد الخام، والسياسات الحكومية الداعمة. يشمل المنتجون البارزون الآخرون دولًا آسيوية مثل إندونيسيا والصين والهند وتايلاند، ودولًا أوروبية مثل ألمانيا وهولندا وفرنسا وإسبانيا.
قياس التأثير المناخي للوقود الحيويمثل الوقود الأحفوري، يطلق الوقود الحيوي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء الاحتراق. ومع ذلك، يمكن تعويض بعض هذه الانبعاثات جزئيًا عن طريق تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة في أماكن أخرى من دورة حياة الوقود. بالنسبة للمواد الخام القائمة على المحاصيل، تمتص النباتات ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي أثناء نموها، مما يمكن أن يعوض بعض الانبعاثات المنبعثة عند استخدام الوقود. بالنسبة للوقود المصنوع من المخلفات أو النفايات، فإن استخدام هذه المواد الخام يمكن أن يتجنب بعض انبعاثات الغازات الدفيئة التي كانت ستحدث لو تركت المواد بدلاً من ذلك لتتحلل.
وبالتالي، فإن تقييم أداء انبعاثات الوقود الحيوي يتطلب النظر في الانبعاثات عبر دورة حياة الوقود الكاملة بدلاً من الاحتراق وحده. يتم تلخيص هذا الأداء باستخدام مقياس يُعرف باسم كثافة الكربون، والذي يقدر صافي انبعاثات الغازات الدفيئة لكل وحدة طاقة. يتم تقدير كثافة الكربون باستخدام نهج يُعرف بتحليل دورة الحياة، والذي يأخذ في الاعتبار الانبعاثات المرتبطة بإنتاج الوقود ونقله واستخدامه. تربط العديد من سياسات الوقود الحيوي الأمريكية الحوافز بكثافة الكربون للوقود مقارنة بالوقود البترولي التقليدي، مع تقدير انبعاثات دورة الحياة باستخدام نماذج مثل نموذج GREET التابع لمختبر أرجون الوطني.
سياسة الوقود الحيوي في الولايات المتحدةفي الولايات المتحدة، يمكن للسياسات الفيدرالية وسياسات الولايات تحفيز إنتاج الوقود الحيوي من خلال تفويضات قائمة على الحجم، ومعايير أداء قائمة على الانبعاثات، وإعفاءات ضريبية. تختلف هذه السياسات في التصميم والنطاق ولكنها تشكل معًا كيفية إنتاج الوقود الحيوي وتداوله واستخدامه عبر القطاعات.
- معيار الوقود المتجدد: يتطلب معيار الوقود المتجدد، الذي تم إنشاؤه بموجب قانون سياسة الطاقة لعام 2005، مزج أحجام محددة من الوقود المتجدد في وقود النقل القائم على البترول. تحدد وكالة حماية البيئة متطلبات سنوية، ويتم تتبع الامتثال من خلال نظام اعتمادات قابلة للتداول يُعرف باسم أرقام تحديد الوقود المتجدد. يجب على الأطراف الملزمة مزج النسبة المطلوبة أو شراء الاعتمادات، ويمكن أن يؤدي عدم الامتثال إلى عقوبات كبيرة.
- معايير الوقود منخفض الكربون على مستوى الولاية: تنظم العديد من الولايات وقود النقل بناءً على كثافة الكربون. يحدد معيار الوقود منخفض الكربون في كاليفورنيا هدفًا متناقصًا لكثافة الكربون. تعمل برامج مماثلة في نيو مكسيكو وأوريجون وواشنطن. بموجب هذه البرامج، يولد موردو الوقود الذين يقل وقودهم عن الهدف السنوي اعتمادات، بينما يتكبد الآخرون عجزًا. تسمح هذه البرامج أيضًا لوقود الطيران المستدام بالمشاركة لتوليد اعتمادات.
- الائتمان الضريبي لإنتاج الوقود النظيف 45Z: على المستوى الفيدرالي، يوفر الائتمان الضريبي لإنتاج الوقود النظيف إعفاءً ضريبيًا لوقود النقل منخفض الانبعاثات المؤهل. تعتمد الأهلية على الكثافة الكربونية المقدرة لدورة حياة الوقود. تم إنشاء الائتمان في الأصل بموجب قانون خفض التضخم لعام 2022، وتم تمديده لاحقًا بموجب قانون مشروع القانون الكبير والجميل لعام 2025، مع إدخال تغييرات على المعايير.
مناقشات السياسة الرئيسية والتحديات الاقتصاديةكان الوقود الحيوي موضوعًا للعديد من المناقشات الاقتصادية والسياسية التي تستمر في تشكيل أدواره في نظام الطاقة. تتعلق أبرز المناقشات بكيفية قياس الانبعاثات، وتأثير الإنتاج على الأراضي وأسواق الغذاء، ودعم تقنيات الوقود الحيوي الأقل نضجًا.
- تقدير كثافة الكربون: تلعب درجات كثافة الكربون دورًا مركزيًا في السياسات، لكن تقديرها يتطلب خيارات نمذجة وافتراضات حول الانبعاثات. يمكن أن تؤدي الاختلافات في الافتراضات إلى تقديرات مختلفة لأداء الانبعاثات، مما يؤثر على الأهلية للحوافز، وهذا جعل مناقشات النمذجة جزءًا مهمًا من سياسة الوقود الحيوي.
- التغيير غير المباشر في استخدام الأراضي: يشير إلى التوسع في الأراضي الزراعية عندما يزيد إنتاج الوقود الحيوي الطلب على المواد الخام. تؤثر هذه المشكلة على تقديرات كثافة الكربون، لأن تحويل الأراضي يمكن أن يطلق كربونًا مخزنًا. نظرًا لترابط الأسواق، يمكن أن يؤدي ارتفاع أسعار المحاصيل إلى توسع زراعي في الغابات أو الأراضي العشبية، مما قد يعوض الفوائد المناخية للوقود الحيوي.
- الغذاء مقابل الوقود: هناك مصدر قلق يتمثل في المنافسة بين إنتاج الوقود والغذاء. قد ترتفع أسعار المواد الغذائية عندما يتم تحويل المحاصيل أو الأراضي لإنتاج مواد خام للوقود الحيوي. أظهرت الأدبيات أن سياسات الوقود الحيوي أدت إلى زيادة أسعار بعض السلع الزراعية.
- تصميم السياسات وتوسيع نطاق الوقود الحيوي المتقدم: كان النمو غير متساوٍ عبر أنواع مختلفة من الوقود. شهدت أنواع الوقود القائمة على السليلوز أو غيرها من المواد الخام غير الغذائية نشرًا محدودًا بسبب التكاليف المرتفعة وعدم اليقين بشأن السياسات. سيحتاج صانعو السياسات إلى النظر في كيفية دعم انتقال متماسك نحو النشر التجاري واسع النطاق لهذا الوقود الحيوي المتقدم.
المصدر: مؤسسة الموارد من أجل المستقبل
للأعلان 
