التقييم البيئي والاقتصادي لإنتاج الأسمنت المصري باستخدام وقود مشتق من النفايات البلدية

تحويل النفايات إلى طاقة للبناء

تولّد مدن مصر يومياً جبالاً من نفايات المنازل، ينتهي معظمها مطموراً في مكبات مفتوحة. وفي الوقت نفسه، تحرق مصانع الأسمنت كميات كبيرة من الفحم والغاز، مطلِقة غازات تزيد من احتباس الحرارة. تستكشف هذه الدراسة فكرة بسيطة لكنها ذات أثر قوي: ماذا لو أمكن تنظيف جزء من تلك النفايات ومعالجتها ليصبح وقوداً ثم استخدامه في تشغيل مصانع الأسمنت—ما يخفض التلوث ويقلل النفايات في آن واحد؟

لماذا النفايات والأسمنت مرتبطان ارتباطاً وثيقاً

الأسمنت هو العمود الفقري للبناء الحديث، لكنه يأتي بتكلفة بيئية عالية. إنتاج طن واحد من الأسمنت يتطلب عادة طاقة كبيرة ويطلق حوالي 0.8 طن من ثاني أكسيد الكربون، سواء من حرق الوقود أو من تسخين الحجر الجيري. في مصر، لا تزال معظم هذه الطاقة مصدرها الوقود الأحفوري، بينما تُنتَج نحو 28 مليون طن من النفايات الصلبة البلدية سنوياً وتُلقى في مكبات مفتوحة إلى حد كبير. رأى الباحثون فرصة لربط هذين التحديين: تحويل جزء من النفايات إلى وقود يعرف باسم الوقود المشتق من النفايات (RDF) وتغذيته إلى أفران الأسمنت كبديل للفحم والغاز الطبيعي.

كيف تتحول القمامة إلى وقود قابل للاستخدام

فحصت الدراسة منشأة لانتاج RDF في الإسكندرية تعالج نفايات منزلية مختلطة. تصل الشاحنات بالنفايات، ثم تُفرَز لإخراج المواد القابلة لإعادة التدوير والأغراض الكبيرة. تُطحن المواد المتبقية، وتُغربل، وتُجفف لخفض الرطوبة، ثم تُطحن مرة أخرى لتوحيد الحجم، وتُمرر عبر فصل هوائي لإزالة الغبار والجزئات الخفيفة جداً. من نحو ثلاثة أطنان من النفايات المختلطة يُنتَج قرابة طن واحد من RDF—غني بالبلاستيك والورق والمنسوجات والخشب، ويحتوي على طاقة كافية للاحتراق الجيد في أفران الأسمنت. وبينما يستهلك إنتاج RDF كهرباء وديزل، خاصة في خطوة التجفيف، فإنه أيضاً يبعد النفايات عن المكبات ويقلل الحاجة إلى تعدين ونقل الوقود الأحفوري.

اختبار خلطات وقود مختلفة في مصانع الأسمنت

للاطلاع على أثر RDF، استخدم الباحثون تقييم دورة الحياة، وهو أسلوب يتتبع التأثيرات البيئية من استخراج المواد الخام حتى بوابة المصنع. نمذجوا خمسة سيناريوهات لإنتاج طن واحد من الأسمنت: من الوضع الحالي المعتمد على الوقود الأحفوري فقط إلى استبدال كامل للفحم والغاز بـRDF. في كل حالة، ظلت الطاقة الحرارية المطلوبة للفرن ثابتة، وتغير فقط مزيج الوقود. مع ارتفاع حصة RDF من 0 إلى 100 بالمئة، تراجعت تقريباً كل مقاييس التأثير—مثل الغازات المسببة للاحتباس الحراري، والانبعاثات المسببة للحموضة، والملوثات السامة المؤثرة على الماء والتربة—بشكل مستمر. في سيناريو RDF الكامل، انخفض تأثير الاحترار العالمي بحوالي 19 بالمئة، وانخفض استخدام الوقود الأحفوري بأكثر من 60 بالمئة مقارنةً بالخط الأساس المعتمد كلياً على الأحفوري.

موازنة المكاسب البيئية والجوانب المالية

درس الفريق أيضاً التكاليف المتعلقة بإنتاج RDF وتصنيع الأسمنت. يتطلب إنتاج RDF استثمارات في التخزين وأنظمة المناولة والسلامة، بالإضافة إلى نفقات تشغيلية مستمرة للصيانة والكهرباء والعمالة. ومع ذلك، تبين أن الوقود الناتج أرخص لكل وحدة طاقة من استيراد الفحم وشراء الغاز الطبيعي. لمصنع أسمنت يستخدم 20 بالمئة RDF فقط، انخفضت تكاليف التشغيل لكل طن من الأسمنت بنحو ستة دولارات، بينما ظلت الأرباح الإجمالية شبه ثابتة. عند النظر إلى نسب استبدال أكبر، جعلت المدخرات في مشتريات الوقود والإمكانات المالية الناتجة عن قبول النفايات (رسوم بوابة المكب) من RDF واحداً من الخيارات الأكثر جاذبية مالياً، خاصة في بلد يعتمد بدرجة كبيرة على واردات الوقود الأحفوري.

ماذا يعني ذلك لمدن أنظف وطرق أقوى

بعبارة بسيطة، تُظهر هذه الدراسة أن تحويل النفايات المنزلية المُفرَزَة إلى وقود لمصانع الأسمنت يمكن أن يكون حلاً «يضرب عصفورين بحجر واحد»: نفايات أقل تتحلل أو تُحرق في المكبات، وإنتاج أسمنت أنظف وأرخص. ورغم وجود تحديات تقنية—كضبط انبعاثات المعادن النزرة والديوكسينات، والحفاظ على ثبات جودة RDF—تشير النتائج إلى أن استخدام مستويات عالية من RDF يمكن أن يقلص بشكل كبير الانبعاثات المسببة لتغير المناخ والطلب على الوقود الأحفوري دون الإضرار بجوانب الجدوى الاقتصادية للمصانع. بالنسبة للدول التي تواجه نمواً حضرياً سريعاً وتزايداً في النفايات، فإن استخدام القمامة لتشغيل المصانع التي تبني مدنها يوفر مساراً عملياً نحو اقتصاد دائري وأقل تلويثاً.

الاستشهاد: Ali, A., Abuarab, M.E., Ibrahim, M.M. et al. Environmental and economic evaluation of Egyptian cement production using refuse-derived fuel from municipal solid waste. Sci Rep 16, 11369 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44273-2

الكلمات المفتاحية: وقود مشتق من النفايات, إنتاج الأسمنت, النفايات الصلبة البلدية, تقييم دورة الحياة, تحويل النفايات إلى طاقة