كيفية انتاج الغاز من المخلفات العضوية

كيف يتم انتاج الغاز من المخلفات العضوية

هناك العديد من المواد الأولية التي يتم استخدامها في إنتاج الغاز وتتمثل هذه المواد فيما يلي:

الطعام المهدر

يتم إهدار ما يصل إلى 30 في المائة من الأطعمة في العالم بشكل سنوي، وفي عام 2010 فقط قامت أمريكا بإنتاج ما يصل إلى 66 مليون طن من الأطعمة المهدرة من قطاع الأطعمة المنزلية والتجارية، ومن أجل معالجة هذه الأطعمة لابد أولاً من مراجعة التسلسل الهرمي لتقليل نسبة الإهدار أولاً واستخدام جزء منه لإطعام الفقراء وحل مشكلة الجوع.

ويتم استخدام جزء آخر منها في صناعة الأعلاف الحيوانية وإنتاج أنواع الطاقة ذات الأولوية الأقل، وفي نهاية المطاف يتم إرسال الطعام إلى النفايات هو الملاذ الأخير ولسوء الحظ يتم تشكيل مخلفات الأطعمة بنسبة 21% من منطقة مدافن النفايات، وتتم إعادة التدوير لحوالي 5% من النفايات المرتبطة بالأطعمة ليتم تحويلها إلى أسمدة للتربة.

وبعد أن تتم عملية إرسال هذه النفايات إلى مدافن النفايات ينتج عنها غاز الميثان بعد أن تتحلل، وعلى الرغم من الجهود التي يتم بذلها لتقليل كمية الطعام المهدر إلا أنه لا مفر من وجود مائة طن من نفايات الأطعمة المهدرة بشكل يومي.

ومن الممكن إعادة استخدامها في توليد الطاقة لعدد من المنازل يتراوح ما بين 800 إلى 1400 منزل تقريبًا كل عام، ومن الممكن أيضًا استخدام مخلفات الزيوت والدهون التي يتم جمعها من الأطعمة المهدرة في إنتاج الغاز الحيوي.

غاز المكب

تعتبر النفايات بأنواعها المختلفة مصدر هام من مصادر غاز المكب أو غاز الميثان وهو ينتج عن تفاعل الكائنات الدقيقة، حيث تحتوي النفايات على بكتيريا لاهوائية تتواجد في الجهاز الهضمي وتقوم بكسر المواد العضوية حتى تنتج الغاز الحيوي أو غاز المكب، وبدلاً من ترك هذا الغاز في الهواء الجوي يتم جمعه واستخدامه كمصدر من مصادر الطاقة.

وفي الوقت الحالي يتم إنتاج ما يصل إلى 17 مليار كيلو واط في الساعة من الطاقة الكهربائية، مع توفير حوالي 98 مليار قدم مكعب ليتم استخدامه لمختلف خطوط أنابيب الغاز الطبيعي، أو يتم إرسالها للمستخدمين بشكل سنوي،

نفايات المواشي

ويتم

إنتاج الميثان من روث الحيوانات

أيضًا حيث تنتج البقرة الحلوب الواحدة التي تزن ألف رطل بإنتاج حوالي 80 رطل من السماد يوميًا، وفي الغالب يتم تخزين روث البقر في الخزانات المخصصة له قبل أن يتم إرساله إلى الحقول، وعندما يتحلل الروث لا ينتج غاز الميثان فقط، وإنما يمكن استخدامه في زيادة المواد المغذية في المجاري المائية.

وفي عام 2015 قامت إدارة نفايات الماشية بالمساهمة بحوالي عشرة في المائة من غاز الميثان المنبعث من النفايات في الولايات المتحدة، وعلى الرغم من ذلك تتم عملية إعادة تدوير ثلاثة في المائة فقط من هذه النفايات باستخدام أجهزة الهضم اللاهوائية.

عندما يتم استخدام روث أو نفايات المواشي لإنتاج الغاز الحيوي، من الممكن أن يساعد ذلك على تقليل الغازات المسببة للاحتباس الحراري مع التقليل من انبعاث الروائح الكريهة، وتقليل مسببات الأمراض بنسبة تصل إلى 99%، وتوضح وكالة حماية البيئة وجود إمكانية ليتم إنشاء حوالي 8241 نظام للغاز الحيوي المنتج من نفايات المواشي.

إنتاج الغاز من مياه الصرف الصحي

تحتوي الكثير من المحطات المتخصصة في معالجة مياه الصرف الصحي وما تحتوي عليه من مواد صلبة على الهاضمات اللاهوائية، ويتم فضل المواد الصلبة خلال المعالجة، وعلى الرغم من ذلك نجد أن عدد كبير من هذه المحطات لا تمتلك المعدات اللازمة التي تعمل على استخدام الغاز الحيوي الذي يتم إنتاجه في أشياء مفيدة وتقوم بإشعاله بدلاً من ذلك.

وفي الوقت الحالي تستخدم معظم المرافق الهضم اللاهوائي الذي يعالج ما يزيد عن خمسة ملايين جالون بشكل يومي من أجل

تحويل المخلفات العضوية الى طاقة

وبفضل منشآت استعادة الطاقة يمكن أن تستطيع الولايات المتحدة تقلي عملية انبعاث ثاني أكسيد الكربون على مدار العام بمقدار يصل إلى 2.3 مليون طن متري تقريبًا، وهذا ما يعادل الانبعاثات التي تخرج من حوالي 430 سيارة في العام الواحد.

نفايات المحاصيل

تشمل نفايات المحاصيل القش والنباتات والسيقان وغيرها من الأشياء الأخرى، ويتم ترك بعضها في الحقول من أجل الاحتفاظ بمحتوى التربة العضوي ورطوبتها ومنع حدوث التعرية، ورغم ذلك فإن زيارة نفايات المحاصيل تزيد من نسبة المخلفات، ويستدعي هذا الأمر إعادة تدوير هذه النفايات لصناعة الغاز، وقد قامت وزارة الطاقة الأمريكية بتقدير وجود ما يصل إلى 104 مليون طن من المخلفات المتعلقة بالمحاصيل، وفي العادة يتم خلط نفايات المحاصيل مع مختلف النفايات العضوية الأخرى التي تحتوي على نسبة كبيرة من اللجنين الذي يجعل هناك صعوبة في تفكيكها. [1]

استخدامات الغاز الحيوي

مع استخدام نسبة من المعالجة أو حتى بدون استخدام أي معالجة من الممكن أن يتم حرق الغاز الحيوي في مختلف الأماكن للمساعدة على تدفئة المباني، أو من أجل تحويل الغاز الحيوي إلى طاقة كهربائية، ويتم ذلك باستخدام خلية الوقود أو محرك الاحتراق أو التوربينات.

وفي الكثير من الأحيان يتم استخدام المخلفات المعاد تدويرها في كفراش للماشية أو كسماد في مختلف المزارع، أو تحويلها إلى سائل يتم رشه على المزروعات بسهولة لتسميد التربة.

المواقد المنزلية

من الممكن أن يتم استخدام الغاز الحيوي بنفس طرق استخدام الغاز الطبيعي في المواقد المنزلية أو المصابيح أو استخدامه كوقود للسيارات، وهو يحتوي على نسبة تصل إلى 90 في المائة من الميثان، ويساعد الغاز الحيوي على تقليل الضغط على الوقود الخشبي في المنزل، لأن هذا الضغط يسبب إزالة جزء كبير من أشجار الغابات.

توليد مجموعات الكهرباء المحمولة

يمكن استخدام الغاز الحيوي لتشغيل جميع المجموعات المولدة للكهرباء المحمولة وهي عبارة عن محركات تحترق داخليًا موصلة بدينامو أو مولد، وبعتير توليد الطاقة الكهربائية من أهم استخدامات الغاز الحيوي.

ملء اسطوانات الغاز

يستخدم الغاز الحيوي أيضًا في ملء جميع اسطوانات الغاز بنفس طريقة استخدام الغاز الطبيعي، وفي الدول الاسكندنافية يتم امتلاك عدد كبير من المركبات والحافلات المجهزة لاستخدام الغاز الطبيعي والغاز الحيوي، ويتم توصيل هذه الغازات بالأنابيب بشكل مباشر لمحطات الوقود القريبة بدون استخدام خطوط أنابيب الغاز الطبيعي.

تحويل الغاز الحيوي إلى كهرباء

كما يمكن

توليد الكهرباء من النفايات

فإنه من الممكن أيضًا تحويل الغاز الحيوي إلى كهرباء وهناك مثال آخر أخير على استخدام الغاز الحيوي في الحياة اليومية ويتمثل هذا الاستخدام في تحويل الغاز بشكل مباشر كهرباء في خلية الوقود، حيث يتم حرق الغاز الحيوي من أجل تسخين خلية الكهرباء الخاصة، وهذه الخلية الكهربائية تقوم بخلق تيار كهربائي عند تسخينها، وتحتاج هذه العملية إلى غاز نظيف بشكل كبير مع خلايا الوقود باهظة الثمن.

وهناك عدد كبير من الإمكانات التكنولوجية الحديثة للمستقبل، كما تتوفر على أرض الواقع الكثير من غلايات التدفئة المركزية في المنازل، وهي تتضمن خلية من الوقود تقوم بإنتاج الكهرباء أيضًا، بالإضافة إلى قيامها بتوفير الماء الساخن للمساعدة على تدفئة المنزل. [2]