الغاز الحيوي: ما هو وكيف يتحول إلى طاقة
يُنظر إلى الغاز الحيوي على أنه بديل لتوليد الكهرباء لتحل محل الغاز الطبيعي
صورة Jan Nijman بواسطة Pixabay
الغاز الحيوي هو الغاز الناتج عن تحلل المواد العضوية (النفايات العضوية) بواسطة البكتيريا. في توليد الطاقة من الغاز الحيوي ، يتم تحويل الطاقة الكيميائية للغاز إلى طاقة ميكانيكية من خلال عملية احتراق محكومة. تعمل هذه الطاقة الميكانيكية على تنشيط مولد ينتج طاقة كهربائية. يمكن أيضًا استخدام الغاز الحيوي في الغلايات من خلال الاحتراق المباشر لتوليد الطاقة المشترك.
هناك ثلاث طرق لاستخدام الكتلة الحيوية كمصدر للطاقة. الأول هو من خلال الاحتراق المباشر ، والثاني هو التغويز والثالث يتعلق بإعادة إنتاج العملية الطبيعية التي ينتج فيها عمل الكائنات الحية الدقيقة في البيئة اللاهوائية تحلل المواد العضوية ، وبالتالي ينبعث منها الغاز الحيوي. تم اكتشاف الغاز الحيوي في القرن السابع عشر ، وأصبح يعتبر مصدرًا للطاقة بعد عرض قدمه لويس باستور ، في القرن التاسع عشر ، والذي تم فيه إظهار توليد الغاز الحيوي من خلال مزيج من السماد والماء.
في نهاية القرن التاسع عشر ، بدأ تجميع الغاز الحيوي في محطات معالجة النفايات السائلة في إنجلترا ، وفي الأربعينيات من القرن الماضي ، بدأ استخدامه من روث الحيوانات في محطات توليد الطاقة في الهند. منذ ذلك الحين ، تطورت العملية اللاهوائية وتوسعت لتشمل معالجة النفايات الزراعية والصناعية.
يتكون التغويز من تفاعلات كيميائية حرارية تتضمن وقودًا صلبًا في وجود هواء أو أكسجين (بكمية قليلة للاحتراق) وبخار الماء (الذي يشكل غازات) لاستخدامه كطاقة حرارية أو كهربائية ، لتخليق المنتجات الكيميائية ولأجل إنتاج الوقود السائل. يحدث الهضم اللاهوائي بشكل طبيعي في العديد من النظم البيئية ، مثل الرواسب المائية في المياه العذبة وبحيرات المياه المالحة.
تسعى المفاعلات اللاهوائية ، التي تشبه نباتات الغاز الحيوي ، إلى إعادة إنتاج الظروف الطبيعية من خلال إنشاء أنظمة بيئية اصطناعية من خلال أحواض المفاعلات اللاهوائية ، واستخدامها الأولي هو معالجة النفايات شبه الصلبة ، مثل روث الحيوانات ، والنفايات المنزلية ، والحمأة الناتجة عن معالجة النفايات السائلة. يتكون الغاز الحيوي عادةً من 60٪ ميثان و 35٪ ثاني أكسيد كربون و 5٪ خليط من الهيدروجين والنيتروجين والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والأمينات والأكسجين.
استخدام الغاز الحيوي من مكبات النفايات
يعتبر التخلص النهائي من النفايات الصلبة أحد المشاكل البيئية الرئيسية في المراكز الحضرية ، والتي ينتهي الأمر بإداراتها باللجوء إلى مدافن النفايات الصحية. تؤدي مخلفات الطمر إلى إنتاج الغاز الحيوي. يختلف توزيع تركيز هذه الغازات باختلاف المكب ووفقًا لتكوين وعمر ورطوبة النفايات.
يبدأ إنتاج الغاز الطبيعي المسال في المكب عادةً في غضون الأشهر الثلاثة الأولى بعد التخلص منه وقد يستمر لمدة 30 عامًا أو أكثر. نظرًا لاحتوائه على نسبة عالية من الميثان ، يجب مراعاة الغاز الحيوي في حساب غازات الدفيئة. وفقًا لتقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، تتراوح انبعاثات غاز الميثان من مدافن النفايات بين 20 تيراغرام في السنة (تيراغرام / سنة) و 70 تيراغرام / سنة ، مما يشير إلى أن مدافن النفايات مسؤولة عن إنتاج 6٪ إلى 20٪ من إجمالي انبعاثات الميثان سنويًا في جميع أنحاء العالم.
يمكن استخدام الغاز الحيوي عن طريق تركيب مصارف تصل إلى جميع طبقات النفايات. إن العزل المائي لقاعدة وسقف المكب هو إجراء يساهم في التعاون مع عملية تدهور المواد العضوية ، وزيادة إنتاج الغاز الحيوي ، ومنع تلوث التربة والمياه الجوفية في الموقع.
يقوم نظام الاستخراج بتوجيه الغازات من مكب النفايات (الغاز الحيوي) إلى نظام التجميع ، حيث يتم نقلها إلى نظام المعالجة ، والذي يتكون من مجموعة من المنافيخ والمرشحات بحيث تتم إزالة قطرات المكثفات والجسيمات. بعد ذلك ، يتم إرسال الغاز إلى الشعلة التي تحدث في المشاعل.
استخدام الغاز الحيوي من معالجة مياه الصرف الصحي
يتم نقل مياه الصرف الصحي التي تأتي من شبكة التجميع إلى محطة الضخ ، حيث يتم الاحتفاظ بالجزيئات الأكبر حجمًا ، ثم يتم إرسالها إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي (ETE). يتم إرسال النفايات الصلبة إلى مكب النفايات الصحي ، بينما يتم إرسال السائل إلى مفاعل حيث توجد عملية هضم المواد العضوية بواسطة البكتيريا الموجودة هناك ومن هناك ينتقل إلى خطوة ما بعد المعالجة. يمكن حرق الغاز الناتج عن النشاط البكتيري وتحويله إلى ثاني أكسيد الكربون أو يمكن إعادة استخدامه في شكل غاز حيوي.
المحللون الحيويون المحليون
تنقسم أجهزة الهضم التقليدية إلى دفعات ومستمرة. يتم ملء الدُفعات ، المعروفة أيضًا باسم الدُفعات ، مرة واحدة فقط ، ويتم إغلاقها لفترة من الوقت تخضع خلالها المادة العضوية للتخمير. من ناحية أخرى ، فإن أجهزة التحلل الحيوي المستمرة هي تلك التي تتطلب إمدادًا دوريًا بالمواد العضوية (عادةً يوميًا). كلا النموذجين يسمحان بتوليد الطاقة من خلال الغاز الحيوي.
النموذج الهندي
يتكون من قبة متحركة مصنوعة من الحديد أو الألياف الزجاجية ، حيث يتم تخزين الغاز حيث تخضع المادة العضوية للتخمير. يسمح هذا التخزين والإنتاج المستمر للغاز الحيوي بالاستخدام المتواصل. يساعد وجود جدار مركزي يقسم خزان التخمير إلى غرفتين على فصل الكتلة الحيوية المخمرة بالفعل للتخلص منها في المستقبل.
النموذج الصيني
وتتكون من غرفة حجرية أسطوانية ذات سقف مقبب ومقاوم للماء ، مخصصة لتخزين الغاز الحيوي. يعمل هذا المفاعل على أساس فروق الضغط بالداخل. وبالتالي ، عندما يكون هناك زيادة في الضغط ، يتم نقل الكتلة الحيوية من غرفة التخمير إلى صندوق الخروج - وعندما يكون هناك تخفيف للضغط ، تحدث الحركة العكسية.
Recolast سكني حيوي
يمكن استخدامه في كل من العقارات الريفية والمساكن الحضرية. إنها مدمجة وفعالة وفعالة من حيث التكلفة. يمكن تزويد جهاز التحلل الحيوي السكني بمخلفات الطعام ، والعشب ، وبراز الحيوانات الأليفة ، والدجاج ، والخنازير ، والكتلة الحيوية بشكل عام. لديها القدرة على إنتاج ما يعادل علبة غاز الطهي و 20 لترًا من السماد الحيوي لتسميد حدائق الخضروات ، بالإضافة إلى تأثير مبيد حشري. انظر المزيد من تفاصيل المعدات وشاهد الأسعار في متجر eCycle.
محلل حيوي سكني للغاز الحيوي
HomeBiogas هو محلل حيوي سكني يعزز استخدام الموارد. يشجع هذا النوع من المنتجات على تحويل النفايات العضوية إلى غاز للطهي وسماد حيوي عضوي طبيعي ، من خلال عملية الهضم الحيوي اللاهوائي. داخل النظام ، من الممكن وضع اللحاء والعظام ومخلفات الطعام وروث الحيوانات وكذلك فضلات الحيوانات الأليفة. كل هذه المواد تستخدم كمواد خام لتوليد الغاز الحيوي. انظر المزيد من تفاصيل المعدات وشاهد الأسعار في متجر eCycle.مزايا توليد الطاقة
يمثل الغاز الحيوي بديلاً لتوليد الطاقة لتزويد المجتمعات المعزولة ، والتي يمكنها استخدام النفايات المتولدة في الزراعة والثروة الحيوانية لتلبية احتياجاتهم من الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمثل استخدام طاقة الغاز الحيوي من مكبات النفايات ومعالجة مياه الصرف الصحي وجهة أكثر استدامة وذكاءً للنفايات. كما أن استخدام الغاز الحيوي لتوليد الطاقة يمنع الميثان من تحلل المواد العضوية من الانطلاق في الغلاف الجوي عن طريق التحول إلى ماء وثاني أكسيد الكربون من خلال عملية الاحتراق. وبالتالي ، يتم تقديم طاقة الغاز الحيوي كبديل لا ينتج عنه العديد من التأثيرات الاجتماعية والبيئية مثل الغاز الطبيعي.
