من طرف ???? الأربعاء فبراير 17, 2010 2:04 pmاستثمار غاز الميتان كطاقة بديلة
________________________________________
مع تصاعد المخاوف بشأن أسعار الوقود الاحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي بدأت الكثير من الشركات الاستثمار لاستغلال غاز الميثان في توليد الكهرباء للمنازل والسيارات الذي يستخرج من مقالب النفايات التي تعد أكبر مصدر لغاز الميثان إذ ان تأثيره على حرارة كوكب الأرض يزيد 21 مرة على تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون.
ويؤكد مؤيدو فكرة استغلال غاز الميثان أن أضراره للبيئة تكون أقل لو تم جمعه وحرقه من أجل توليد الكهرباء لأن غاز ثاني أكسيد الكربون الناجم عن حرقه سيكون أقل ضررا للبيئة من غاز الميثان نفسه في الوقت الذي بات لزاما على دول العالم العمل لتخفيض إنبعاثات الغازات الدفيئة وتطوير استخدام الطاقات المتجددة مثل طاقة الغاز الحيوي كمصدر جديد للطاقة كونه يحتوي من الميتان بين 50 إلى 70 بالمئة من مجمل حجم الغاز الحيوي ويتمتع بقيمة حرارية تبلغ 6500 كيلو كلوري متر مكعب حسب نسبة ما يحويه من الميثان ويمكن تثمين الغاز الحيوي المجمع من المفاعل ضمن وحدة توليد مشترك للحرارة والكهرباء.
ويقول الدكتور عبد الحكيم بنود رئيس قسم الهندسة البيئية في كلية الهندسة المدنية بجامعة حلب إن أكثر الأساليب استخداما للتخلص من النفايات في المدن السورية هي مكبات ومطامر النفايات ويعد الهضم اللاهوائي للنفايات في الوقت الحالي من أهم المقومات الأساسية للحفاظ على البيئة والاستفادة الاقتصادية من الكميات الكبيرة للنفايات في إنتاج الغاز الحيوي ومحسنات للتربة مشيرا إلى أن مايتخلف عنها تكون مواد قابلة للتدوير مثل الخشب والحديد والزجاج والبلاستيك والورق والمعادن كالألمنيوم والحديد.
وأضاف بنود أن نظام تجميع واستخراج الغاز الحيوي الناتج عن الهضم اللاهوائي للنفايات يفيد في إنتاج الطاقة بدلاً من تسربه البطيء إلى الهواء المحيط والمناطق المجاورة وتأثيره السلبي في ظاهرة الاحتباس الحراري أو حرقه المباشر بوساطة شعلات اللهب كما أن استخدامه كبديل عن الوقود الأحفوري يسهم في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري لأن النفايات ستتفكك في المقالب واسترجاع الغاز الحيوي يسمح بإنقاص أقل لمخزون الكربون الأحفوري.
وبين أن أسلوب المعالجة اللاهوائية الذي يؤدي إلى إنتاج غاز الميتان بدأ ينتشر بشرط أن تكون نسبة رطوبة المخلفات المعدة للتحويل أكثر من 90 بالمئة لكن بإضافة أنزيمات خاصة أصبح ممكناً تطبيق التحويل إلى ميتان لنفايات نسبة رطوبتها أقل تصل إلى 65 بالمئة فقط لكن إذا كانت المخلفات رطوبتها فوق 90 بالمئة والكمية المطلوب معالجتها صغيرة مثل مخلفات منطقة ريفية صغيرة بما فيها مخلفات الحيوانات والمخلفات الزراعية يمكن اعتماد الهضم اللاهوائي الرطب بدون عملية خلط ميكانيكي.
وأشار بنود إلى أن عملية هضم المخلفات ينتج عنها محلول مهضوم رداغ يمكن أن تستخلص منه مادة صلبة تستخدم لتحسين الخواص الفيزيائية للتربة الزراعية لزيادة قدرتها على الاحتفاظ بالماء موضحا أن الغاز المتولد من المطامر الصحية يستخدم للحرق في الأفران والمراجل لإنتاج بخار لغرض توليد الطاقة الكهربائية أو إنتاج ماء ساخن لأغراض التدفئة.
وبين أن كل طن من النفايات ينتج نظرياً في العام ما بين 300 إلى 1500 متر مكعب من الغاز الحيوي لكن صعوبة استخلاصه وإدارة الظروف تحت الأرض فإن كفاءة الإنتاج تتراوح بين 25 و 50 بالمئة إضافة إلى أن كلفة توليد الطاقة من غاز الطمر الصحي مشجعة جداً إذ يتراوح إنتاج الطاقة من هذه المنظومات بين 4 و6 سنتات أمريكية للكيلووات في الساعة.
كما ينتج عن هواضم النفايات إضافة للغاز الحيوي، مخرجات سائلة يمكن تجفيفها ونزح الماء عنها بالرغم من أن جزءاً كبيراً من الاهتمام بتكنولوجيا الهضم اللاهوائي للمخلفات ارتكز على محور الحصول على مصدر للطاقة المتجددة متمثلاً في الغاز الحيوي المتولد عن الهضم إذ نحصل من هضم طن واحد من المخلفات القابلة للتحلل البيولوجي على فائض من الغاز الحيوي يقدر بحوالي 120 متراً مكعبا وعلى مخرج ثان هو محلول المهضوم الرداغ الخالي تقريباً من الجراثيم الممرضة والطفيليات وينتج عن هضم طن واحد من المخلفات حوالي 4ر0 طن من هذا المحلول وتختلف الكمية المهضومة من المخلفات العضوية والكمية الباقية منها باختلاف نوع المخلفات وتتوزع المادة المهضومة فيما بين الغاز الحيوي والمحلول المهضوم.
وتتكون المادة الصلبة الناتجة بعد نزح الماء عن الرداغ من مواد عضوية وعناصر غذائية تستخدم في تحسين الخواص الفيزيائية للتربة الزراعية وزيادة قدرتها على الاحتفاظ بالماء لأن الهضم اللاهوائي للمخلفات لا يبدد المادة العضوية بل يغير تركيبها وتحتوي المادة الناتجة على كامل كميات الفوسفور والبوتاسيوم تقريبا حوالي 90 بالمئة من كمية النتروجين الموجودة في المخلفات المعدة للهضم وتقترب نسبة النتروجين و المادة المهضومة من نسبة النتروجين في الكومبوست الناتج عن التحلل الهوائي للمخلفات بوجود الأوكسجين إلا أن المادة المهضومة تحتوي على نسبة أكبر من نتروجين الأمونيوم ومن المعلوم أن نتروجين الأمونيوم سريع التمثل من قبل نبات.
وقال بنود ان المادة الصلبة الناتجة تخصص للخلط بالتربة الزراعية للحفاظ على خصوبتها وزيادة نسبة المادة العضوية فيها ويمكن أن يضاف الجزء الصلب للأراضي الصحراوية الرملية لاستصلاحها وإدخالها في مجال الإنتاج الزراعي مؤكدا أن إضافة هذه المادة إلى التربة حقق فوائد عدة أهمها أسهم في حماية التربة من الإنجراف الناتج عن سقوط الأمطار بالطرطشة وقلل من تكون طبقة صلبة غير منفذة عند سطح التربة وزاد السعة التبادلية الكاتيونية للتربة ورفع قدرتها على مقاومة التغير في الأس الهيدروجيني واضاف كميات متفاوتة من العناصر الضرورية لنمو النبات.
وبين أنه يمكن استخدام الغاز الحيوي كمحروقات للمواقد عوضاً عن الغاز الطبيعي إذ تخضع المواقد لعملية تعديل تتمثل في توسيع فتحة دخول الغاز وتضييق فتحة دخول الهواء اللازم للاحتراق لتكون النسبة بين الغازين ملائمة ثم توسيع فتحة اللهب كي تقل سرعة خروج مخلوط الغازين فلا ينطفئ اللهب وفي الإضاءة من خلال مصابيح ذات قميص تصنع لهذا الغرض وفي تشغيل محركات البنزين لكن ينبغي إجراء تغيير طفيف في الكربراتور خالط الهواء والبنزين.
وفي حال استخدام محركات الديزل للعمل بالغاز الحيوي أوضح بنود أن فاعليتها تنخفض بنسبة 20 بالمئة لكن يمكن زيادة كفاءة المحركات التي تعمل بالغاز الحيوي عن طريق تخليصها من غاز ثاني أكسيد الكربون ومن غاز كبريت الهيدروجين لتجنب تآكل القطع المعدنية وينبغي رفع ضغط الغاز الحيوي عند الرغبة في استخدامه في آلات الاحتراق الداخلي المتنقلة سيارات وجرارات ويتم ذلك بتعبئة الغاز الحيوي في اسطوانات تحت ضغط مرتفع ودرجة حرارة منخفضة.
وهذه العملية تحتاج لنشر استغلال طاقة الغاز الحيوي لبرامج وطنية شاملة في المدن العربية لاستثمار مصادر المخلفات في المناطق الحضرية والريفية ومزارع تربية الحيوانات.
وتولد أوروبا أكبر نسبة من الغاز الحيوي أو الميثان المستخلص من النفايات أو مخلفات الحيوانات وغيرها من المواد العضوية إذ تمثل ألمانيا وحدها 70 في المئة من السوق العالمية ويمثل الغاز المستخرج من مواقع النفايات في بريطانيا ربع الطاقة المتجددة المنتجة بالبلاد ويولد كهرباء تكفي نحو 900 ألف منزل وفي العالم النامي بدأت مشروعات تحويل النفايات إلى طاقة تنتشر إلا أن النمو السريع أدى إلى زيادة حجم نفايات المدن وجهود الاستفادة من غاز الميثان المستخلص منها كانت أبطأ وتيرة.
________________________________________
مع تصاعد المخاوف بشأن أسعار الوقود الاحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي بدأت الكثير من الشركات الاستثمار لاستغلال غاز الميثان في توليد الكهرباء للمنازل والسيارات الذي يستخرج من مقالب النفايات التي تعد أكبر مصدر لغاز الميثان إذ ان تأثيره على حرارة كوكب الأرض يزيد 21 مرة على تأثير غاز ثاني أكسيد الكربون.
ويؤكد مؤيدو فكرة استغلال غاز الميثان أن أضراره للبيئة تكون أقل لو تم جمعه وحرقه من أجل توليد الكهرباء لأن غاز ثاني أكسيد الكربون الناجم عن حرقه سيكون أقل ضررا للبيئة من غاز الميثان نفسه في الوقت الذي بات لزاما على دول العالم العمل لتخفيض إنبعاثات الغازات الدفيئة وتطوير استخدام الطاقات المتجددة مثل طاقة الغاز الحيوي كمصدر جديد للطاقة كونه يحتوي من الميتان بين 50 إلى 70 بالمئة من مجمل حجم الغاز الحيوي ويتمتع بقيمة حرارية تبلغ 6500 كيلو كلوري متر مكعب حسب نسبة ما يحويه من الميثان ويمكن تثمين الغاز الحيوي المجمع من المفاعل ضمن وحدة توليد مشترك للحرارة والكهرباء.
ويقول الدكتور عبد الحكيم بنود رئيس قسم الهندسة البيئية في كلية الهندسة المدنية بجامعة حلب إن أكثر الأساليب استخداما للتخلص من النفايات في المدن السورية هي مكبات ومطامر النفايات ويعد الهضم اللاهوائي للنفايات في الوقت الحالي من أهم المقومات الأساسية للحفاظ على البيئة والاستفادة الاقتصادية من الكميات الكبيرة للنفايات في إنتاج الغاز الحيوي ومحسنات للتربة مشيرا إلى أن مايتخلف عنها تكون مواد قابلة للتدوير مثل الخشب والحديد والزجاج والبلاستيك والورق والمعادن كالألمنيوم والحديد.
وأضاف بنود أن نظام تجميع واستخراج الغاز الحيوي الناتج عن الهضم اللاهوائي للنفايات يفيد في إنتاج الطاقة بدلاً من تسربه البطيء إلى الهواء المحيط والمناطق المجاورة وتأثيره السلبي في ظاهرة الاحتباس الحراري أو حرقه المباشر بوساطة شعلات اللهب كما أن استخدامه كبديل عن الوقود الأحفوري يسهم في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري لأن النفايات ستتفكك في المقالب واسترجاع الغاز الحيوي يسمح بإنقاص أقل لمخزون الكربون الأحفوري.
وبين أن أسلوب المعالجة اللاهوائية الذي يؤدي إلى إنتاج غاز الميتان بدأ ينتشر بشرط أن تكون نسبة رطوبة المخلفات المعدة للتحويل أكثر من 90 بالمئة لكن بإضافة أنزيمات خاصة أصبح ممكناً تطبيق التحويل إلى ميتان لنفايات نسبة رطوبتها أقل تصل إلى 65 بالمئة فقط لكن إذا كانت المخلفات رطوبتها فوق 90 بالمئة والكمية المطلوب معالجتها صغيرة مثل مخلفات منطقة ريفية صغيرة بما فيها مخلفات الحيوانات والمخلفات الزراعية يمكن اعتماد الهضم اللاهوائي الرطب بدون عملية خلط ميكانيكي.
وأشار بنود إلى أن عملية هضم المخلفات ينتج عنها محلول مهضوم رداغ يمكن أن تستخلص منه مادة صلبة تستخدم لتحسين الخواص الفيزيائية للتربة الزراعية لزيادة قدرتها على الاحتفاظ بالماء موضحا أن الغاز المتولد من المطامر الصحية يستخدم للحرق في الأفران والمراجل لإنتاج بخار لغرض توليد الطاقة الكهربائية أو إنتاج ماء ساخن لأغراض التدفئة.
وبين أن كل طن من النفايات ينتج نظرياً في العام ما بين 300 إلى 1500 متر مكعب من الغاز الحيوي لكن صعوبة استخلاصه وإدارة الظروف تحت الأرض فإن كفاءة الإنتاج تتراوح بين 25 و 50 بالمئة إضافة إلى أن كلفة توليد الطاقة من غاز الطمر الصحي مشجعة جداً إذ يتراوح إنتاج الطاقة من هذه المنظومات بين 4 و6 سنتات أمريكية للكيلووات في الساعة.
كما ينتج عن هواضم النفايات إضافة للغاز الحيوي، مخرجات سائلة يمكن تجفيفها ونزح الماء عنها بالرغم من أن جزءاً كبيراً من الاهتمام بتكنولوجيا الهضم اللاهوائي للمخلفات ارتكز على محور الحصول على مصدر للطاقة المتجددة متمثلاً في الغاز الحيوي المتولد عن الهضم إذ نحصل من هضم طن واحد من المخلفات القابلة للتحلل البيولوجي على فائض من الغاز الحيوي يقدر بحوالي 120 متراً مكعبا وعلى مخرج ثان هو محلول المهضوم الرداغ الخالي تقريباً من الجراثيم الممرضة والطفيليات وينتج عن هضم طن واحد من المخلفات حوالي 4ر0 طن من هذا المحلول وتختلف الكمية المهضومة من المخلفات العضوية والكمية الباقية منها باختلاف نوع المخلفات وتتوزع المادة المهضومة فيما بين الغاز الحيوي والمحلول المهضوم.
وتتكون المادة الصلبة الناتجة بعد نزح الماء عن الرداغ من مواد عضوية وعناصر غذائية تستخدم في تحسين الخواص الفيزيائية للتربة الزراعية وزيادة قدرتها على الاحتفاظ بالماء لأن الهضم اللاهوائي للمخلفات لا يبدد المادة العضوية بل يغير تركيبها وتحتوي المادة الناتجة على كامل كميات الفوسفور والبوتاسيوم تقريبا حوالي 90 بالمئة من كمية النتروجين الموجودة في المخلفات المعدة للهضم وتقترب نسبة النتروجين و المادة المهضومة من نسبة النتروجين في الكومبوست الناتج عن التحلل الهوائي للمخلفات بوجود الأوكسجين إلا أن المادة المهضومة تحتوي على نسبة أكبر من نتروجين الأمونيوم ومن المعلوم أن نتروجين الأمونيوم سريع التمثل من قبل نبات.
وقال بنود ان المادة الصلبة الناتجة تخصص للخلط بالتربة الزراعية للحفاظ على خصوبتها وزيادة نسبة المادة العضوية فيها ويمكن أن يضاف الجزء الصلب للأراضي الصحراوية الرملية لاستصلاحها وإدخالها في مجال الإنتاج الزراعي مؤكدا أن إضافة هذه المادة إلى التربة حقق فوائد عدة أهمها أسهم في حماية التربة من الإنجراف الناتج عن سقوط الأمطار بالطرطشة وقلل من تكون طبقة صلبة غير منفذة عند سطح التربة وزاد السعة التبادلية الكاتيونية للتربة ورفع قدرتها على مقاومة التغير في الأس الهيدروجيني واضاف كميات متفاوتة من العناصر الضرورية لنمو النبات.
وبين أنه يمكن استخدام الغاز الحيوي كمحروقات للمواقد عوضاً عن الغاز الطبيعي إذ تخضع المواقد لعملية تعديل تتمثل في توسيع فتحة دخول الغاز وتضييق فتحة دخول الهواء اللازم للاحتراق لتكون النسبة بين الغازين ملائمة ثم توسيع فتحة اللهب كي تقل سرعة خروج مخلوط الغازين فلا ينطفئ اللهب وفي الإضاءة من خلال مصابيح ذات قميص تصنع لهذا الغرض وفي تشغيل محركات البنزين لكن ينبغي إجراء تغيير طفيف في الكربراتور خالط الهواء والبنزين.
وفي حال استخدام محركات الديزل للعمل بالغاز الحيوي أوضح بنود أن فاعليتها تنخفض بنسبة 20 بالمئة لكن يمكن زيادة كفاءة المحركات التي تعمل بالغاز الحيوي عن طريق تخليصها من غاز ثاني أكسيد الكربون ومن غاز كبريت الهيدروجين لتجنب تآكل القطع المعدنية وينبغي رفع ضغط الغاز الحيوي عند الرغبة في استخدامه في آلات الاحتراق الداخلي المتنقلة سيارات وجرارات ويتم ذلك بتعبئة الغاز الحيوي في اسطوانات تحت ضغط مرتفع ودرجة حرارة منخفضة.
وهذه العملية تحتاج لنشر استغلال طاقة الغاز الحيوي لبرامج وطنية شاملة في المدن العربية لاستثمار مصادر المخلفات في المناطق الحضرية والريفية ومزارع تربية الحيوانات.
وتولد أوروبا أكبر نسبة من الغاز الحيوي أو الميثان المستخلص من النفايات أو مخلفات الحيوانات وغيرها من المواد العضوية إذ تمثل ألمانيا وحدها 70 في المئة من السوق العالمية ويمثل الغاز المستخرج من مواقع النفايات في بريطانيا ربع الطاقة المتجددة المنتجة بالبلاد ويولد كهرباء تكفي نحو 900 ألف منزل وفي العالم النامي بدأت مشروعات تحويل النفايات إلى طاقة تنتشر إلا أن النمو السريع أدى إلى زيادة حجم نفايات المدن وجهود الاستفادة من غاز الميثان المستخلص منها كانت أبطأ وتيرة.
