كل ما تحتاج لمعرفته حول الغاز الحيوي

هناك العديد من مصادر الطاقة المتجددة بصرف النظر عما نعرفه عن الرياح ، والطاقة الشمسية ، والطاقة الحرارية الأرضية ، والهيدروليكية ، إلخ. سنقوم اليوم بالتحليل والتعرف على مصدر طاقة متجددة ، ربما ليس معروفًا مثل الباقي ، ولكن ذو قوة عظمى. يتعلق الأمر بالغاز الحيوي.

الغاز الحيوي هو غاز قوي يتم استخراجه من النفايات العضوية. بالإضافة إلى فوائدها العديدة ، فهي شكل من أشكال الطاقة النظيفة والمتجددة. هل تريد معرفة المزيد عن الغاز الحيوي؟

خصائص الغاز الحيوي

الغاز الحيوي هو غاز يتم إنشاؤه في بيئات طبيعية أو في أجهزة معينة. إنه نتاج تفاعلات التحلل البيولوجي للمواد العضوية. يتم إنتاجها عادة في مدافن النفايات حيث تتحلل جميع المواد العضوية المترسبة. عندما تتعرض المادة العضوية المذكورة لعوامل خارجية ، فإن عمل الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا المولدة للميثان (البكتيريا التي تظهر عندما لا يوجد أكسجين وتتغذى على غاز الميثان) والعوامل الأخرى تؤدي إلى تدهورها.

في هذه البيئات التي لا يوجد فيها الأكسجين وتأكل هذه البكتيريا المواد العضوية ، فإن نفاياتها هي غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون. لذلك ، تكوين الغاز الحيوي وهو عبارة عن خليط مكون من 40٪ و 70٪ ميثان وباقي ثاني أكسيد الكربون. يحتوي أيضًا على نسب صغيرة أخرى من الغازات مثل الهيدروجين (H2) والنيتروجين (N2) والأكسجين (O2) وكبريتيد الهيدروجين (H2S) ، لكنها ليست أساسية.

كيف يتم إنتاج الغاز الحيوي

يتم إنتاج الغاز الحيوي عن طريق التحلل اللاهوائي وهو مفيد جدًا في معالجة النفايات القابلة للتحلل الحيوي ، لأنه ينتج وقودًا عالي القيمة وينتج دفقًا يمكن استخدامه كمكيف للتربة أو سماد عام.

مع هذا الغاز يمكن توليد الطاقة الكهربائية بطرق مختلفة. الأول هو استخدام التوربينات لنقل الغاز وتوليد الكهرباء. آخر هو استخدام الغاز لتوليد الحرارة في الأفران أو المواقد أو المجففات أو الغلايات أو أنظمة الاحتراق الأخرى التي تتطلب الغاز.

نظرًا لأنه يتم إنشاؤه نتيجة تحلل المواد العضوية ، فهو يعتبر نوعًا من الطاقة المتجددة القادرة على استبدال الوقود الأحفوري. باستخدامه يمكنك أيضًا الحصول على الطاقة للطهي والتدفئة تمامًا كما يعمل الغاز الطبيعي. وبالمثل ، يتم توصيل الغاز الحيوي بمولد ويولد الكهرباء من خلال محركات الاحتراق الداخلي.

إمكانات الطاقة

لذلك يمكن القول أن الغاز الحيوي لديه مثل هذه الإمكانية ليحل محل الوقود الأحفوري لأنه يجب أن يتمتع بقوة طاقة كبيرة. بمتر مكعب من الغاز الحيوي يمكن أن تولد ما يصل إلى 6 ساعات من الضوء. يمكن أن يصل الضوء المتولد إلى نفس لمبة 60 واط. يمكنك أيضًا تشغيل ثلاجة متر مكعب لمدة ساعة ، وحاضنة لمدة 30 دقيقة ، ومحرك HP لمدة ساعتين.

لذلك ، يعتبر الغاز الحيوي غاز قوي بقدرة طاقة لا تصدق.

تاريخ الغاز الحيوي

يعود أول ذكر يمكن رؤيته لهذا الغاز إلى عام 1600 ، عندما حدد العديد من العلماء هذا الغاز باعتباره الغاز الذي يأتي من تحلل المواد العضوية.

على مر السنين ، في عام 1890 ، تم بناؤه أول محلل حيوي يتم فيه إنتاج الغاز الحيوي وكان في الهند. في عام 1896 ، كانت مصابيح الشوارع في إكستر بإنجلترا تعمل بالغاز الذي تم جمعه من أجهزة الهضم التي تخمر الحمأة من مجاري المدينة.

عندما انتهت الحربان العالميتان ، بدأت ما يسمى بمصانع إنتاج الغاز الحيوي في الانتشار في أوروبا. تم إنشاء الغاز الحيوي في هذه المصانع لاستخدامه في السيارات في ذلك الوقت. تُعرف خزانات Imhoff بأنها تلك القادرة على معالجة مياه الصرف الصحي وتخمر المواد العضوية لإنتاج الغاز الحيوي. تم استخدام الغاز المتولد لتشغيل المحطات ، ولسيارات البلدية ، وفي بعض المدن تم حقنه في شبكة الغاز.

انتشار الغاز الحيوي أعاقته سهولة الوصول إلى الوقود الأحفوري وأدائه وبعد أزمة الطاقة في السبعينيات ، بدأ البحث والتطوير في مجال الغاز الحيوي مرة أخرى في جميع بلدان العالم ، مع التركيز بشكل أكبر على بلدان أمريكا اللاتينية.

خلال العشرين عامًا الماضية ، حقق تطوير الغاز الحيوي العديد من التطورات المهمة بفضل الاكتشافات حول العملية الميكروبيولوجية والكيميائية الحيوية التي تعمل فيه وبفضل التحقيق في سلوك الكائنات الحية الدقيقة التي تتدخل في الظروف اللاهوائية.

ما هي المهضمات الحيوية؟

أجهزة التحلل الحيوي هي أنواع من الحاويات المغلقة والمحكمة والمقاومة للماء حيث يتم وضع المواد العضوية والسماح لها بالتحلل وتوليد الغاز الحيوي. المحلل الحيوي يجب أن تكون مغلقة ومحكمة الإغلاق بحيث يمكن للبكتيريا اللاهوائية العمل وتحطيم المادة العضوية. تنمو البكتيريا الميثانوجينية فقط في البيئات التي لا يوجد فيها أكسجين.

هذه المفاعلات لها أبعاد بسعة تزيد عن 1.000 متر مكعب وهم يعملون في ظروف درجات حرارة متوسطة (بين 20 و 40 درجة) ومحبون للحرارة (أكثر من 40 درجة).

يتم أيضًا استخراج الغاز الحيوي من مدافن النفايات ، حيث يتم ، عند ملء طبقات من المواد العضوية وإغلاقها ، إنشاء بيئات خالية من الأكسجين حيث تعمل البكتيريا المولدة للميثان على تدهور المواد العضوية وتوليد الغاز الحيوي الذي يتم استخراجه من خلال أنابيب موصلة.

تتمثل المزايا التي تتمتع بها أجهزة التحلل الحيوي على مرافق توليد الطاقة الأخرى في أنها ذات تأثير بيئي منخفض ولا تتطلب موظفين مؤهلين تأهيلاً عالياً. بالإضافة إلى ذلك ، كمنتج ثانوي لتحلل المواد العضوية ، يمكن الحصول على الأسمدة العضوية التي يتم إعادة استخدامها لتخصيب المحاصيل في الزراعة.

ألمانيا والصين والهند من الدول الرائدة في إدخال هذا النوع من التكنولوجيا. في أمريكا اللاتينية ، أظهرت البرازيل والأرجنتين وأوروغواي وبوليفيا تقدمًا كبيرًا في إدراجها.

تطبيق الغاز الحيوي اليوم

في أمريكا اللاتينية ، يستخدم الغاز الحيوي لمعالجة الساكنة في الأرجنتين. الثبات هو البقايا التي يتم إنتاجها في تصنيع قصب السكر وفي ظل الظروف اللاهوائية تتحلل وتنتج غازًا حيويًا.

عدد أجهزة الهضم الحيوية في العالم لم يتم تحديده بعد. يوجد في أوروبا 130 من الكائنات الحية الدقيقة فقط. ومع ذلك ، فإن هذا يعمل مثل مجال الطاقات المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، أي مع اكتشاف التكنولوجيا وتطويرها ، تنخفض تكاليف الإنتاج وتحسن موثوقية توليد الغاز الحيوي. لذلك ، يُعتقد أنه سيكون لديهم مجال واسع للتطوير في المستقبل.

كان تطبيق الغاز الحيوي في المناطق الريفية مهمًا للغاية. وقد ساعد الأول في توليد الطاقة والأسمدة العضوية للمزارعين في المناطق الأكثر هامشية والذين لديهم دخل أقل وصعوبة في الوصول إلى مصادر الطاقة التقليدية

بالنسبة للمناطق الريفية ، تم تطوير التكنولوجيا التي تسعى إلى تحقيق هضم بأقل تكلفة مع سهولة الصيانة للتشغيل. الطاقة التي يجب إنتاجها ليست بنفس القدر في المناطق الحضرية ، وبالتالي فهي ليست مشروطة بأن تكون كفاءتها عالية.

مجال آخر يستخدم فيه الغاز الحيوي اليوم هو في قطاع الزراعة والصناعات الزراعية. الهدف من الغاز الحيوي في هذه القطاعات هو توفير الطاقة وحل المشاكل الخطيرة الناجمة عن التلوث. باستخدام أجهزة التحلل الحيوي ، يمكن التحكم بشكل أفضل في تلوث المواد العضوية. تتمتع أجهزة التحلل الحيوي هذه بكفاءة أكبر وتطبيقها ، بالإضافة إلى ارتفاع التكاليف الأولية ، لديها أنظمة صيانة وتشغيل أكثر تعقيدًا.

سمحت التطورات الحديثة في معدات التوليد المشترك للطاقة باستخدام أكثر كفاءة للغاز المتولد والتقدم المستمر في تقنيات التخمير يضمن تطورًا مستدامًا في هذا المجال.

عندما يتم دمج هذا النوع من التكنولوجيا ، فمن الضروري أن المنتجات التي يتم تصريفها في شبكة الصرف الصحي عضوية حصرا. خلاف ذلك ، قد يتأثر عمل الجهاز الهضمي ويصعب إنتاج الغاز الحيوي. حدث هذا في العديد من البلدان وتم التخلي عن أجهزة الهضم الحيوي.

ممارسة واسعة الانتشار في جميع أنحاء العالم هي ممارسة مكب النفايات الصحي. الهدف من هذه الممارسة هو القضاء على الكميات الكبيرة من النفايات المتولدة في المدن الكبيرة وبهذا ، وباستخدام التقنيات الحديثة ، أصبح من الممكن استخراج وتنقية غاز الميثان المتولد والذي تسبب منذ عقود في مشاكل خطيرة. مشاكل مثل موت الغطاء النباتي الذي كان في مناطق قريبة من المستشفيات ، والروائح الكريهة ، واحتمال حدوث انفجارات.

سمح تقدم تقنيات استخراج الغاز الحيوي للعديد من المدن في العالم ، مثل سانتياغو دي تشيلي ، باستخدام الغاز الحيوي كمصدر للطاقة في شبكة توزيع الغاز الطبيعي في المراكز الحضرية.

الغاز الحيوي لديه توقعات كبيرة للمستقبل ، لأنه طاقة متجددة ونظيفة تساعد في التخفيف من مشاكل التلوث ومعالجة النفايات. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يساهم بشكل إيجابي في الزراعة ، حيث يقدم الأسمدة العضوية كمنتج ثانوي تساعد في دورة حياة المنتجات وخصوبة المحاصيل.