كل ما تريد معرفته عن الغاز الحيوي وإنتاجه

هناك العديد من مصادر الطاقة المتجددة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية والهيدروليكية وغيرها. سنقوم اليوم بتحليل مصدر للطاقة المتجددة، والذي، على الرغم من أنه ليس معروفًا جيدًا مثل المصادر السابقة، إلا أنه يتمتع بإمكانيات هائلة. نحن نتحدث عن الغاز الحيوي.

الغاز الحيوي هو غاز ناتج عن تحلل المواد العضوية، وهو، من بين فوائد أخرى، طاقة نظيفة ومتجددة. في هذه المقالة سوف نتعمق في عملية الإنتاج والاستخدامات والمزايا والعيوب والمزيد. هل تريد أن تعرف بالتفصيل كل ما يتعلق بالغاز الحيوي؟

خصائص الغاز الحيوي

الغاز الحيوي هو الغاز الذي يتم توليده من تحلل المواد العضوية. تحدث هذه العملية بشكل طبيعي في البيئات التي لا تحتوي على أكسجين أو في أجهزة مغلقة تسمى أجهزة الهضم الحيوي. وهو غاز يتكون بشكل أساسي من الميثان وثاني أكسيد الكربون، اللذين يمثلان معًا ما بين 60% إلى 90% من تركيبته الإجمالية. وبالإضافة إلى ذلك، فهو يتضمن كميات صغيرة من المكونات الأخرى مثل الهيدروجين والنيتروجين وكبريتيد الهيدروجين.

الميثان وهو المكون الرئيسي للغاز الحيوي لأنه، مثل الغاز الطبيعي، شديد الاشتعال وبالتالي فهو مفيد كمصدر للوقود.

إن خصائص الغاز الحيوي تجعله خيارًا قابلاً للتطبيق لتوليد الكهرباء والحرارة وحتى كوقود حيوي، مما يجعله بديلاً متجددًا للوقود الأحفوري.

كيف يتم توليد الغاز الحيوي؟

يتبع إنتاج الغاز الحيوي عملية تسمى الهضم اللاهوائيوالتي تنطوي على تحلل المواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في غياب الأكسجين. ويمكن استخدام النفايات المختلفة، من السماد الحيواني، والنفايات الزراعية، إلى حمأة الصرف الصحي والنفايات الحضرية.

تنقسم العملية إلى أربع مراحل:

• التحلل المائي: يتم تقسيم الجزيئات الكبيرة من المواد العضوية إلى مركبات أبسط.
• تكوين الأحماض: تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل هذه المركبات إلى أحماض دهنية وكحولات وثاني أكسيد الكربون.
• تخليق الأسيتون: تتحول الأحماض إلى أسيتات وهيدروجين.
• توليد الميثان: يتم إنتاج الميثان وثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى توليد غاز حيوي مفيد كوقود.

التحلل يحدث في الداخل المحللون الحيويون، وهي حاويات مغلقة محكمة الإغلاق مصممة لتحسين ظروف التحلل. يمكن أن تختلف هذه المعدات من حيث الحجم والسعة، بدءًا من الحاويات المنزلية الصغيرة وحتى المنشآت الصناعية الكبيرة.

إمكانات الطاقة

يتمتع الغاز الحيوي بقوة طاقة كبيرة؛ باستخدام متر مكعب واحد من الغاز الحيوي، من الممكن توليد ما يقرب من 2 كيلووات ساعة من الكهرباء، وهو ما يعادل استهلاك ما يصل إلى ست ساعات من الضوء في مصباح كهربائي بقدرة 60 وات أو تشغيل ثلاجة صغيرة عالية الكفاءة لمدة ساعة واحدة.

بالمقارنة مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، يتمتع الغاز الحيوي بميزة إمكانية استخدامه للتدفئة والطهي وتوليد الكهرباء، مع الاستفادة من المواد العضوية التي قد تُترك كنفايات في مدافن النفايات. كما أنها لا تعتمد على العوامل المناخية مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

ما هو الهضم الحيوي؟

الهاضم الحيوي عبارة عن جهاز مغلق ومحكم الإغلاق حيث يُسمح للنفايات العضوية بالتحلل لإنتاج الغاز الحيوي. يمكن العثور على هذه المعدات في المنازل أو المزارع الصغيرة أو المنشآت الصناعية. لا تنتج أجهزة الهضم الحيوي غاز الميثان فحسب، بل تولد أيضًا منتجًا ثانويًا يسمى الهاضم، والذي يمكن استخدامه كسماد طبيعي غني بالمغذيات.

تشمل الدول الرائدة في إدخال الهاضمات الحيوية على نطاق واسع ألمانيا والصين والهند. وفي أمريكا اللاتينية، حققت دول مثل البرازيل والأرجنتين أيضًا تقدمًا كبيرًا في استخدام هذه التكنولوجيا للتخفيف من الأثر البيئي وتوليد الطاقة بطريقة أكثر استدامة.

التطبيقات الحالية للغاز الحيوي

للغاز الحيوي تطبيقات متنوعة تتراوح من توليد الكهرباء في المنشآت الصناعية إلى الاستخدام المنزلي للتدفئة والطهي. وفي العديد من البلدان، يُستخدم الغاز الحيوي لتوليد الطاقة من النفايات الزراعية وحمأة الصرف الصحي. ففي الأرجنتين، على سبيل المثال، يُستخدم الغاز الحيوي في معالجة نبات قصب السكر، وهو منتج ثانوي لقصب السكر يتم إنتاجه أثناء عملية التصنيع.

في المناطق الريفية، فوائد الغاز الحيوي واضحة. فهو يوفر الطاقة التي يمكن الوصول إليها للمناطق النائية والمنتجات الزراعية الثانوية المفيدة، مثل الأسمدة العضوية، بتكلفة منخفضة. علاوة على ذلك، من خلال التحكم بشكل أفضل في التلوث العضوي باستخدام أجهزة الهضم الحيوي، فإننا نساهم في الحد من المشكلات البيئية مثل انبعاث الغازات الدفيئة.

كما يتم استخدام الغاز الحيوي في مدافن النفايات الحديثة، مما يجعل من الممكن الاستفادة من غاز الميثان الناتج عن تحلل النفايات. وقد بدأت العديد من المدن مثل سانتياغو دي تشيلي في استخدام الغاز الحيوي كمصدر للطاقة في شبكة توزيع الغاز الطبيعي.

الإمكانات المستقبلية للغاز الحيوي

يتمتع الغاز الحيوي بمستقبل واعد بسبب قدرته على تقليل النفايات وتوليد الطاقة النظيفة. ومع تقدم التكنولوجيا، يمكن أن يصبح استخدام أجهزة الهضم الحيوي أكثر كفاءة وأقل تكلفة، مما سيسهم في زيادة اعتماد هذا النوع من الطاقة في البلدان النامية وتلك التي لديها قطاعات زراعية وحيوانية كبيرة.

وبالإضافة إلى ذلك، يجري تطوير تقنيات أكثر كفاءة لتخمير واستخراج الغاز الحيوي، مما يبشر بزيادة استخدامه على المستوى الصناعي. ومما لا شك فيه أن الغاز الحيوي سيكون أحد ركائز التحول نحو نماذج الاقتصاد الدائري، حيث يتم إعادة تدوير النفايات إلى مصادر جديدة للطاقة وموارد قابلة للاستخدام.

لا يساعد الغاز الحيوي في التخفيف من تغير المناخ فحسب، بل يمكنه أيضًا تحويل النفايات إلى مصدر للطاقة المتجددة ومنتجات ثانوية مفيدة مثل الأسمدة، مما يدل على إمكاناته كجزء من مستقبل الطاقة العالمية.