الغاز الحيوي الناتج عن النباتات الغازية ومخلفات الدواجن: حل نظيف وفعال

توجد اليوم طرق متعددة لتوليد الطاقة من النفايات بجميع أنواعها. يعد استخدام النفايات كموارد لتوليد الطاقة طريقة جيدة لتوفير المواد الخام وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري الذي يمثل مشكلة بيئية خطيرة بسبب انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

مثال على ذلك هو عباد الشمس المكسيكي (تيثونيا متنوعة الأوراق) وهو من الأنواع الغازية في عدة مناطق من العالم، خاصة في أفريقيا وأستراليا وبعض الجزر في المحيط الهادئ. وعلى الرغم من أن هذا النبات يشكل تهديدًا للأنواع المحلية في تلك المناطق، إلا أن الباحثين في نيجيريا وجدوا طريقة مبتكرة لاستخدامه: إنتاج الغاز الحيوي. ومن خلال خلط فضلات الدواجن مع نفايات عباد الشمس المكسيكية، تمكنوا من تحسين كفاءة الغاز الحيوي المنتج.

توليد الغاز الحيوي وتحسين الكفاءة

يعد إنتاج الغاز الحيوي من فضلات الدواجن وعباد الشمس المكسيكية ميزة كبيرة. فمن ناحية، يتم استخدام النفايات الناتجة عن مزارع الدواجن، مما يقلل من التلوث الذي تنتجه. ومن ناحية أخرى، هناك مشكلة بيئية مهمة تتعرض للهجوم: وهي السيطرة على الأنواع الغازية مثل عباد الشمس المكسيكي، الذي يحل محل النباتات المحلية.

وقد تم بالفعل إجراء دراسات حول إنتاج الغاز الحيوي من النفايات النباتية والحيوانية في نيجيريا والصين. مفتاح هذه الدراسات هو الهضم المشتركأي استخدام أنواع مختلفة من النفايات لتعظيم إنتاج الغاز الحيوي. وفي هذه الحالة، نشرت الدراسات التي أجرتها جامعة لاندمارك وجامعة العهد في نيجيريا في المجلة الطاقة والوقوديؤكدون أن عباد الشمس المكسيكي لديه إمكانات كبيرة لتوليد الغاز الحيوي عند دمجه مع فضلات الطيور وإخضاعه للمعالجة المسبقة.

إن الاستفادة من هذا المزيج له فائدة مزدوجة لأنه يساعد في إدارة النفايات من مزارع الدواجن ويوقف انتشار النبات الذي يعتبر غازيًا في أجزاء كثيرة من العالم. وفقا للخبراء، يحل عباد الشمس المكسيكي محل الأنواع المحلية ويؤثر على المناطق الطبيعية المحميةمما يمثل تهديدًا خطيرًا للتنوع البيولوجي في المناطق الحساسة.

المعالجة المسبقة: مفتاح تحسين الكفاءة

إن الهضم المشترك للنفايات العضوية ليس عملية جديدة، ولكن أحدث الدراسات أظهرت أن استخدام أ المعالجة الحرارية القلوية المسبقة قبل الهضم اللاهوائي يحسن بشكل كبير إنتاج الغاز الحيوي. وتتكون هذه المعالجة المسبقة من تعريض النفايات لدرجات حرارة عالية وظروف قلوية محددة، مما يسهل تحلل المواد العضوية المعقدة ويزيد من كمية الميثان المنتج، المكون الرئيسي للغاز الحيوي.

وخلصت الدراسة التي أجريت في نيجيريا إلى أن أداء الغاز الحيوي تحسن بنسبة تصل إلى 54,44% وذلك بفضل استخدام هذه المعالجة مقارنة بالنفايات التي لم تخضع لنفس العملية. أي أن كمية الطاقة التي تم الحصول عليها كانت أكبر بكثير عند استخدام المعالجة المسبقة، وهو أمر ضروري إذا أردنا تحسين استخدام هذه الموارد لتوليد الطاقة ببصمة كربونية منخفضة.

وللحصول على هذه النتائج تم إجراء توازن الطاقة لتحديد ما إذا كانت الطاقة المستثمرة في العملية أقل من الطاقة التي تم الحصول عليها في نهايتها. وأظهرت البيانات أ توازن طاقة إيجابيمما يعني أن الإجراء مربح. الطاقة المستردة تجاوزت بكثير الطاقة المستخدمة في المعالجة المسبقة، سواء في شكل طاقة حرارية أو كهربائية.

أهمية مخلفات الدواجن في إنتاج الغاز الحيوي

الكثير نفايات الدواجن إنها تلعب دورًا أساسيًا في إنتاج الغاز الحيوي عند دمجها مع نباتات مثل عباد الشمس المكسيكي. ومع ذلك، من المهم أن نتذكر أن هذه الفضلات تحتوي على مواد مغذية يمكن أن تكون ضارة بالبيئة إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح. ومن بين هذه الملوثات الهرمونات والمضادات الحيوية والمعادن الثقيلة والمواد المغذية والتي يمكن أن تتسرب إلى التربة ومصادر المياه، مما يسبب مشاكل التلوث.

إن استخدام هذا النوع من النفايات لتوليد الغاز الحيوي لا يحل مشكلة تراكمه فحسب، بل يقدم أيضًا حلاً مربحًا ومستدامًا لإنتاج الطاقة. لكن إحدى أهم النتائج هي أنه في حين أن فضلات الدواجن وحدها ليست مربحة، مزيجها مع المادة النباتية، مثل عباد الشمس المكسيكي، يزيد بشكل كبير من ربحيته.

تأثير النباتات الغازية في مناطق أخرى

إن استخدام النباتات الغازية لإنتاج الغاز الحيوي لا يقتصر على نيجيريا. وفي بلدان أخرى مثل المكسيك وتايوان، يتم أيضًا دراسة طرق استخدام الأنواع الغازية المختلفة لتوليد الوقود الحيوي. مثال على ذلك هو كامالوت أو صفير الماء (ورد النيل سميك الساق) ، وهو نوع غازي آخر ينمو بسرعة في المسطحات المائية. ويستخدم هذا النوع من النباتات لإنتاج biomethane y الإيثانول، وتقديم حل محلي ومستدام لمشكلة عالمية.

يمثل استخدام النباتات الغازية فرصة فريدة لمعالجة المشكلة مشكلة التلوث النباتي وفي الوقت نفسه، توليد الطاقة النظيفة. يمكن لهذه النباتات أن تنمو دون الحاجة إلى إدارة مكثفة، مما يجعلها مصدرًا وفيرًا وبأسعار معقولة للكتلة الحيوية.

أمثلة أخرى على الهضم المشترك: مزارع المصانع في أوروبا

وفي أوروبا، وخاصة في إسبانيا، تم تنفيذ مشاريع مختلفة للغاز الحيوي باستخدام نفايات المزارع الصناعية. وفي مناطق مثل كاستيا لامانشا، حيث يعد تلوث طبقات المياه الجوفية بسبب الطين مشكلة متنامية، تم استخدام محطات الغاز الحيوي للحد من التأثير البيئي. ومع ذلك، لا تزال معظم هذه المحطات تواجه تحديات، مثل الحاجة إلى استيراد النفايات من مناطق أخرى وارتفاع تكاليف نقل النفايات العضوية.

على الرغم من هذه التحديات، أثبت الغاز الحيوي أنه حل قابل للتطبيق لإدارة الطين والنفايات الأخرى الناتجة عن تربية الماشية المكثفة، والتي قد تكون شديدة التلوث.

في البلديات مثل بالسا دي فيسحيث تم تركيب محطة للغاز الحيوي منذ أكثر من عقد من الزمن، شهدت انخفاضًا في عدد السكان بسبب تركيب هذه المزارع الكبيرة، مما يدل على أنه على الرغم من فعالية تكنولوجيا الغاز الحيوي، إلا أنه يجب أيضًا أخذ التأثيرات الاجتماعية والاقتصادية في الاعتبار.

العوامل الرئيسية لإنتاج الغاز الحيوي بكفاءة

يعتمد نجاح إنتاج الغاز الحيوي على عدة عوامل:

• إدارة النفايات: ضمان التدفق المستمر للمواد الخام.
• المعالجة المسبقة: يتحسن الهضم اللاهوائي بشكل كبير عند إجراء علاجات مسبقة فعالة.
• توازن الطاقة: ومن الأهمية بمكان أن يتم تحقيق توازن الطاقة الإيجابي لضمان ربحية المشروع.
• الحد من التأثير البيئي: دمج الممارسات التي تقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة والملوثات.

في نهاية المطاف، يعد الهضم المشترك للنفايات النباتية والحيوانية حلاً فعالاً من حيث التكلفة وبيئيًا وفعالاً لإنتاج الغاز الحيوي. ومع استمرار المزيد من الدراسات مثل تلك التي أجريت في نيجيريا والصين في إثبات جدوى هذا النهج، فمن المرجح أن يمتد هذا النهج إلى مناطق أخرى تعاني من مشاكل مماثلة.

وفي سياق عالمي حيث يمثل التخفيف من آثار تغير المناخ أولوية، يوفر الغاز الحيوي بديلاً مستدامًا للوقود الأحفوري، في حين يعمل على حل المشكلات البيئية الحرجة الأخرى مثل إدارة الأنواع الغازية.