موضوعات القطاع
بغض النظر عن وجهات نظر الناس حول تغير المناخ البشري المنشأ، يتفق معظمهم على أن احتراق الوقود الأحفوري — البترول والفحم والغاز الطبيعي، على سبيل المثال — يطلق مواد كيميائية ضارة في الهواء. حتى لو كانت آثارها على استقرار الغلاف الجوي هامشية، فإنها لا تزال تشكل مخاطر صحية تنفسية على جميع الكائنات الحية. هذا السبب وحده يجب أن يحفز البحث والتطوير في مصادر الطاقة البديلة. بالطبع، هذه الدراسات جارية مع توسيع استخدام الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. ولكن بينما تعتمد هذه المصادر على الطقس، فإن الغاز الحيوي هو مصدر طاقة ثابت ولا ينضب.
قانون طبيعي ثابت هو أن الكائنات البيولوجية تموت — وعندما تموت — تتحلل. باختصار، تتحلل مادتها إلى مركبات وعناصر مكونة. ويتم ذلك في وجود الأكسجين أو في غيابه. عندما تُدفن أوراق الشجر المتساقطة، وجثث الحيوانات، والفضلات، وفروع الأشجار الميتة، والعشب المتحلل، أو منتجات النفايات الغذائية، فإنها تتحلل لا هوائياً، أي في غياب الأكسجين. تسمى هذه العملية بالهضم اللاهوائي، وتسمح لأنواع معينة من البكتيريا بالعمل على المادة العضوية بطريقة تنتهي بإطلاق الميثان (CH₄). مثل الوقود الأحفوري، يمكن حرق الميثان لتوليد الطاقة. على عكس الميثان المستخرج من المواد القابلة للاحتراق الجيولوجية، فإن الميثان الناتج عن الغاز الحيوي محايد للكربون، أي أنه لا يضيف ثاني أكسيد الكربون (CO₂) جديداً إلى الغلاف الجوي. إن إنتاج الغاز الحيوي ليس عملاً جديداً على البشر — فقد أُنشئت إحدى أقدم محطات الغاز الحيوي للصرف الصحي واسعة النطاق في بريطانيا العظمى عام 1911.
يقوم قشرة الأرض باحتجاز الكربون ومنعه من دخول الغلاف الجوي. ولا يتم إطلاق الكربون إلا عند اختراق القشرة لأغراض التعدين واستخراج الطاقة، خاصة عندما يتم حرق هذه المستخرجات الجيولوجية في عملية إنتاج الطاقة. في هذه الحالة، يضاف ثاني أكسيد الكربون (CO₂) الذي كان سيبقى محتجزاً داخل الأرض إلى ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي. على النقيض من ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تحلل المواد العضوية سيتم إطلاقه بشكل طبيعي — إما هوائياً أو لا هوائياً — أثناء التحلل، سواء تم استخدامه كغاز حيوي أم لا. لذلك لا يتم احتساب أي ثاني أكسيد كربون إضافي.
إن إنتاج الغاز الحيوي متنوع للغاية في نطاقه وتطبيقاته، مما يجعل تحديد مشروع غاز حيوي "نموذجي" أمراً صعباً. تختلف الأحجام والأهداف والمواد الأولية — أي نوع المواد العضوية المستخدمة للهضم — بشكل كبير. قد تستخدم مزرعة هضماً لاهوائياً لروث الماشية لتشغيل نفسها وربما بيع الكهرباء الفائضة إلى مرفق إقليمي. وبالمثل، يمكن لمنشأة معالجة المياه أن تهضم مواد الصرف الصحي لتوليد الكهرباء الخاصة بها. ويمكن لأسرة أن تستخدم سمادها ونفاياتها الغذائية لطهي وجبات الطعام وتدفئة المنزل. على الرغم من كل الأساليب التي يستخدمها منتجو الغاز الحيوي، هناك بعض العناصر المشتركة بين محطات الغاز الحيوي الكبيرة. كل منها يمتلك طريقة ووسيلة لتجميع وإدارة المواد الأولية. يعتبر الهاضم اللاهوائي هو العنصر المحوري لأي منشأة يتم إنشاؤها من قبل شركة غاز حيوي. بمجرد فصله، يتم جمع الغاز الحيوي وتطهيره من أي مركبات أو عناصر تعيق كفاءته. وفي الوقت نفسه، يتم جمع ما تبقى من المواد الأولية — والذي يسمى الآن المهضوم — لاستخدامه لاحقاً كسماد و/أو فراش للحيوانات.
كيف تدخل شركات الغاز الحيوي في مجال الطاقة؟ إن تحويل الميثان المشتق عضوياً إلى كهرباء يمثل طريقة سليمة بيئياً لتزويد المنازل والشركات والبنية التحتية بالطاقة. يمكن لخلية الوقود تحويل الطاقة الكيميائية للغاز الحيوي، بمساعدة الأكسجين، إلى كهرباء. ومع ذلك، لا تزال هذه التكنولوجيا باهظة التكلفة إلى حد ما. الطريقة الأكثر شيوعاً هي عندما يغذي الغاز الحيوي مولداً كهربائياً من خلال الاحتراق حيث تنتج الحرارة عزم الدوران الذي يدير المحرك. تحفز هذه الطاقة الميكانيكية قلباً حديدياً داخل مغناطيس ينتج تياراً كهربائياً.
إن إنتاج وقود النقل من الميثان المشتق عضويًا يثير اهتمام الشركات الناشئة في مجال الغاز الحيوي وكذلك كبرى الشركات في هذا المجال. في الواقع، تعتبر الوقود "الأخضر" محور الكثير من الأبحاث والتطوير. لكي يتم نقله وتخزينه بكفاءة للاستخدام اللاحق في المركبات، يجب ضغط الغاز الحيوي. وقبل هذه العملية، يتم تنقية الغاز الحيوي من CO₂ والملوثات مثل كبريتيد الهيدروجين، وكل منهما يقلل من كثافة الطاقة في الغاز الحيوي. إن تكثيف الغاز تحت ضغوط تصل إلى 5,000 رطل لكل بوصة مربعة يجعله أسهل في التخزين والنقل من مكان إلى آخر.
تحدث مع متخصص
هل تخطط لمشروع غاز حيوي؟ تحدث مع المتخصصين لدينا.
