موضوعات القطاع
يمكن أن يتشكل الغاز الحيوي بشكل طبيعي أو يمكن أن تتم المساعدة في تكوينه بفضل براعة الإنسان. بشكل أساسي، كلما افتقرت المادة العضوية للأكسجين، تعمل البكتيريا عليها عن طريق تفكيك تركيبها. في نهاية سلسلة التفاعلات هذه، يتم إطلاق الميثان (CH₄)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂)، وعدد قليل من المركبات الغازية الأخرى. هذه هي ما نسميه الغاز الحيوي. الغاز الفعال لأغراض الطاقة هو الميثان. عندما تكون الغازات الأخرى موجودة بنسب غير متناسبة، فإنها تعيق الأداء الأمثل للميثان (CH₄). بعضها يشكل تهديدات خطيرة على الصحة العامة. عملية الحصول على الميثان من المواد العضوية — مثل السماد، الأوراق الميتة، قصاصات العشب، جثث الحيوانات، بقايا الطعام، الحمأة، ومياه الصرف الصحي — تسمى الهضم اللاهوائي. يمكن للمهضم اللاهوائي المصمم هندسيًا بشكل صحيح أن يتحكم في الظروف لتسريع إنتاج الغاز الحيوي والتقاطه للاستخدام العملي.
كما ذكرنا، يتكون الغاز الحيوي بشكل أساسي من الميثان وثاني أكسيد الكربون. بالإضافة إلى ذلك، يتواجد بخار الماء والنيتروجين والأكسجين والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين. لا تشكل هذه العناصر والمركبات الثانوية عادةً أكثر من 10 بالمائة من محتوى الغاز الحيوي. ومع ذلك، لا يلزم أن تكون مركزة بدرجة عالية لتسبب المشاكل أو الضرر. فالعديد منها يقلل من القيمة الحرارية للغاز الحيوي بينما يمكن أن يسبب الأكسجين انفجارات. كبريتيد الهيدروجين (H₂S) سامٌ لكل من صحة الإنسان ومدمّر لخطوط الأنابيب وكذلك خزانات التخزين. لذا، فإن معالجة الغاز الحيوي أمر حتمي قبل تسليم هذه الطاقة للجمهور.
يمكن أن تتخذ عملية تنقية الغاز الحيوي عدة أشكال. إن ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وكبريتيد الهيدروجين (H₂S) أكثر قابلية للذوبان في الماء من الميثان (CH₄). قبل الاتصال، يتم ضغط الغاز الحيوي تحت الضغط. يرتفع الميثان، أو على الأقل الجزء الأكبر منه، إلى أعلى المحلول حيث يتم جمعه (الغسيل بالماء). يتم امتزاز الغازات غير المرغوب فيها بواسطة وعاء تحت ضغط عالٍ في الامتزاز بتغير الضغط (PSA) — تعمل تقنية تنقية الغاز الحيوي هذه على جمع الميثان (CH₄) في الأعلى ثم يتم خفض الضغط لإطلاق ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والنيتروجين (N₂) والأكسجين (O₂) — تخيل مصيدة ذباب تلتصق وتفك الالتصاق حسب الأمر. تمرر المذيبات الأمينية الغاز الحيوي عبر عمود يحتوي على أمينات، أي مشتقات الأمونيا التي، كمذيبات، تلتقط ثاني أكسيد الكربون (CO₂) وتمتصه. بعد فصل الميثان (CH₄) المنقى، يتم غسل المذيبات المشبعة بثاني أكسيد الكربون (CO₂) بالبخار عند درجة حرارة عالية لإعادة استخدامها. تستغل عملية نفاذية الأغشية النفاذية المنخفضة للميثان: في ظل ظروف ضغط معينة، تمر الغازات الأقل رغبة بينما يتم حصر الميثان وجمعه في نهاية عمود أسطواني.
تضع شركات الغاز والمؤسسات التنظيمية العامة مواصفات مختلفة عندما يتعلق الأمر بنقاء الغاز الحيوي الذي تسمح بدخوله إلى خطوط أنابيبها. واستجابة لهذه الفروق، ينشر المجلس الأمريكي للغاز الحيوي (ABC) إرشادات بهدف توحيد المعايير. على سبيل المثال، يجب أن تقع القيمة الحرارية للغاز الحيوي في خط الأنابيب ضمن نطاق يتراوح بين 960 و 1,100 وحدة حرارية بريطانية لكل قدم مكعب. ويجب ألا يتجاوز محتوى ثاني أكسيد الكربون (CO₂) اثنين بالمائة مول؛ والأكسجين (O₂) 0.4 بالمائة مول؛ والسيليكونات جزءًا واحدًا في المليون؛ وكبريتيد الهيدروجين (H₂S) لا يزيد عن 0.25 جرام لكل 100 قدم مكعب. يصدر المجلس الأمريكي للغاز الحيوي (ABC) أيضًا إرشادات للغاز الحيوي المستخدم في المركبات. وإلى أن يتم توحيد قياسات الجودة، يجب على مشغلي أنظمة معالجة الغاز الحيوي أن يكونوا على دراية بالمعايير التي يحددها المشتري.
تحدث مع متخصص
هل لديك أسئلة حول تنقية الغاز الحيوي لمنشأتك؟
