موضوعات القطاع
نظرًا للضرورات الملحة المتمثلة في تغير المناخ واستقلال الطاقة، تدعو جميع أنواع القوى الاقتصادية والعلمية والسياسية إلى زيادة كفاءة الوقود وابتكار الطاقة. وبما أن الغاز الطبيعي يُصنَّف كأكثر أنواع الوقود الأحفوري صداقة للبيئة — مع الاعتراف بأن البعض قد يختلف مع هذه النقطة — فإن إحدى طرق جعله موردًا اقتصاديًا أكثر هي إعادة تدويره للاستخدام المستقبلي. عملية إعادة تدوير الغاز الطبيعي فريدة وفوائدها متعددة. لماذا هذا ضروري؟
عند مقارنته بالنفط والفحم، يتألق الغاز الطبيعي كأنظف وقود احتراق. ومع ذلك، فهو ليس نقيًا تمامًا، خاصة عندما لا يتم حرق الميثان (CH₄) — الذي يشكل 97 بالمائة من الغاز الطبيعي. يعتبر هذا الميثان المتبقي غازًا رئيسيًا من غازات الدفيئة، ويساهم بشكل كبير في الاحتباس الحراري. يمكن لإعادة التدوير أن تعالج هذه المشكلة إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك، تجعل العملية الإنتاج الإجمالي أقل تكلفة، وبالتالي يكون المنتج أرخص للمستهلك. من هذا المنظور، السؤال ليس هل نعيد تدوير الغاز الطبيعي، بل كيف نفعل ذلك.
يعتمد نظام إعادة التدوير على التقاط الغاز الطبيعي الخام من المصادر المتجددة. ماذا يعني ذلك؟ الميثان قابل للاستخراج من نقاط إمداد أخرى غير الرواسب الجيولوجية. CH₄ وفير أيضًا عندما تتحلل المواد العضوية، مما يؤدي في النهاية إلى إطلاق الميثان. يحدث هذا التكوين عندما تفتقر المواد العضوية إلى الأكسجين، وبالتالي ينطبق مصطلح "الهضم اللاهوائي". كقاعدة عامة، يمكن أن تكون المواد العضوية متنوعة مثل جثث الحيوانات البرية الميتة، الأوراق المتساقطة، فضلات الطيور، بقايا الطعام المهملة، قصاصات العشب، أو محتويات مياه الصرف الصحي، على سبيل المثال لا الحصر من مكونات الركيزة. ومع ذلك، فإن سماد الماشية ومدافن النفايات معروفة بإطلاق كميات هائلة من CH₄.
عندما نتحدث عن إعادة التدوير، فإننا لا نعني بالضرورة استخدام نفس المادة مرة أخرى. يتشكل الغاز الطبيعي كوقود أحفوري على مدى دهور، لذا فهو ليس بحد ذاته مصدرًا للطاقة المتجددة. بدءًا من العوالق الحيوانية والنباتية المتحجرة، تستقر هذه الكائنات في قاع المحيط ثم تختلط بالمواد غير العضوية. بدأت طاقة الغاز الطبيعي كضوء الشمس المحتجز بواسطة العوالق. من الواضح أن هذا تطور يمتد لآلاف السنين وحتى ملايين السنين. إذن، ما كل هذا عن إعادة التدوير؟
من خلال احتجاز الميثان من مدافن النفايات وبحيرات السماد السائل — والتي يسمى شكلها الخام بالغاز الحيوي (biogas) — لا يقوم المنتجون بحصاد شكل وفير من الطاقة فحسب، بل يمنعون أيضًا انبعاث CH₄ إلى الغلاف الجوي وتسببه في دمار بيئي كغاز دفيئة سام. لذا، مثل إعادة التدوير المنزلية، يتضمن هذا فصل المكونات القيمة عن النفايات. استخراج الميثان من النفايات هو إعادة تدوير الغاز الحيوي، أي فصل مصدر طاقة قيم عن الرواسب.
ليس التقاط الميثان من المواد العضوية أمرًا جديدًا. استخدم الغاز الحيوي لإضاءة شوارع المدن في القرن التاسع عشر وللطهي في البلدان الفقيرة حول العالم. ومع ذلك، تطورت التكنولوجيا لدرجة أن الغاز الحيوي متاح لشبكات الكهرباء وأساطيل النقل العام. ومع ذلك، يعمل الهضم اللاهوائي كما كان دائمًا.
بأخذ السماد مثالاً، تدخل نفايات الحيوانات إلى خزان خالٍ من الأكسجين ليتم الهضم. المرحلة الأولى هي التحلل المائي البكتيري، حيث يتم تكسير البوليمرات غير القابلة للذوبان أولاً. بعد ذلك، يعمل التحلل الحمضي على أخذ المركبات القابلة للاستخدام الآن، أي السكريات والأحماض الأمينية، وإعادة تشكيلها إلى ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، الأمونيا (NH₃)، الهيدروجين (H)، والأحماض العضوية. ثالثًا، يحول التخلّق الخلّي الأحماض العضوية إلى حمض الأسيتيك. أخيرًا، تحول بكتيريا الميثان NH₃، CO₂، H، وحمض الأسيتيك إلى CH₄ و CO₂. المهمة الوحيدة المتبقية هي تنقية الميثان من ثاني أكسيد الكربون والمواد النزرة.
المادة المتبقية هي الهضم. غالبًا ما يتم تركيبها كسماد، أو لفرش الحيوانات، ومجموعة من الاستخدامات الأخرى. في الوقت نفسه، يتطلب الميثان المعالجة حسب استخدامه النهائي. كما ذكر أعلاه، تستمر تكنولوجيا الهاضمات في التطور. تندرج الهاضمات ضمن أربع فئات واسعة.
تُستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة. يحافظ هذا التصميم على الركيزة مختلطة باستمرار والحرارة عند درجات حرارة مثالية بدقة. تكون الخزانات من تركيب خرساني أو فولاذي، وتستقبل ركيزة مخففة لتسهيل الخلط.
تستقبل المواد الأولية الجديدة (الركيزة) دون تطبيق تسخين أو خلط كبير. تتميز الخزانات بشكل طولي وضيق. تظهر هذه الهاضمات بشكل أساسي في مزارع الألبان حيث يتم جمع السماد عن طريق الكشط.
هي نوع من الهجين بين تصاميم الخلط الكامل والتدفق المكبس. يوجد خلط منتظم ولكن لا يوجد تخفيف للركيزة. تعمل هذه الهاضمات أيضًا بشكل أفضل في عمليات الألبان، ومثل التدفق المكبس، تكون الخزانات تحت الأرض.
تجمع المواد العضوية في كومة وترش الكومة بالميكروبات والمواد الأولية الطازجة. توجد أكياس مرنة فوق محتويات الخزان وتستقبل الغاز الحيوي الصاعد. تتسم هذه الهاضمات بصدق اسمها، حيث تعالج المواد الأولية بأعلى نسبة من المواد الصلبة. وهي مناسبة بشكل خاص للنفايات النباتية من الساحات.
باختصار، الغاز الطبيعي لا يخضع لإعادة التدوير بالمعنى التقليدي. بدلاً من ذلك، الغاز الطبيعي المتجدد، أي الغاز الحيوي، يكمل الغاز الطبيعي الجيولوجي وهو متاح بإمداد لا ينتهي على ما يبدو. وهذا يبشر بالخير لمشاريع الطاقة الخضراء.
تحدث مع متخصص
هل لديك أسئلة حول إعادة تدوير الغاز لمنشأتك؟
