موضوعات القطاع
وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، هناك أربعة مركبات من غازات الدفيئة التي غالبًا ما تُتهم بالتسبب في ظاهرة الاحتباس الحراري — ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وأكسيد النيتروز (N2O)، والغازات المفلورة، والميثان (CH4). ينبعث الميثان إلى الغلاف الجوي أثناء استخراج ومعالجة الفحم والغاز الطبيعي والنفط. تُعد غازات الماشية مصدرًا آخر لانبعاث الميثان المرصود. من بين هذه الغازات، يُعتقد أن الميثان يساهم بنسبة 10 بالمائة في الوجود الكلي لغازات الدفيئة في الغلاف الجوي. الأقل ملاحظة هو أن الميثان ليس بالضرورة منتجًا ثانويًا لإنتاج الطاقة، بل هو أيضًا مصدر متزايد لتوليد الطاقة.
يمكن للمواد العضوية أن تتحلل بوجود الأكسجين وبغيابه. سواء كانت أشجارًا ميتة، أو أوراقًا متساقطة، أو جثث حيوانات، أو نفايات طعام، أو فضلات طيور، أو أعشابًا مقطوعة، فإن هذه المواد كلها ستتفكك كيميائيًا بطريقة أو بأخرى. عندما يحدث ذلك في غياب الأكسجين، تبدأ البكتيريا في تحليلها على مراحل بحيث يكون الميثان هو المنتج النهائي. تُسمى سلسلة التفاعلات هذه بالهضم اللاهوائي. يحدث الهضم اللاهوائي دائمًا في العالم الطبيعي، ويمكن تحسينه وتسريعه من خلال تطبيق الإبداع البشري عليه. يمكن للخزانات محكمة الإغلاق التي تستقبل المادة العضوية (الركيزة) أن تُحقق الهضم اللاهوائي، وتوصله إلى النتيجة المرجوة — إنتاج الميثان المتجدد — في وقت أقل مما يتم تحقيقه في الطبيعة. تُبنى هذه الأنظمة لتناسب نطاقًا واسعًا، من جهاز منزلي يوفر وقود الطهي إلى محطة كبيرة لإنتاج الغاز الحيوي الميثاني التي توفر الطاقة لمرافق معالجة المياه أو أنظمة النقل العام.
يحتوي الغاز الحيوي الناتج عن الهضم اللاهوائي على أكثر من مجرد CH4. وعليه، يجب تنقية الغاز الحيوي، وتطهيره من الشوائب والمركبات الملوثة. من بين هذه المواد الملوثة كبريتيد الهيدروجين، والأمونيا، والسيليكوكسانات، والمركبات العضوية المتطايرة. بعض هذه المواد خطيرة على صحة الأفراد والصحة العامة، وكذلك على السلامة الهيكلية لخطوط الأنابيب والخزانات. مكونات أخرى غير CH4، مثل CO2 وبخار الماء، تقلل من كفاءة الغاز الحيوي كمصدر للطاقة. يتم تنقية الغاز الحيوي من خلال عدد لا يحصى من التقنيات. تتطلب بعض الطرق امتصاص الملوثات في محاليل سائلة. تستخدم طرق أخرى لتنقية غاز الميثان أسطحًا صلبة من الكربون المنشط وعناصر أخرى لامتصاص مكونات الغاز الحيوي غير المرغوبة. يسمح التبريد والتكثيف للمكونات الكيميائية المختلفة بالانفصال عن بعضها البعض. تعمل تقنية الأغشية بطريقة مماثلة، حيث تسمح للملوثات بالمرور عبر الغشاء بينما يبقى الميثان محتجزًا.
أحد الاستخدامات النهائية لهذا الغاز الحيوي المكرر هو تحويله إلى كهرباء. يمكن تحقيق ذلك باستخدام خلايا الوقود، التي تستغل الطاقة الكيميائية للغاز الحيوي عن طريق استقباله في قطبها السالب بينما يدخل الهواء إلى القطب الموجب للخلية. تنفصل جزيئات الغاز إلى بروتونات وإلكترونات؛ وتتدفق الأخيرة إلى القطب الموجب وهذا هو المكان الذي تتولد فيه الكهرباء. وسيلة أخرى للتوليد هي محرك الاحتراق: هنا، يؤدي احتراق الغاز الحيوي إلى تشغيل توربين يولد الكهرباء. الغاز الحيوي الميثاني هو غاز طبيعي متجدد — والذي ينتج، جنبًا إلى جنب مع الغاز الطبيعي المستخرج تقليديًا — 26 بالمائة من كهرباء الولايات المتحدة.
يمكن أيضًا استخدام الغاز الحيوي الميثاني (من الغاز الحيوي إلى الميثان) كوقود للتدفئة، ووقود للطهي، ووقود للمركبات. وفقًا للجمعية الأوروبية للغاز الحيوي، يتوافق الغاز الحيوي الميثاني تمامًا مع محركات الاحتراق الداخلي. يمكن تكثيف الغاز الحيوي الميثاني إلى غاز طبيعي مضغوط أو تسييله. يُستخدم في السيارات ومركبات الخدمات والشاحنات الثقيلة، وحتى أنه قيد التصميم للاستخدام في القوارب والسفن وقاطرات السكك الحديدية. يُعد الغاز الحيوي النقي بديلاً مناسبًا للغاز الطبيعي في تدفئة المنازل والمباني التجارية. يُعد التدفئة المجتمعية بالغاز الحيوي الميثاني حقيقة راسخة في أماكن مثل سودربين، السويد. وبالتالي، لا يحتاج كل منزل إلى امتلاك محطة الغاز الحيوي الخاصة به.
تحدث مع متخصص
هل لديك أسئلة حول إنتاج الغاز الحيوي الميثاني لمنشأتك؟
