ما هو الغاز الحيوي؟
هو عبارة عن خليط من الغازات الناتجة عن تكسير المواد العضوية في غياب الأكسجين، ويتكون بشكل أساسي من الميثان وثاني أكسيد الكربون، والغاز الحيوي يمكن أن يُنتج من المواد الخام مثل النفايات الزراعية والسماد والنفايات البلدية والمواد النباتية ومياه الصرف الصحي والنفايات الخضراء أو فضلات الطعام، كما أن الغاز الحيوي هو مصدر للطاقة المتجددة.
الغاز الحيوي هو في الأساس مزيج من الميثان وثاني أكسيد الكربون، وقد يحتوي أيضًا على آثار من السيلوكسانات وكبريتيد الهيدروجين والرطوبة، كما يمكن استخدام الطاقة الناتجة في الهضم اللاهوائي (الغاز الحيوي) مباشرة للطهي عن طريق حرقها في وجود الأكسجين، كما يمكن أيضاً تحويلها إلى كهرباء باستخدامها لتحويل الماء إلى بخار والذي يحول التوربينات المتصلة بمولد.
تمامًا مثل الغاز الطبيعي يمكن ضغط الغاز الحيوي بسهولة واستخدامه لتشغيل السيارات، والأفضل من ذلك هو يمكن تنقية الغاز الحيوي وترقيته إلى معايير الغاز الطبيعي عند تحويله إلى وقود حيوي يُعرف باسم الميثان الحيوي. عملية الهضم اللاهوائي تترك وراءها مادة غنية بالمغذيات تسمى الهضم، والتي تستخدم عادة كسماد.
تبدأ معظم المواد العضوية في عملية التحلل عندما تتعرض للأكسجين وأشعة الشمس، ومع ذلك يمكن أيضًا أن تتحلل المادة العضوية بدون أي أكسجين من خلال عملية التخمير اللاهوائي، حيث يحدث هذا بسبب البكتيريا الموجودة في المادة، والتي تعمل أثناء غياب الأكسجين.
تشهد بعض مدافن النفايات الكثير من هذا الانحلال، وخاصةً عندما تصبح النفايات رطبة، وتتلقى القليل من ضوء الشمس، ونتيجة لذلك يتم إنتاج وإطلاق الكثير من الميثان وأكسيد النيتروز في الغلاف الجوي. أن الغاز الحيوي هو نتيجة هذا الانحلال، وهو مصدر طاقة لا مثيل له.
ما هي عيوب الغاز الحيوي؟
- القليل من التقدم التكنولوجي: الأنظمة المستخدمة في إنتاج الغاز الحيوي اليوم ليست فعالة، حيث لا توجد تقنيات جديدة حتى الآن لتبسيط العملية وجعلها وفيرة ومنخفضة التكلفة، وهذا يعني أن الإنتاج على نطاق واسع لإرضاء عدد كبير من السكان لا يزال غير ممكن.
على الرغم من أن مصانع الغاز الحيوي المتوفرة اليوم يمكن أن تلبي بعض احتياجات الطاقة فإن معظم الأفراد والحكومات ليسوا على استعداد للاستثمار بشكل كبير في هذا القطاع، وقد أدى هذا الجانب إلى قيام العديد من الناس بوضع أنظمة الكتلة الحيوية في منازلهم، والتي تعاني من نقص في السعة. - يحتوي على شوائب: لا يزال الغاز الحيوي يحتوي على شوائب حتى بعد التكرير والضغط، وعند استخدامه كوقود لتشغيل السيارات يمكن أن يؤدي ذلك إلى تآكل محركات السيارات، مما يؤدي إلى تكاليف صيانة غير عادية.
- لا يمكن أن تعمل في جميع المواقع: لا يمكن إنتاج الغاز الحيوي إلا في مواقع معينة، حيث تتوافر المواد الخام بكثرة. توفر المناطق الريفية أفضل المواقع لبناء مصانع الغاز الحيوي، ومع ذلك من غير العملي بناء مصانع الغاز الحيوي في المدن الكبيرة.
- غير مجدية اقتصاديا: بالمقارنة مع أنواع الوقود الحيوي الأخرى فإن إنتاج الغاز الحيوي ليس جذابًا اقتصاديًا (خاصة على نطاق واسع)، فمن الصعب تعزيز كفاءة مصانع الغاز الحيوي، وهو ما يفسر سبب خجل الناس ومعظم الحكومات من الاستثمار في هذا المجال.
- إنتاج الغاز الحيوي هو إجراء حساس لدرجة الحرارة: يعتبر إنتاج الغاز الحيوي مثل إنتاج الطاقة من مصادر متجددة ومستدامة أخرى حساسًا لدرجة الحرارة ويتأثر بالطقس، حيث تحتاج البكتيريا المسؤولة عن إنتاج الغاز الحيوي من تحلل المواد العضوية إلى درجة حرارة مثالية محددة، كما تتطلب البكتيريا المساعدة لدرجة حرارة مثالية تبلغ 37 درجة مئوية لتعمل بشكل صحيح، وإذا انخفضت درجات الحرارة عن ذلك فيجب توفير الحرارة الخارجية للهضم.
أشهر الحقائق حول الغاز الحيوي:
- الغاز الحيوي هو خليط من الغازات التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة، حيث إنه مصدر متجدد للطاقة، والميثان هو الغاز السائد الموجود في خليط الغاز الحيوي.
- كان مفهوم الغاز الحيوي كمصدر للطاقة موجودًا منذ أوائل القرن السابع عشر.
- هناك العديد من الفوائد البيئية لاستخدام الغاز الحيوي في المياه والتربة والغابات والهواء، بالإضافة إلى تقليل بصمتنا الكربونية وتقليل اعتماد بعض دول العالم على النفط.
- الغاز الحيوي هو وقود هيدروكربوني وليس وقودًا أحفوريًا، وذلك لأن الغاز الحيوي لا يتم الحصول عليه من التعدين ولا يتم التقاطه من الرواسب الجيولوجية، حيث يتم إنتاجه بشكل طبيعي أو بيولوجي من خلال الهضم اللاهوائي.
- التطبيقات الرئيسية للغاز الحيوي هي أنه يستخدم على نطاق واسع كوقود للمركبات وكمحرك غاز وتوليد الطاقة ومصدر لأغراض التدفئة وكوقود للطهي.
- الطين هو المصدر الرئيسي لإنتاج الغاز الحيوي، وهو عبارة عن خليط يتم تحضيره عادة بخلط الجزيئات الدقيقة من السماد الطبيعي والمخلفات الحيوية والروث، والتي يتم تعليقها في الماء.
- الغاز الحيوي هو خليط من الميثان والهيدروجين وثاني أكسيد الكربون، وينتج عن تحلل المواد العضوية بواسطة البكتيريا في غياب الأكسجين.
- يختلف تكوين الغاز الحيوي بعد فترة زمنية معينة، فعلى سبيل المثال بعد عام سيكون تكوين الميثان من 50 إلى 60 في المائة، ويتراوح ثاني أكسيد الكربون بين 30 إلى 40 في المائة على التوالي.
- يعتبر الغاز الحيوي صديقًا للبيئة، مما يعني تحويل نفايات الحيوانات والنباتات إلى طاقة مفيدة، وبالتالي تقليل إنتاج الميثان.
- الغاز الحيوي هو مصدر طاقة متجددة ناتج عن تكسير المواد العضوية بواسطة بكتيريا معينة، مما يؤدي إلى انخفاض صاف في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، ويمنع تلوث الهواء وتلوث المياه وتلوث الأرض والتربة.
- يحول الغاز الحيوي غاز الميثان الضار الناتج أثناء التحلل إلى غاز ثاني أكسيد الكربون أقل ضررًا.
- يتم توفير الغاز الحيوي المنتج إلى الأماكن المعنية من خلال الأنابيب المتصلة ويمكن استخدامه للطهي والإضاءة.
- تتحلل المادة العضوية فقط في بيئة رطبة، حيث تذوب المادة العضوية أو النفايات في الماء وتشكل حمأة غنية بالعناصر المغذية وتستخدم كسماد.
- يقوم الغاز الحيوي بإعادة تدوير منتجات النفايات بشكل طبيعي وتحويلها إلى طاقة مفيدة، وبالتالي منع التلوث الناتج عن النفايات في مقالب القمامة، وتقليل تأثير المواد الكيميائية السامة المنبعثة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي.
- تُعرف البكتيريا التي تنتج الخليط الغازي مجتمعة باسم الميثانوجينات، حيث تنمو في ظل ظروف لاهوائية وتنتج كمية كبيرة من غاز الميثان إلى جانب ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين.
- يعتبر الغاز الحيوي مصدرًا آمنًا ورخيصًا ومتجددًا للطاقة، حيث يتم استخدامه كغاز للطبخ في المواقد ويتم حرقه لتوفير التدفئة وإنارة الشوارع وللتطبيقات المنزلية الأخرى.
- يسمى الهدر الناتج من مصنع الغاز الحيوي بالهضم، حيث يمكن استخدامها كأسمدة وروث وأعلاف للأسماك.
- يمكن استخدام الغاز الحيوي كبديل للوقود الأحفوري مثل النفط والفحم والغاز الطبيعي، حيث يُباع معظم الغاز الحيوي على سبيل المثال في الدنمارك لمحطات التدفئة المركزية ومحطات الطاقة، ولكن يمكن أيضًا استخدام الغاز الحيوي لأغراض أخرى مثل النقل، علاوة على ذلك يمكن استخدام الغاز الحيوي في شبكة الغاز الطبيعي بعد الترقية.
- بالنسبة لميزانية المناخ الزراعي يعتبر الغاز الحيوي ذو أهمية كبيرة، حيث أن هضم روث الحيوانات في مصنع الغاز الحيوي يمكن أن يقلل بشكل كبير من انبعاث غازات الاحتباس الحراري.
- يؤدي التخزين والاستخدام الميداني للطين غير المهضوم إلى إطلاق غاز الميثان في الغلاف الجوي، ومن خلال هضم الملاط في مصنع الغاز الحيوي، يتم استخراج الميثان الناتج أثناء عملية الهضم والاستفادة منه، مما يؤدي إلى تقليل انبعاثات غاز الميثان في الغلاف الجوي.
- التحلل الطبيعي للمواد العضوية يحدث في مكب النفايات على مدى سنوات عديدة، ويتم إنتاج الغاز الحيوي من سلسلة من الأنابيب المترابطة الموجودة على أعماق مختلفة عبر مكب النفايات.
- يتم تنفيذ أنظمة تجميع غازات مكبات النفايات بشكل متزايد، وذلك لمنع الانفجارات الناتجة عن تراكم الميثان داخل المكب أو لمنع فقدان غاز الميثان.
