طرح الفرس القدماء فكرة إنتاج الغاز القابل للاشتعال من المواد النباتية المتحللة، حيث بلغت الفكرة ذروتها في بناء أول محطة للصرف الصحي في عام 1859 في بومباي، الهند، ومن ثم تم إحضار هذا المفهوم إلى المملكة المتحدة في عام 1895 عندما تم استخدام الغاز الحيوي المتولد لإضاءة مصابيح الشوارع، كما شوهدت تطورات أخرى في أنظمة الغاز الحيوي في ألمانيا والمملكة المتحدة في بداية القرن العشرين لأغراض معالجة مياه الصرف الصحي.
انتشرت أنظمة الصرف المركزية في جميع أنحاء أوروبا، وكان يُنظر إلى الهضم اللاهوائي على أنه وسيلة لتقليل كمية النفايات الصلبة في مياه الصرف الصحي، حيث تم استخدام الغاز الناتج بشكل متقطع كمصدر للطاقة لتشغيل المركبات.
ما هو الغاز الحيوي؟
هو عبارة عن غاز طبيعي ينتج عن تكسير بعض المواد العضوية بواسطة البكتيريا اللاهوائية، ويستخدم في إنتاج الطاقة، حيث يختلف الغاز الحيوي عن الغاز الطبيعي من حيث أنه مصدر للطاقة المتجددة يتم إنتاجه بيولوجيًا من خلال الهضم اللاهوائي بدلاً من الوقود الأحفوري الناتج عن العمليات الجيولوجية.
في الثلاثينيات من القرن الماضي تم استخدام روث المزارع لإنتاج غاز الميثان في بومباي، ومن ثم تم تطوير تصميم محسّن يستخدم أسطوانة غاز عائمة من الصلب في بداية الستينيات، والتي أصبحت حجر الزاوية لبرنامج التوعية التابع للحكومة الهندية لتزويد القرويين بوسائل ملائمة لطهي طعامهم، وفي نفس العام أطلقت الصين نفس المبادرة، وبحلول عام 1980 كان هناك أكثر من 5 ملايين مصنع للغاز الحيوي. شهدت الثمانينيات استبدال تصميم مصنع الغاز الحيوي المستطيل بتصميم على شكل قبة، حيث تم تصدير برنامج الغاز الحيوي إلى نيبال، والتي تُعرف اليوم باسم شراكة قطاع الغاز الحيوي (BSP).
دفع الارتفاع الصاروخي في أسعار النفط في الثمانينيات الكثير من الناس إلى تبني فكرة الغاز الحيوي، ولكن أسعار النفط تراجعت في وقت لاحق، مما أدى إلى انخفاض كبير في فواتير الكهرباء، حيث قللت هذه الظاهرة من حماسة الغاز الحيوي، ولكن القليل من مصانع الغاز الحيوي تمكنت من البقاء على قيد الحياة.
توسعت برامج الغاز الحيوي في الهند والصين ونيبال بشكل مطرد على مر السنين، واليوم اكتسب الاهتمام بالغاز الحيوي في جميع أنحاء العالم زخمًا، حيث يقوم المزيد من الناس بإنشاء مصانع الغاز الحيوي لإنتاج الغاز الحيوي.
بحكم التعريف الغاز الحيوي هو نوع من الوقود الحيوي الناتج عن التحلل البيولوجي للمواد العضوية مثل بقايا الطعام والسماد وحمأة مياه الصرف الصحي وبقايا المحاصيل في غياب الأكسجين، حيث يُعرف هذا الانهيار للمواد العضوية دون وجود الأكسجين بالهضم اللاهوائي، كما يحدث الهضم اللاهوائي في خزان كبير يعرف باسم الهاضم، وداخل هذا الهاضم تقوم البكتيريا بتحويل هذه النفايات العضوية إلى غاز الميثان، وهو مصدر موثوق للطاقة.
ما هي مزايا الغاز الحيوي؟
- مصدر طاقة متجددة: أن المواد الخام المستخدمة في إنتاج الغاز الحيوي قابلة للتجديد، فكلما تستمر الأشجار والمحاصيل في النمو، مما يعني استمرار توفر السماد والفضلات الغذائية وبقايا المحاصيل.
- صديقة للبيئة: بشكل عام يحدث إنتاج الغاز الحيوي بدون أكسجين، مما يعني تقنيًا عدم وجود أي شكل من أشكال الاحتراق، وأن عدم وجود احتراق يعني أنه لا يوجد أي انبعاث لغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، ومع ذلك يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون في عملية التحلل البيولوجي (الهضم اللاهوائي)، وكذلك في سياق استخدام الغاز الحيوي. الفرق هو أن ثاني أكسيد الكربون الناتج أقل بكثير مقارنةً بالوقود الأحفوري.
في الواقع كمية ثاني أكسيد الكربون الناتجة عند استخدام الغاز الحيوي تساوي الكمية اللازمة لنمو النباتات، وهذا بطريقة ما يوازن ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. - موثوقة: حقيقة أنه يتم إنتاجه من مصادر متجددة يجعلها موثوقة، حيث تعتمد مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح على أنماط الطقس أو عوامل الوقت النهاري لإنتاج الكهرباء باستمرار، ولكن يستمر إنتاج الغاز الحيوي بغض النظر عن الطقس، وتستمر عملية إنتاج الغاز الحيوي دون انقطاع.
- يقلل من كمية النفايات التي تذهب إلى مكبات النفايات: نحن نعلم جميعا أن مدافن النفايات تسبب بعض الآثار البيئية مثل: الرائحة الكريهة والسوائل السامة التي تصب في مصادر المياه الجوفية، فبدلاً من التخلص من هذه المواد العضوية في مدافن النفايات، يمكن استخدامها لإنتاج الغاز الحيوي.
- يتطلب استثمار رأس مال منخفض: التكنولوجيا المستخدمة لإنتاج الغاز الحيوي رخيصة جدًا، حيث يمكن تطوير نباتات الغاز الحيوي في المنزل مباشرةً باستخدام مواد من مصادر محلية، كما يمكن استخدام الغاز الناتج مباشرة للطهي وتوليد الكهرباء، ويمكن أيضًا ضغط الغاز الحيوي لتحقيق جودة الغاز الطبيعي، ومن ثم استخدامه لتشغيل السيارات.
المواد الخام المستخدمة في إنتاج الغاز الحيوي مثل السماد الطبيعي وبقايا المحاصيل وفضلات الطعام وحمأة مياه الصرف الصحي خالية تمامًا (أي نسطيع الحصول عليها بتكلفة زهيدة)، وهذا يجعل تكلفة إنتاج الغاز الحيوي منخفضة بشكل ملحوظ. - يخلق وظائف خضراء: خلقت مصانع الغاز الحيوي ملايين الوظائف في معظم البلدان، لا سيما في مجال جمع النفايات وتوليد الغاز الحيوي. على سبيل المثال في الهند تخلق صناعة الغاز الحيوي أكثر من 10 ملايين وظيفة عمل كل عام في المناطق الريفية.
- يقلل من تلوث المياه إلى حد معين: في الآونة الأخيرة أصبح تلوث المياه مصدر تهديد رئيسي لقوتنا، ومع مرور كل يوم تتناقص كمية المياه العذبة المتاحة لاستخدامنا، وفي مثل هذا المنعطف من الأهمية بمكان أن نجرب كل ما في وسعنا للحد من تلوث المياه. يساعد استخدام الغاز الحيوي في القيام بذلك بالضبط.
لا تلوث مدافن النفايات البيئة فحسب بل يمكن أن يؤدي تحلل نفايات معينة إلى إطلاق بعض المواد السامة في الأرض، ومن ثم تتسرب هذه المواد إلى منسوب المياه الجوفية وتسمم أو تلوث المياه، وهذه المياه عند استخدامها أو استهلاكها بدون تنقية يمكن أن تسبب مخاطر صحية شديدة، ولكن نظرًا لأن استخدام الغاز الحيوي يتحكم أيضًا في كمية النفايات التي تذهب إلى مدافن النفايات، فإنه يساعد أيضًا في التحكم في تلوث المياه إلى حد معين. - يقلل الاعتماد المفرط على الوقود الأحفوري: استثمرت العديد من الدول مثل الهند والصين وأمريكا الكثير من الأموال في قطاع الغاز الحيوي، وقد ساعد ذلك هذه البلدان على تقليص استخدام الوقود الأحفوري، كما ساعد هذا القانون بشكل خاص الصين (أكبر مستهلك للطاقة في العالم) على تقليص استخدام مصادر الوقود الأحفوري للطاقة مثل النفط والغاز والفحم.
- يحسن البيئة: يتحسن جمع النفايات وإدارتها بشكل كبير في المناطق التي توجد بها مصانع الغاز الحيوي، حيث أن المزيد من الناس يشاركون في جمع النفايات من أجل الحصول على مصدر دخل، وهذا يؤدي إلى الصرف الصحي العام والنظافة في المناطق.
- ينتج السماد العضوي المخصب: تترك عملية توليد الغاز الحيوي وراءها السماد العضوي المخصب (الهضم) وهو مكمل مثالي أو بديل للأسمدة الكيماوية، حيث يمكن أن تكون الأسمدة الكيماوية ضارة بالتربة وكذلك بالبيئة ككل، وبالتالي فإن الأسمدة الطبيعية هي الخيار الأفضل والأكثر أمانًا المتاح لنا. يساعد توليد الغاز الحيوي في هذا الجانب أيضًا، حيث أنه ينتج الأسمدة العضوية، وفي الواقع إنه منتج ثانوي لإنتاج الغاز الحيوي.
الأسمدة المنتجة على هذا النحو مفيدة حقًا في تسريع نمو النباتات، وليس ذلك فحسب فإن استخدام هذه الأسمدة الطبيعية يساعد أيضًا في الوقاية من الأمراض التي كانت ستحدث لولا ذلك بسبب المواد السامة المستخدمة في الأسمدة الكيماوية. - ينقذ النساء والأطفال من الأعمال المنزلية الشاقة: يعد جمع الحطب وحمله يوميًا مهمة شاقة، كما أن التعرض لدخان الحطب يمكن أن يسبب مضاعفات صحية، وهنا يوفر الغاز الحيوي فترة راحة كبيرة من هذه الأنشطة، وأيضًا يعمل الغاز الحيوي على تقليل الوقت اللازم للطهي وتنظيف الأواني.
صدق أو لا تصدق لا يزال هناك قسم في المجتمع يعتمد على الحطب وما شابه لإنتاج النار للطبخ، وهذا يعرضهم للعديد من المخاطر الصحية التي يمكن أن تكون قاتلة لهم حقًا، وعلى الرغم من معرفتهم بذلك فإنهم ببساطة لا يستطيعون تحمل تكلفة اسطوانات غاز البترول المسال لمساعدتهم في العملية. بالنسبة لهؤلاء الأشخاص يعد الغاز الحيوي بديلاً آمنًا وأرخص تكلفة، حيث إنه يساعد حقًا في جعل الطهي تجربة أفضل لهم.
