اقرأ في هذا المقال
مع تزايد عدد السكان الذين يستهلكون المزيد من الأشياء، فإننا نستكشف العديد من الطرق الجديدة للتعامل مع نفاياتنا، وفي الواقع يتم تطوير التقنيات ليس فقط بهدف التخلص من النفايات ولكن أيضا لاستخدامها كمصدر للطاقة، ومن أهم هذه التقنيات التي ظهرت جديداً هي طاقة الكتلة الحيوية.
ما هي طاقة الكتلة الحيوية؟
هي عبارة عن مصدر متجدد ومستدام للطاقة المشتقة من المواد العضوية، حيث قد يمكن استخدام هذه المواد لتوليد الكهرباء والحرارة، وقد تشمل المواد الشائعة التي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء من الكتلة الحيوية: السماد الطبيعي وحطام الغابات ومياه الصرف الصحي وبعض المحاصيل وبعض أنواع مخلفات النفايات، وطاقة الكتلة الحيوية أيضا هي في الأساس مادة عضوية مصنوعة من النباتات والحيوانات، حيث يحتوي كل حيوان ونبات حي على شكل من أشكال الطاقة التي تكون مخزنة فيه.
كيفية عمل طاقة الكتلة الحيوية
تعتبر طاقة الكتلة الحيوية هي طاقة متجددة لأنها قد تحتوي على الطاقة التي تأتي من الشمس، وإن الكتلة الحيوية هي في الأساس مادة عضوية تكون مصنوعة من بقايا النباتات والحيوانات، ومن خلال عملية البناء الضوئي يمتص الكلوروفيل الموجود في النباتات الطاقة من الشمس عن طريق تحويل ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء والماء من الأرض إلى كربوهيدرات، وعندما يتم حرق هذه النباتات يتم إطلاق نفس الطاقة في الهواء الذي تلتقطه من الشمس.
ولذلك عندما يتم حرق هذه النباتات والحيوانات فإنها تعود إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، ومن ثم تطلق طاقة الشمس التي تم التقاطها، وبهذه الطريقة يمكننا القول أن طاقة الكتلة الحيوية هي مصدر متجدد للطاقة؛ لأننا نستطيع دائماً إنتاج المزيد من المحاصيل والنباتات وستظل النفايات موجودة دائماً، وطالما يتم إنتاج الكتلة الحيوية فإن هذا المصدر للطاقة المتجددة سوف يستمر إلى الأبد.
وأيضا تحتوي طاقة الكتلة الحيوية في حد ذاتها على طاقة كيميائية، لذلك عندما نقوم بحرق الأخشاب التي هي وقود الكتلة الحيوية فإن الطاقة الكيميائية الموجودة بالداخل تنطلق كحرارة، ويمكن استخدامه أيضاً لإنتاج البخار الذي يمكن استخدامه أيضاً لتوليد الكهرباء، ويمكن أن يؤدي استخدام الكتلة الحيوية للحصول على الطاقة إلى تقليل النفايات.
ما هي تقنيات طاقة الكتلة الحيوية؟
- الاحتراق المباشر: يتضمن الاحتراق المباشر حرق النفايات في الغلايات لإنتاج البخار، ويوجد في هذه التقنية مجموعة من التوربينات، حيث تعمل هذه التوربينات الدافعة حولها والحركة على خلق طاقة يمكن تخزينها، وبهذه الطاقة يمكن توليد الكهرباء.
- التغويز: يسمح لنا التغويز بوضع الوقود الحيوي في شكل غاز، والذي قد يمكن أن يكون أكثر كفاءة وسهولة في الاستخدام في ظل ظروف معينة، حيث تكمن الفكرة هنا في تسخين الكتلة الحيوية في بيئة خالية من الأكسجين لإنتاج غاز يمكنه تغذية الآلات التي تولد الطاقة بنفسها.
- التغويز القياسي: يتميز التغويز القياسي بالتحول الدافئ لبعض المواد الطبيعية عند درجة حرارة (540 درجة مئوية – 1540 درجة مئوية) مع إمداد مقيد من الهواء أو الأكسجين، وهذا بدوره يعني أنه لن يكون هناك اشتعال وبالتالي فإنه لا يوجد استهلاك، حيث يستخدم هذا التغويز كمية صغيرة من الهواء الذي يُتوقع في معظمه أن يحرق مادة معينة، وبالتالي فإنه قد ينتج غاز تخليقي منخفض إلى متوسط، وعلى الرغم من أنها تتطور أكثر من الإجراءات المختلفة إلا أنها تتطلب معدات معقدة مثل أجهزة ترتيب الغاز.
- الانحلال الحراري: يعد الانحلال الحراري جزء من أطر التغويز، وفي هذا الإجراء يحدث الاشتعال في منتصف الطريق عند درجة حرارة 842 درجة فهرنهايت، مما قد يؤدي إلى تطوير زيت حيوي سائل، ويمكن استخدام زيت الانحلال الحراري هذا كوقود لتوصيل الطاقة، ويمكن بعد ذلك حرق الزيت الحيوي مثل البترول لإنتاج الطاقة.
- الامتصاص اللاهوائي: يؤدي عادةً الامتصاص اللاهوائي إلى تغيير المواد الأولية للكتلة الحيوية مع محتوى رطوبة مرتفع بشكل عام إلى غاز حيوي، حيث يعتمد الإجراء على أنواع محددة من نوعية الميكروبات لفصل المواد الطبيعية بدون أكسجين وتوصيل الغاز الحيوي كعنصر نفايات، والامتصاص اللاهوائي هي طريقة تحدث بشكل طبيعي، ويمكن معالجته فيما يتعلق بالمواد الطبيعية على سبيل المثال المنتجات الحيوية والمبددات من الإجراءات الميكانيكية والزراعية وتيارات المدينة المهدرة.
أخيرا يمكننا القول أنه سيكون من المثير للاهتمام معرفة التقنيات المستقبلية، والتي يمكن تطويرها لزيادة تحسين هذه العملية، وفي الوقت الحاضر قد تساهم النفايات المنزلية بكمية صغيرة جداً من الكتلة الحيوية الصالحة للاستخدام، كما تأتي غالبية الكتلة الحيوية التي نقوم بتحويلها إلى طاقة من القطاعات التجارية والصناعية، ومع ذلك فإن الأمور تتحسن وأصبحنا أكثر مهارة في تحقيق أقصى استفادة من نفاياتنا.
