الطاقة الحيوية أو الوقود الحيوي، أو طاقة الكتلة الحيوية هي التي يتم الحصول عليها من المواد العضوية. إما مباشرة من النباتات أو بأسلوب غير مباشر من المنتجات الصناعية والزراعية والمنزلية والتجارية. يعتبراستخدام طاقة الكتلة الحيوية في عداد التقنيات الهامة والمتوازنة بالنسبة لغاز ثاني أوكسيد الكربون. امتصاصا أو توليدًا. لذا فهي بمواصفات أجود وأكثر صداقة للبيئة عن أنواع الطاقة الأخري. وبخاصة مع القلق المتزايد من تلوث البيئة، وقرب نضوب المخزون العالمي من النفط (خلال خمسة عقود)، وتهديد “أمن” الطاقة العالمي” المتنامي والشره لإستهلاك الطاقة. (إنتاج الطاقة من النفايات الحيوية)
مخلفات العمليات الإنتاجية والفضلات المتولدة من العمليات الصناعية والورقية والتجارية والزراعية. كنواتج الغابات والنفايات الخشبية (السليلوز)، والنواتج الحيوانية، الصناعية (الناتجة عن تجهيز الأغذية). والمحاصيل المخصصة لإنتاج الطاقة (نباتات الطاقة) مثل الصفصاف والحور. والمحاصيل متعددة الوظائف كبقايا القمح. فضلًا عن الطحالب، والذرة، وفول الصويا، وقصب السكر، ونباتات الكاملينا والجاتروفا، وبذور اللفت. كل هذه المواد وغيرها يمكن منها إنتاج الطاقة الحيوية.
كما يمكن لطاقة الكتلة الحيوية أن تحوّل إلى حرارة وكهرباء بعدة طرق كالحرق والتحلل الحراري (التحول أو التحلل للكتلة نتيجة للحرارة)، التغويز (تحويل الكتلة الحيوية الصلبة إلى وقود غازي)، الهضم اللاهوائي (تحليل المواد العضوية البيولوجية بواسطة المواد البكتيرية عند عدم وجود الهواء وفي ظروف رطبة) أو التخمر. ويتمّ جمع الغاز الحيوي من تجمعات مياه الصرف الصحي. والفضلات الحيوانية التي تكون على شكل مزيج يتألف من المياه (حوالي 95%) يتمّ وضعه في هاضم إما عن طريق التغذية المستمرة أوعلى شكل دفعات. حيث تستغرق عملية الهضم من عشرة أيام إلى عدة أسابيع وتتم تحت درجة حرارة تقدر بـ 35 درجة مئوية.
مساحة إعلانية
ويتولد الغاز الحيوي Bio gas بتولد من النفايات المدفونة تحت الأرض (1 طن من الفضلات العضوية يعطي تقريبآ من 100 – 400 متر مكعب من غاز الميثان). حيث تتحلل النفايات العضوية لتنتج خليطًا غازيًا مكونًا من غاز الميثان (بنسبة 50- 60%)، غاز ثاني أكسيد الكربون (45-35%، وغازات مختلفة (أول أوكسيد الكربون، والهيدروجين، وكبريتيد الهيدروجين). ومحتوى الغاز الناتج من الميثان يعطي إمكانية استخدامه كوقود لتوليد الكهرباء أو في العمليات الحرارية. ومن التخمر اللاهوائي للسكريات يتمّ الحصول على الايتانول الحيوي. وذلك باستخدام كائنات حية دقيقة (كالخميرة). يمكن للايتانول الحيوي أن يستخدم كوقود لوسائل النقل بخلطه مع البنزين أو باستخدامه بشكلٍ مباشر في محركات الإحتراق الداخلي المعدلة. ويعتبر قصب السكر أو الشمندر السكري من أغنى مصادر الطاقة لإنتاج الايتانول. كما يستخدم أيضًا لهذا الغرض كلًا من القمح والشعير والذرة والبطاطا.
ويشكل التطبيق الأوسع للطاقة الحيوية بديلا للمحاصيل (القمح والشعير والقطن والزيتون والشمندر السكري والتبغ والفواكه) المخصصة لإنتاج الطاقة الحيوية على المدى الطويل. كما أن مستقبل توليد الكهرباء من الكتلة الحيوية يكمن في التكامل بين تغويز الكتلة الحيوية واستخدام تكنولوجيا التوربينات الغازية، التي تقدم مراديد تحويل عالية للطاقة والتي تتطور بشكل أكبر لتعمل على وقود الكتلة الحيوية.
ويبلغ إنتاج الصين من الغاز الحيوي 2 مليار متر مكعب ويستخدم الغاز الحيوي 25 مليون شخص للطبخ والانارة لمدة من 8 الى 10 أشهر خلال النسة (التوقف ناتج عن برودة الطقس)، كما يوجد 800 محطة لتوليد الطاقة من الغاز الحيوي تنتج 7800 كيلووات تزود 17000 مستخدم. أما الإتحاد الأوروبي فقد أنتج طاقة من الغاز الحيوي تعادل 4.7 مليون طن مكافئ من النفط في عام 2005، تم إنتاج ثلثي هذه الكمية من مدافن النفايات، بينما تم إنتاج الكمية المتبقية من مياه المجاري والمخلفات الزراعية.
وفي ألمانيا فقد تم تركيب 1250 محطة لتوليد الطاقة في عام 2000، وبالرغم من هذه المحطات قد صممت لاستغلال روث الحيوانات إلا أن نصف كمية النفايات المستخدمة كانت من الأعشاب الطبيعية ومتبقيات الذرة وغيرها من النفايات العضوية، ويقدر أن الغاز الحيوي سوف يغطي 3٪ من الطاقة التي تحتاجها ألمانيا أو 11٪ من حاجتها من الغاز. وفي الولايات المتحدة فإن مساهمة الغاز الحيوي تشكل 0.16 ٪ من إجمالي الطاقة المنتجة في الولايات المتحدة. ويأتي 75٪ من الغاز الحيوي من استغلال 500 مدفن نفايات. أما الدنمارك فقد قررت زيادة مساهمة الغاز الحيوي وذلك من خلال إنشاء أكبر معمل لإنتاج الغاز الحيوي حيث يقوم بمعالجة 120 مليون طن/سنويآ.
مساحة إعلانية
الميزات – إنتاج الطاقة من النفايات الحيوية
تعتبر طاقة الكتلة الحيوية طاقةً متاحة ومتجددة ويمكن التعامل معها عن طريق العديد من التقنيات. ومصدر للوقود الذي يمكن خزنه ونقله واستخدامه عند الحاجة إليه. كما إن الكحوليات وغيرها من أنواع الوقود الحيوي ذات قيمة حرارية جيدة وقابلة للاستخدام وذات احتراق نظيف إذا ما قورنت بالإنبعاثات الغازية الناتجة عن حرق النفط والفحم الحجري. فضلا عن أن نمو نباتات الطاقة يترافق بامتصاص غاز ثاني اوكسيد الكربون من الجو وإنتاج الأوكسجين. ويبقي أنه يتيح الفرصة لإعادة استخدام مخلفات المحاصيل الزراعية ومياه الصرف الصحي.
ويعتبر غاز الميثان الناتج الأهم. ويعطي لهبًا ازرق اللون بدون دخان. ولكن اذا امتزج بالهواء يصبح هذا المزيج قابلآ للانفجار. وكل الحوادث التي تحدث في مناجم الفحم هو الذي يقف ورائها. وهذا هو حال الغاز المنزلي أيضآ، ومن ناحية اخرى فان لغاز الميثان تأثير سئ على ظاهرة الاحتباس الحراري حيث ان تأثيره يعادل 24 ضعف تاثير غاز ثاني أوكسيد الكربون، ومن ناحية السمية فغاز الميثان غير سام.
ويستخدم الغاز الحيوي بشكل رئيس في الطبخ: يقدر استهلاك الفرد من الغاز الطبيعي ب 0.5 متر مكعب / يوميآ. والانارة: يمكن أن يستخدم أجهزة الاضاءة بالكيروسين المعروفة باللوكس للإضاء. وتوليد الكهرباء بواسطة المولدات صغيرة الحجم: يمكن تشغيل المحركات المخصصة لتوليد الكهرباء والمستخدمة على المستوى الفردي والتي تستخدم البنزين بعد استبدال الحاقن (الكربوراتور بآخر مخصص للوقود الغازي). ولكن نظرآ لأن عملية التوليد تستهلك كميات من الغاز الحيوي لذلك يفضل استخدام منظمتين واحدة تعمل بالغاز الحيوي والأخري بالوقود التقليدي (ديزل أو بنزين). ومن المعلوم أن 1 متر مكعب من الغاز الحيوي يمكن أن يولد طاقة كهربائية ومن خلال مولد طاقة كهربائية صغير ومتنقل تساوي 1.8 كيلوات/ساعة، وهذا يعني تشغيل 18 لمبة استطاعة كل واحد منها 100 وات لمدة ساعة.
وبعد إنتهاء تحلل المخلفات العضوية تخرج المواد الصلبة التي انتهى تخللها من مخرج الفائض على شكل مياه سوداء، وسواد المياه ناتج عن بقايا تحلل المخلفات العضوية بالهاضم، وإذا قمنا بتجفيف هذا السائل سوف يتبقى لدينا سماد عضوي أسود اللون ذو قيمة عالية، ويمتاز هذا السماد بتوازنه الطبيعي كما أنه قادر على تثبيت النيتروجين في التربة، ويمكن تخصيب التربة فيه إما مباشرة من خلال رش السائل الخارج من مخرج الفائض أو بعد تجفيفه ورشه البودرة الجافة المتبقية. وقد بينت الدراسات أن إنتاجية المحاصيل تزداد بنسبة من 30 – 50%. وتبقي الطاقات المتجددة هي طاقات المستقبل التي تسهم في التطور التكنولوجي، والحفاظ علي البيئة، وتعويض نضوب ما قد ينضب فيها من نفط ووقود أحفوري.
أ.د. ناصر أحمد سنه
باحث وأكاديمي مصري
(إنتاج الطاقة من النفايات الحيوية)
لا تنس أن تشترك في النشرة البريدية الأسبوعية لمنصة المقالة ليصلك جديدنا على بريدك الإلكتروني كل يوم جمعة، وذلك من خلال النموذج أدناه و بنقرة واحدة:
مساحة إعلانية
أ.د ناصر أحمد سنه كاتب وأكاديمي من مصر، تخرج في جامعة القاهرة (1985)، ويعمل: أستاذًا ورئيسًا لقسم الجراحة – كلية الطب البيطري – جامعة القاهرة. وقد بدأ الكتابة منذ نحو ربع قرن، وله أكثر من خمسمائة مقال (ثقافي متنوع) منشور.. ورقياً والكترونياً، وثلاثة كتب منشورة.
