كيفية استخراج الغاز من النفايات
ما هي خطوات استخراج الغاز من النفايات؟
يُعرّف الغاز الحيوي ( بالإنجليزية: Landfill Gas) بأنه الغاز الناتج عن تحلل بعض المواد العضوية الموجودة في مكبات النفايات عند انعدام الأكسجين، يتكون بشكل أساسي من الميثان وثاني أكسيد الكربون، حيث يُشكل الميثان ما نسبته (50%-70%) و(30%-40%) من ثاني أكسيد الكربون، وكميات قليلة من مركبات عضوية أخرى، يتم الحصول على الغاز الحيوي من خلال عملية الهضم اللاهوائي، والتي تحدث نتيجة تحطيم البكتيريا للمواد العضوية (المواد الحيوانية والنباتية)، في ظروف تخلو من الأكسجين، بحيث تتحول هذه المواد العضوية إلى غاز حيوي.[١]
وفقًا للمصدر الذي يُنتج الغاز الحيوي، تمثل أوروبا والولايات المتحدة، أكثر نسبة إنتاج للغاز، ومن أبرز الدول المساهمة في إنتاج الغاز الحيوي في الاتحاد الأوروبي؛ ألمانيا والمملكة المتحدة وإيطاليا وجمهورية التشيك وفرنسا، حيث وصلت حصة دولة ألمانيا الإجمالية (50%) من إنتاج الاتحاد الأوروبي لعام 2015م، وبذلك تكون الدولة الرائدة في إنتاج الغاز الحيوي،[٢] وفيما يأتي خطوات استخراج الغاز من النفايات:
الوصول إلى مكب النفايات
ينتج غاز الميثان بكميات قليلة من خلال عملية التحلل الهوائية للنفايات الصلبة الموجودة في مكب النفايات، والتي تحدث بوجود الأكسجين، ثم ينتج غاز الميثان بكميات كبيرة بعد مرور عام أو أقل بفترة قصيرة، نتيجة تحليل البكتيريا اللاهوائية للنفايات،[٣] وتستمر كميات الميثان بالزيادة، وذلك بسبب تحطيم البكتيريا للنفايات العضوية مثل؛ المواد الخشبية، الطعام، الورق، ويتم ذلك خلال عدة مراحل قد تصل لمدة (20-30)عامًا،[٤] كما تتحكم درجة الحرارة ومستوى الرطوبة، بالإضافة لعمر ونوع النفايات في حجم الغاز الحيوي الموجود في مدافن النفايات.[٥]
حفر آبار وأنابيب استخراج الغاز
يتم إنشاء آبار استخراج الغاز من البلاستيك المثقوب، إذ توضع بشكل عامودي في مكبات النفايات بعمق يتراوح من (50% – 90%) من سمك النفايات الموجودة في المدافن، وتتم إضافة الآبار بشكل أفقي في المدافن العميقة أو النشطة، وذلك لسهولة حركة الغاز في مدافن النفايات هذه،[٦] كما تحتوي هذه الآبار على مجموعة من الأنابيب التي تسمح بانتقال الغاز عموديًا إلى السطح.[٧]
الحصول على الغاز من النفايات
يتم استخراج الغاز عن طريق مجموعة من الآبار ونظام المنفاخ، الذي يقوم بتجميع الغاز في مركز معين،[٦] فبعد دخول الغاز في هذه الآبار، تتم معالجة الغاز بطرق مختلفة، وفقًا للاستخدام المراد من الغاز الحيوي، إذ يمكن أن يمر الغاز عبر اللهب، أو يُنفخ الغاز في الهواء، أو يتم تمريره عبر مرشح، أو يمكن استخدامه في الطاقة مباشرةً، ومن الضروري الحفاظ على نظافة وجفاف الآبار من أي شوائب، وذلك للحفاظ على الغاز وسهولة مروره بها.[٨]
المعالجة الأولية للغاز المستخرج من النفايات
تتم في مرحلة المعالجة الأولية، إزالة الرطوبة ومراقبة لوحات التحكم، لمعرفة حجم الفراغ ومعدل تدفق الغاز ودرجة الحرارة للغاز المُستخرج، بحيث يمر الغاز في بداية الأمر بوعاء قابل للنزع يتجمع الغاز فيه، ثم يدخل الغاز في مرشح (فلتر)، ثم يقوم المنفاخ بسحب الغاز لسهولة النقل.[٦]
المعالجة النهائية للغاز المستخرج من المكب؟
في مرحلة المعالجة النهائية، تتم معالجة الغاز وفقًا للاستخدام النهائي للغاز، إما كوقود للسيارات أو للحقن في أنابيب الغاز وغيرها من الاستخدامات، بحيث يتم استخدام مُبرد لإزالة الرطوبة الموجودة في الغاز، ثم القيام بإزالة كافة الشوائب الموجودة في الغاز مثل الكبريت، ومن الممكن القيام بتنقية إضافية للغاز، يتم فيها إزالة ثاني أكسيد الكربون والماء وكبريتيد الهيدروجين.[٩]
جمع الغاز واستخدامه
يتم جمع الغاز الحيوي من خلال بناء أنظمة لجمع ونقل الغاز، والتي تحتوي على مضخات ومجموعة من الآبار، تقوم المضخات بنقل الغاز بواسطة عملية الضغط المنخفض، بعد مرحلة تجميع الغاز في الآبار، بحيث تحتوي هذه الآبار على صمامات تساعد في سهولة تدفق الغاز وتنظيمه، كما أن زيادة عدد الآبار الموجودة في الأنظمة، تساهم في ضمان تجميع الغاز عند فشل أي بئر، إلا أن عدد الآبار والمسافة فيما بينها يعتمد على عمق النفايات وحجمها وكثافتها.[٦]
ما أشكال استخدام الغاز الحيوي؟
يدخل استخدام الغاز الحيوي في الكثير من التطبيقات الصناعية والتجارية المختلفة مثل؛ توليد الكهرباء، والاستخدام المباشر للغاز وتحويل الغاز الحيوي إلى غاز طبيعي.[١٠]
توليد الكهرباء
يمكن استخدام مجموعة متنوعة من التقنيات المستخدمة لتوليد الكهرباء من الغاز الحيوي مثل؛ المحركات الترددية وخلايا الوقود والتوربينات، يُعد المحرك الترددي من أكثر التطبيقات الشائعة في الاستخدام لتطبيقات الكهرباء، وذلك للخصائص الجيدة التي يتمتع بها، مثل الكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة، كما يستخدم تطبيق التوليد المشترك للطاقة، والذي يقوم بتوليد الحرارة والطاقة معًا، حيث إن مشاريع توليد الكهرباء بالإضافة للحرارة هو أمر مفضل للكثير من المشاريع المؤسسية والصناعية والتجارية.[١١]
الاستخدام المباشر
يمكن استخدام الغاز بشكل مباشر كبديل عن وقود آخر مثل: الغاز الطبيعي، زيت الوقود، الفحم، وفيما يأتي الطرق التي تستخدم الغاز الحيوي بشكل مباشر:[١٢]
- استخدام الغاز مباشرة في الأدوات الكهربائية الحرارية مثل؛ المجفف والفرن.
- ضخ الغاز مباشرة إلى العملاء في بعض المشاريع، وذلك لاستخدامه كوقود إضافي أو كتعويض لوقود آخر.
- حرق الفخار وأفران نفخ الزجاج.
- تصنيع السيارات.
- إنتاج المواد الكيميائية.
- معالجة الأغذية.
- صناعة الإسمنت.
- صناعة الورق.
- المنتجات الإلكترونية.
- معالجة مياه الصرف الصحي.
تحويله إلى غاز طبيعي
يمكن تحويل الغاز المستخرج من النفايات إلى غاز طبيعي عن طريق عدة مراحل من المعالجة الأولية والنهائية، يتم من خلالها خفض نسبة ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والأكسجين، وزيادة نسبة الميثان، ويمكن استخدام الغاز الطبيعي فيما يأتي:[١٣]
- التطبيقات الحرارية.
- توليد الكهرباء.
- وقود للحافلات.
- استخدام الغاز في مواقع إنتاج الغاز.
- الحقن في خطوط الأنابيب التي تستخدم لنقل الغاز الطبيعي.
المراجع[+]
- ↑ “Fact Sheet | Biogas: Converting Waste to Energy”, eesi, Retrieved 9/4/2021. Edited.
- ↑ “Biogas: Developments and perspectives in Europe”, sciencedirect.. Edited.
- ↑ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛لا نص تم توفيره للمراجع المسماة73c4c2bd_935c_4897_867e_2ef22e95a507 - ↑ “Chapter 2: Landfill Gas Basics”, atsdr, Retrieved 9/4/2021. Edited.
- ↑ “Chapter 2: Landfill Gas Basics”, atsdr, Retrieved 11/4/2021. Edited.
- ^ أ ب ت ث “Landfill Gas Primer – An Overview for Environmental Health Professionals”, atsdr, Retrieved 9/4/2021. Edited.
- ↑ “Important Things to Know About Landfill Gas”, .health., Retrieved 26/6/2021. Edited.
- ↑ “Basic Information about Landfill Gas”, epa, Retrieved 26/6/2021. Edited.
- ↑ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛لا نص تم توفيره للمراجع المسماةea56004b_1716_4fbd_87fa_e9a091e4fb55 - ↑ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛لا نص تم توفيره للمراجع المسماةd7065e7f_54d0_4746_9b41_d0bba83f462d - ↑ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛لا نص تم توفيره للمراجع المسماةfa470f1b_3a7b_4ca6_b724_2ec8464fcc0c - ↑ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛لا نص تم توفيره للمراجع المسماة6df039aa_cf50_473c_bdf5_a5f578ae00ea - ↑ خطأ استشهاد: وسم
<ref>غير صحيح؛لا نص تم توفيره للمراجع المسماة0a4f43dc_f801_4a5b_ba4f_75179631b2ed
