تولید برق از زباله و فضولات

به گزارش زیست آنلاین، مجموعه گازهای تولید شده از تجزیه و تخمیر فضولات حیوانی، انسانی و گیاهی که در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتری‌های غیر هوازی در یک محفظه ای به نام تانک تخمیر یا هاضم به وجود می آید را اصطلاحا بیو گاز می نامند.

بیوگاز را گاز مرداب نیز می گویند. این گاز به صورت طبیعی در باتلاق ها و مرداب ها یا مكان‌های دفع زباله های شهری مشاهده می شود. این گاز شامل متان(۵۴تا۷۰درصد)، دی اکسید کربن(۲۷تا۴۵درصد)، نیتروژن(۳تا نیم درصد)، هیدروژن( یک درصد)، اکسید کربن( یک دهم درصد)، اکسیژن( یک دهم درصد) و هیدرات گوگرد (خیلی کم اما محسوس) است. درصد بالای متان، بیوگاز را به منزله منبع عالی و ممتاز انرژی‌های تجدیدپذیر برای جانشینی گاز طبیعی و دیگر سوخت‌های فسیلی قرار داده است.

از مزیت‌های مهم متان در برابر دیگر سوخت‌ها این است كه هنگام سوختن، گاز سمی و خطرناك منواكسید كربن تولید نمی‌كند؛ بنابراین می‌توان از آن به منزله سوخت ایمن و سالم در محیط خانه استفاده كرد. این مخلوط گازی با ارزش حرارتی ۲۵-۱۵مگاژول به ازای هر متر مکعب بوده(۴۰تا ۷۰ درصد ارزش حرارتی گاز طبیعی) و در صورت تبدیل به برق با استفاده از موتورهای بیوگاز سوز موجود می توان۱/۵ تا۲/۲ کیووات ساعت برق از هر متر مکعب آن به دست آورد( از هر متر مکعب گاز طبیعی ۳ کیلووات ساعت برق حاصل می شود).

این گاز بوی قابل تشخیص مانند تخم مرغ گندیده دارد و از هوا سبک تر است. این پدیده حدود ۲۰۰ سال پیش با مشاهده اینکه گازهای متصاعدشده از باتلاق‌ها و لجنزارها قابل اشتعال هستند، کشف شد. شاید بتوان گفت در ایران نخستین بار شیخ‌بهایی در گرم‌کردن حمام در اصفهان از این انرژی استفاده کرد. استفاده از انرژی بیوگاز به صورت متداول امروزی پس از جنگ جهانی دوم مطرح شد و کشورهای چین، هندوستان، فیلیپین، هلند، آلمان و آمریکا از جمله کشورهایی هستند که در بهره‌گیری از بیوگاز و امکان توسعه و گسترش، آن را مورد تحقیق و بررسی قرار داده‌اند. در سال‌های اخیر هدف فناوری بیوگاز از بازیابی انرژی به حفاظت محیط ‌زیست تغییر یافته است. این پیشرفت در کشورهای توسعه‌یافته‌ای نظیر دانمارک و هلند که محصولات کشاورزی فراوانی دارند، به خوبی قابل مشاهده است.

اهمیت و کاربردهای بیوگازگاز حاصل از فرآیند تولید بیوگاز بی‌رنگ، بی‌بو و در حین سوختن بدون دود است. از انرژی بیوگاز در موارد گوناگونی استفاده می‌شود.

ایجاد حرارت: یک مترمکعب بیوگاز حدود ۶۵۰۰ ـ۵۲۰۰ کیلوکالری انرژی آزاد می‌کند و یک مترمکعب بیوگاز برای پخت ۳ وعده غذایی یک خانواده ۶ نفره کافی است.

سوخت مکمل برای موتورهای احتراق داخلی: بیوگاز می‌تواند به عنوان جایگزین مواد سوختی مانند بنزین و گازوییل در موتورها به کار برود. در عملیاتی مانند کشیدن آب از چاه‌ها، در دستگاه‌های شالی‌کوبی، آسیاب‌ها و... می‌توان از این منابع انرژی در موتورها استفاده کرد.

تولید نیروی برق: از انرژی بیوگاز مانند اغلب انرژی‌ها می‌توان در تولید الکتریسیته استفاده کرد.

مواد اولیه صنایع شیمیایی: بیوگاز دارای حدود ۶۵ درصد متان و ۳۵ درصد دی‌اکسیدکربن است که این گازها می‌تواند به عنوان مواد اولیه در تولید فرآورده‌های شیمیایی به کار رود. به عنوان مثال از این گازها برای ساختن سیلیکات‌های اکسی، حلال‌های مختلف، خنک‌کننده‌ها، حشره‌کش‌ها، دی‌کلرومتان (ماده اولیه برای تولید مواد پاک‌کننده چربی‌ها)‌، مواد با قابلیت نفوذ بالا، فیلم‌های عکاسی و.... استفاده کرد.

تولید کود اکسی: پس از انجام عمل تخمیر و تولید بیوگاز، فضولات باقیمانده به عنوان کود غنی و مناسب برای کشاورزی به کار می‌روند. این کود برخلاف کودهای حیوانی تازه، فاقد بو بوده و آلودگی محیط‌ زیست را به دنبال ندارد، حجم کمتری اشغال می‌کند، بذر علف‌های هرز و انگل‌های جانوری آن از بین می‌رود و هیچ جاذبه‌ای برای رشد پشه و مگس و سایر آفات ندارد.

کمک به بهداشت محیط‌زیست: یکی از نکته های مثبت دیگر استفاده از این انرژی، به وجود آمدن محیط بهداشتی و سالم، آلوده نشدن آب‌های مصرفی و جلوگیری از شیوع بیماری‌های انگلی در مکان‌های مورد استفاده است.

کمک به حفظ پوشش گیاهی: با تولید بیوگاز سوخت مورد نیاز انسان تامین شده و دیگر نیازی به قطع درختان و پوشش گیاهی نیست. از عواملی که باعث می‌شوند استفاده از انرژی بیوگاز زیان‌آور باشد، می‌توان به مواردی همچون کار با سیستم بیوگاز توسط افراد غیرمتخصص و بی‌تجربه و اسیدی‌شدن خاک‌های منطقه اشاره کرد که البته با برنامه‌ریزی در زمان معین و صرف هزینه‌های لازم قابل جبران هستند.

انرژی بیومس

وضعیت بیوگاز در ایران و جهانامروزه از بیوگاز در گرم كردن دیگ‌های بخار كارخانه‌ها، موتور ژنراتورها برای تولید برق، گرم كردن خانه‌ها و پخت و پز استفاده می‌شود. استفاده از فناوری تولید بیوگاز در ایران، تاکنون کاربرد عمومی نیافته است و در مرحله آزمایشگاهی است درحالی که در کشورهای اروپای غربی، جنوب شرقی آسیا و به ویژه چین و هندوستان این فناوری بسیار قابل توجه است و كشورهای مذکور با بهره گیری از این فناوری نیاز خود را به سوخت برطرف كرده‌اند. امروزه می توان واحدهای بیوگاز را به عنوان یک منبع انرژی مناسب برای مناطق محروم و دور افتاده کشور استفاده کرد. از نظر اقتصادی، یک واحد بیوگاز که در آن مدت زمان انجام فعل و انفعال های شیمیایی کوتاه باشد، تنها برای کشاورزانی که چهارپایان زیاد و نیروی کار ارزان در دسترس دارند، مقرون به صرفه است. برای کشاورزانی که حیوان های کمتری دارند، واحدهایی با مدت زمان زیاد برای فعل و انفعال های شیمیایی(گندیدگی) توصیه می شود؛ اکثرا بسیاری از میکروب های مولد بیماری و تخم آفات نباتی مضر که در مدفوع حیوانات جمع می شوند، بر اثر ماندن زیاد در درجه حرارت بالا( حدود ۳۰ درجه در واحدهای بیوگاز) از بین می روند. از مواد پس مانده که گاز خودشان را از دست داده اند(در واحد بیوگاز) می توان به عنوان کود برای تقویت گیاهان در مزارع استفاده کرد.

پیش بینی وضعیت انرژی زیست توده تا سال ۲۰۴۰بر اساس سناریوهای سیاست های پیشرفته بین المللی و سیاست های جاری که توسط انجمن انرژی های نو جامعه اروپا(EREC) انتشار یافته است. در خوشبینانه ترین حالت نصف انرژی جهانی در سال ۲۰۴۰ از انرژی های نو قابل تامین است و این نسبت در بدبینانه ترین حالت کمتر از ۲۷ درصد نخواهد بود. از قرائن چنین بر می آید که منابع انرژی های تجدید پذیر نقش قابل توجهی در آینده تامین انرژی جهان بازی خواهند کرد. در دراز مدت، انرژی های تجدید پذیر نقش غالب را در سیستم تامین انرژی خواهند داشت. دلیل این امر ساده و حتمی است؛ دیگرهیچ گزینه ای برای بشر مطرح نیست. نوع بشر نمی تواند بی حد و اندازه منابع پایان ناپذیر و محدود را مصرف کند. در این بین منبع انرژی تجدید پذیر زیست توده به دلیل استفاده‌های مختلف گرمایی، برقی و سوختی مهمترین منبع تامین انرژی آینده خواهد بود. پیش بینی شده است در سال ۲۰۳۰ حدود۲/۶ میلیارد نفر از مردم جهان از زیست توده سنتی برای پخت و پز گرمایش استفاده کنند. همچنین پیش بینی شده است ۶۰ درصد خانوارهای کشورهای در حال توسعه نیز از این منبع انرژی استفاده کنند.

بازیافت فضولات دامی وتولید بیوگاز راهی جهت تولید انرژیدر جوامع بشری ، توسعه نیاز به منابع بیشتر انرژی دارد که یکی از راههای تأمین منابع کافی انرژی استفاده از منابع و روشهای جدید تولید انرژی است. منابع انرژی جهان به دو بخش اصلی و جایگزین تقسیم می شوند . منابع اصلی ، مثل سوختهای فسیلی که به مرور کاهش و امکان تولید مجدد آن به زودی امکان پذیر نیست. تمام انرژی های دیگر را انرژی جایگزین می نامند که به دو گروه تقسیم می شوند : انرژی های تجدید شونده و انرژی های تجدید ناپذیر .

انرژی های جایگزین تجدید ناشونده عمدتاً عبارتند از : سوختهای هسته ای و انرژی گرمایی زمین. منابع تجدید شونده شامل انرژی خورشیدی ، آبی ،بادی ، زیست توده و انرژی بیوگاز است .

توسعه دامپروری و مرغداری باعث افزایش آلودگی حاصل از فضولات می شود در صورت عدم توجه و مدیریت صحیح در فرآوری آنها می تواند مشکلات زیست محیطی ایجاد نماید . سه روش برای بازیافت زائدات دامی و مرغی وجود دارد. روش اول تصفیه هوازی که نیاز به مقداری انرژی دارد ولی در مجموع باعث ذخیره انرژی به صورت غیر مستقیم می شود. روش دوم تصفیه بی هوازی که مقداری انرژی به صورت بیوگاز تولید می شود .روش سوم سوزاندن آنها در کوره .

این موادزائد بخش بزرگی از منابع انرژی به صورت بیوگاز را تأمین می نمایند. لذااستفاده از آنها به عنوان منبع جدید انرژی و هم به عنوان کاهش آلودگی محیط زیست به سرعت در دنیا در حال افزایش است . طبق بررسی های به عمل آمده پتانسیل تولید انرژی به صورت بیوگاز از فضولات دامی کشور ، معادل ۲۵۵۰۰ بشکه نفت خام را در سال در حال حاضر می تواند صرفه جویی کند .

شناخت بیوگازمجموعه گازهای بیولوژیکی که از تخمیر فضولات حیوانی، انسانی و گیاهی در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتریهای غیر هوازی در یک محفظه تخمیر بوجود می آید،اصطلاحاً بیوگاز نامیده می‌شود. براساس مطالعات وزارت کشاورزی هندوستان ترکیبات شیمیایی این گاز در صورتیکه از پهن گاوی تولید شده باشد عبارتست از: گاز متان %۶۰ ـ ۵۰، گاز کربنیک %۴۵ ـ ۳۰، ازت %۲ ـ ۱، هیدروژن %۱ ـ ۰، هیدروژن سولفوره و گاز اکسیژن نیز در حد بسیار کم. اصول فرایند هضم وتخمیرشامل چهار پروسه می باشد: فرایند تخمیر، فرایند اسیدسازی ، فرایند متان‌سازی، فرایند احیاء سولفات .

تکنولوژی بیوگاز برای استفاده بعنوان یک وسیله مؤثر و قابل اعتماد تولید گاز از ضایعات ارگانیکی مختلف می‌باشد. کاربرد بسیار متداول و معمولی آن عبارت است از هضم فضولات حیوانات، ضایعات کشاورزی و فاضلابهای خانگی .

دستگاه بیوگاز وسیله‌ای است که گاز سوختی دستگاههای صنعتی و احتیاجات حرارتی منازل روستایی را بدون خطر آلودگی‌ هوا تأمین می‌نماید. تهیه کودهای زراعی بسیار مفید که قادر است محصولات کشاورزی را در شرایط مساعد تا ۳۰% افزایش دهد از فرآورده‌های ویژه این دستگاه می‌باشد. در بسیاری از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب از این گاز مستقیماً در گرم نمودن دستگاهها و تا حدودی تأمین برق روشنایی است.

اجزا سیستم بیوگاز:حوضچه رسوب:در کنار هاضم ،حوضچه ای وجود دارد که علت احداث آن اختلاط مواد اولیه با آب است .این حوضجه از طریق مجرای ورودی به قسمت تحتانی هاضم ارتباط دارد و مواد اولیه ای را که با آب مخلوط شده است به هاضم انتقال می دهد.در این حوضچه همزن مخصوصی وجود دارد که عمل مخلوط کردن را انجام می دهد.

دایجستر یا مخزن تخمیر:یکی از مهمترین قسمتهای سیستم بیوگاز ،مخزن تخمیر است .این محفظه شامل فضایی در بسته است که از مواد اولیه مملو گردیده و با تثبیت حرارت ،رطوبت و عدم نفوذ آب و هوا موجب تخمیر مواد می گردد.بدین ترتیب محیط مناسبی برای رشد و ازدیاد باکتریهای متان زا بوجود آمده ودر نتیجه گاز متان تولید می شود.

مخزن گاز :حجم مخزن نگهدارنده گاز به مقدار گاز تولید شده و حجم گاز خارج شده از مخزن بستگی دارد. تولید گاز به نوع و میزان مواد تخمیری و دمای دایجستر و زمان ماندمواد وابسته می‌باشد.

فواید بیوگاز :توسعه صحیح دستگاههای بیوگاز و رواج آن می‌‌تواند فوائد زیادی داشته باشد بطور کلی از سه جنبه اصلی تولید انرژی، سالم‌سازی محیط زیست و تهیه کود غنی حائز اهمیت است.

موارد مثبت در انجام برنامه‌های بیوگاز و تولید انرژی از فضولات عبارتست از:

ـ تجزیه لجن‌های فاضلاب، فضولات دامداریها ومرغداریها و زائدت کشتارگاهها

ـ استفاده از گاز متان در اماکن دفن زباله

ـ محدودیت‌ منابع نفت و گاز در جهان

ـ نیاز بیشتر به انرژی و توسعه برنامه‌های بیوتکنولوژی

ـ توجه خاص به تصفیه فضولات روستایی

ـ نیاز به انرژی در مناطق صعب‌العبور

ـ تصفیه کودهای حیوانی از نظر پاتوژنها و بذر علفهای هرز

ـ تصفیه زباله‌های شهری و تهیه کود کمپوست از طریق سیستم غیر هوازی

ـ بهسازی محیط در مناطق روستایی وشهری

https://zistonline.com/vdchwmnq.23n6wdftt2.html