بيوگاز، انرژي از ياد رفته

[pashaa 3249]

بيوگاز، انرژي از ياد رفته

 

امروزه گازهاي گوناگون و مفيدي براي سوخت، وجود دارند كه بيش از سه نوع آن در جهان استفاده مي شود. اين سه نوع عبارتند از: گاز مايع (ال.پي.جي) كه مخلوطي از بخش‌هاي پالايش شده نفت خام از قبيل پروپان، بوتان، پروپيلن و بوتيلن است. اين گاز به اين دليل كه به آساني به مايع تبديل مي شود، از آن براي سوخت سيلندر استفاده مي شود. نوع دوم، گاز طبيعي است كه از دو منبع عمده منابع گاز مستقل و گاز همراه (گاز حاصل از تفكيك نفت خام) تامين مي شود و نوع سوم بيوگاز است كه با آن بيشتر آشنا مي شويم.

 

درسال هاي اخير به دليل مشكلات ناشي از وابستگي گسترده به نفت و محدوديت منابع تجاري انرژي، به استفاده از بيوگاز بيشتر توجه شده است. بيوگاز بر اثر واكنش هاي تجزيه اي بي هوازي ميكروارگانيسم هاي زنده در محيطي که مواد آلي وجود دارد، توليد مي شود. از اين قبيل محيط ها مي توان به باتلاق ها و مرداب ها اشاره كرد و گازي كه در اين محيط ها توليد مي شود، به گاز مرداب معروف است. دليل نام گذاري اين گاز به بيوگاز اين است كه بر اثر تجزيه بي هوازي مواد آلي و بيولوژيك به وسيله ميكروارگانيسم هاي زنده توليد مي شود. بيوگاز مخلوطي از سه تركيب به نام هاي متان، دي اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن است.

تركيب عمده و قابل اشتعال بيوگاز، متان است كه سهم بيشتر اين گاز يعني 60 تا70 درصد آن را شامل مي شود. گاز متان، گازي است بي رنگ و بي بو كه اگر يك فوت مكعب آن بسوزد، 252 كيلوكالري انرژي حرارتي توليد مي كندکه در قياس با ساير مواد سوختي، رقم قابل توجهي است. دو تركيب ديگر به ويژه سولفيد هيدروژن كه سهم آن ناچيز است، جزء تركيب هاي سمي هستند. از مزيت هاي مهم متان به ديگر سوخت ها اين است كه هنگام سوختن، گاز سمي و خطرناك منواكسيد كربن توليد نمي كند؛ بنابراين از آن مي توان به عنوان سوخت ايمن و سالم در محيط خانه استفاده كرد. همان طور كه گفته شد، 60 تا70 درصد بيوگاز را گاز متان تشكيل مي دهد، اين درصد بالاي متان، بيوگاز را به عنوان منبع عالي و ممتاز انرژي هاي تجديدپذير براي جانشيني گاز طبيعي و ديگر سوخت هاي فسيلي قرار داده است. امروزه از بيوگاز در گرم كردن ديگ هاي بخار كارخانه ها، موتور ژنراتورها براي توليد برق،گرم كردن خانه ها و پخت و پز استفاده مي شود. استفاده از فناوري توليد بيوگاز در ايران، تاکنون کاربرد عمومي نيافته است و در مرحله آزمايشگاهي است؛ درحالي که در کشورهاي اروپاي غربي، جنوب شرقي آسيا و به ويژه چين و هندوستان اين فناوري بسيار قابل توجه است و اين كشورها با بهره گيري از اين فناوري نياز خود را به سوخت برطرف كرده اند.

 

سوئد، يكي از بهترين مصرف كنندگان بيوگاز در صنعت حمل و نقل است و برنامه ريزي شده است تا سال ۲۰۵۰ ميلادي ۴۰ درصد از نياز اين كشور در بخش حمل و نقل از طريق بيوگاز تامين شود. براساس اين گزارش، هزينه توليد بيوگاز در سوئد از توليد بنزين با صرفه تر است، زيرا توليد يك مترمكعب بيوگاز كه شامل توليد، اصلاح و متراكم سازي است، ۵/۳ تا ۵/۴ كرون سوئد است كه اين مقدار، حدود ۷۰ درصد هزينه هاي جاري بنزين در سوئد است. بررسي ها نشان مي دهد درصورت استفاده از بيوگاز در صنعت حمل و نقل، ميزان آلاينده دي اكسيدكربن كه سبب افزايش گاز گلخانه اي جهان مي شود تا حدود ۶۵ تا ۸۵ درصد كاهش مي يابد.

باكتري هاي ويژه اي واكنش هاي تجزيه اي و بي هوازي مواد آلي را به منظور توليد بيوگاز انجام مي دهند. اين گروه باكتري ها قادر به شكستن و تجزيه مواد آلي پيچيده و ساده هستند كه سرانجام به توليد بيوگاز منجرمي شود. اين باكتري ها از باكتري هاي مزوفيل و تا حدودي گرما دوست، هستند و در دماي 75 تا 100 درجه فارنهايت مي توانند زندگي كنند. تحقيقات نشان مي دهد كه بهترين دما براي رشد اين گونه باكتري ها 95 درجه فارنهايت است كه در اين دما باكتري ها بيشترين فعاليت آنزيمي را براي تجزيه موادآلي و توليد بيوگاز دارند. با توجه به اين موضوع در فصل زمستان كه هوا سرد است، توليد بيوگاز در مرداب ها و باتلاق ها متوقف مي شود. از شرايط مطلوب ديگر براي توليد بيوگاز، قليايي بودن (ph=7-8) محيط واكنش است.

 

تجزيه و تبديل فضولات و مواد گنديده آلي كه مي تواند محصول حيوانات اهلي و يا گياهان باشد، به وسيله باكتري ها در دو مرحله به بيوگاز و بيوماس تبديل مي شود. از بيوگاز استفاده هاي فراواني مي توان كرد و از بيوماس هم به عنوان كود آلي مي توان بهره برد. در مرحله نخست اين واكنش بيولوژيك، باكتري هاي بي هوازي مواد آلي گنديده را به اسيد هاي آلي تبديل مي كنند. در مرحله دوم، گروه ديگري از باكتري ها اسيد هاي آلي به وجود آمده را تجزيه مي كنند كه در نتيجه آن بيوگاز كه بخش عمده آن متان است، توليد مي شود.

براي توليد بيوگاز در مناطق روستايي و مجتمع هاي كشاورزي و دامپروري مي توان اقدام به ساخت دستگاه بيوگاز كرد كه ساخت آن بسيار آسان و از بخش هاي زير تشكيل شده است:

 

- تانك تخمير:

 

تانك تخمير، بخش اصلي دستگاه بيوگاز است كه معمولاً به شكل استوانه و از جنس آجر و يا بتون ساخته مي شود. اين تانك را مي توان يا به صورت كامل درون زمين و يا بخشي از آن را در روي زمين ساخت. مواد زايد آلي پس از ورود به تانك به مدت يك تا دو ماه در آن نگهداري مي شوند. در طول اين مدت، مواد زايد آلي درشرايط بي هوازي و براثر فعاليت باكتري ها تجزيه مي شوند. نتيجه اين تجزيه، توليد بيوگاز و مقداري بيوماس است كه با تخليه مرتب بيوماس و و اضافه كردن مواد زايد جديد در تمام روزهاي سال مي تواند ادامه داشته باشد.

 

- محفظه گاز:

 

اين محفظه به صورت سرپوشي شناور يا ثابت از جنس فلزي يا بتوني در روي بخش فوقاني تانك تخمير قرار مي گيرد. گازهاي توليدي در تانك تخمير در بخش زير اين سرپوش جمع مي شود كه از طريق لوله كشي مي توان آن را به نقطه مصرف انتقال داد. نكته مهم در باره اين محفظه اين است كه از افزايش فشار گاز در اين محفظه جلوگيري شود؛ بنابراين با نصب فشار سنج در اين محفظه مي توان فشار گاز را كنترل كرد. - لوله هاي ورودي و خروجي: هدف از لوله هاي ورودي و خروجي در دستگاه بيوگاز، ورود مواد خام و تخليه بيوماس از تانك تخمير است. جنس لوله ها را مي توان از نوع پلاستيكي يا بتوني انتخاب كرد. در مناطق روستايي هر خانوار مي تواند به طور انفرادي يك دستگاه بيوگاز داشته باشد و يا چند خانوار ساكن در كنار هم مي توانند به طور اشتراكي يك دستگاه بيوگاز بسازند. براساس محاسبات انجام شده، كود حاصل از سه راس گاو و يا چند راس گوسفند پاسخ گوي توليد گاز مصرفي هر خانوار در طول سال است. كه اين ميزان توليد گاز، حدود 500 ليتر به ازاي هر كيلوگرم فضولات تجزيه شده است. بهره برداري و نگهداري از دستگاه بيوگاز به مهارت خاصي نياز ندارد و هركس به راحتي مي تواند از آن استفاده كند. با توجه به موارد يادشده، لزوم برنامه ريزي براي گسترش منابع انرژي غيرنفتي و استفاده از انرژي هاي نو در كشورمان به خوبي احساس مي شود. با انجام مطالعات و تحقيقات و مشاركت در ساخت دستگاه هاي بيوگاز در مناطق روستايي مي توان در مصرف سوخت هاي نفتي به شدت صرفه جويي كرد.

در يك نتيجه گيري كلي استفاده از بيوگاز در زندگي روزمره مي تواند فايده هاي زير را به دنبال داشته باشد:

 

- بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي محلي و تجديد شونده؛

- بهبود وضعيت ايمني صنعتي و خانگي، همچنين سودآور بودن آن؛

- بهبود وضعيت كيفيت هوا و كاهش بوهاي نامطبوع؛

- كاهش انتشارگازهاي گلخانه اي دشمن لايه ازون؛

- رشد اقتصادي و تضمين منبع انرژي؛

- جمع آوري مواد زايد و حيواني در يك نقطه و جلوگيري از پراكندگي آنها در محيط اطراف؛

- استفاده از بيوماس توليدي به عنوان كود سالم و مطمئن در كشاورزي