بازیافت فضولات دامی وتولید بیوگاز راهی جهت تولید انرژی

در 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 25500 بشکه نفت خام را در سال در حال حاضر می تواند صرفه جویی کند .

بیوگاز یا گازمرداب مخلوطی است قابل اشتعال که در اثر تخمیر موادآلی در یک دامنه دمای معین و PH مشخص درشرایط غیرهوازی توسط میکروب ها به وجود می آید. گاز مرداب از حدود۶۰ الی ۷۰ درصد گاز متان واکسیدهای کربن، هیدروژن سولفید، نیتروژن و هیدروژن تشکیل شده است.این گاز به صورت طبیعی درپساب ها و مرداب ها مشاهده می شود. در روستاها می توان با استفاده از فضولات دامی و انسانی همراه با گیاهان و چربی ها، بیوگاز تولید و درهمان محل به عنوان سوخت استفاده کرد.دنیای امروز نیاز مبرم می داند که توجه زیادی برای تولید و استفاده از بیوگاز نشان دهد و اغلب کشورهای پیشرفته طرح های بزرگی در این زمینه به مرحله اجرا گذاشته اند، درکشورهایی مانند چین و هندوستان از بیوگاز به میزان قابل توجهی استفاده می شود و درکشورهای اسکاندیناوی طرح های بزرگ صنعتی با استفاده از بیوگاز، راه اندازی شده است. کشور سوئد تا سال۲۰۵۰ میلادی، ۴۰% از بازار خودرو خود را به استفاده از بیوگاز مجهز می کند که آن را از فرایند سینیتیک بر روی چوب تأمین می کند زیرا که هزینه تولید بیوگاز این کشور معادل ۵/۳ تا ۵/۴ کرون سوئد است که این مقدار حدود۷۰% هزینه های جاری بنزین در این کشور است. در کشور انگلیس آیین نامه کاربرد سوخت های تجدیدپذیر در ترابری این کشور، برای شرکت های دست اندر کار فعالیت های انرژی مانند شرکت های نفتی، مؤسسات وارد کننده نفت و گاز و دیگر نهاد های عرضه کننده سوخت، لازم الاجرا خواهد بود.

شرکت ها و مؤسسات یاد شده مؤظف اند که از زمان اجرای آیین نامه ۵ درصد از کل فروش سوخت های جاده ای خود را به سوخت های تجدید پذیر اختصاص دهند.شرکت های دیگری چون شرکت دایملر کرایسلر، پنجمین تولید کننده بزرگ خودرو در جهان، به ترویج استفاده از سوخت های زیستی که از موادی مانند دانه های روغنی و نیشکر گرفته می شود، می پردازند. این شرکت ها به منظور کاهش انتشار گاز های گلخانه ای، جلو گیری از گرم شدن دمای زمین و کاستن از میزان واردات نفت خود تلاش می کنند. این حرکت به دنبال توصیه اتحادیه اروپا به منظور رساندن ترکیب سوخت خود از سوخت های زیستی در خودرو ها به میزان ۷۵/۵ درصد تا سال ۲۰۱۰ میلادی هستند.

انرژی بیوگاز یکی از بهترین انواع انرژی های جانشین است که برای استفاده های داخلی از انرژی و درمناطق دورافتاده تولید و استفاده آن ضروری است. یکی از راه های عمده تولید بیوگاز(گاز متان) زباله های شهری است که به گفته کارشناسان در ایران حدود۴۵ تا ۵۰ هزارتن زباله شهری در روز تولید می شود و با توجه به این که از هر۱۵ کیلوگرم زباله شهری یک مترمکعب بیوگاز به دست می آید، به طورناخالص۸۴۱ پتاژول انرژی درروز از زباله های شهری ایران می توان به دست آورد.هر تن زباله درطول ۲۵ سال از خودگاز متصاعد می کند بنابراین، اگر دفع صحیح زباله صورت گیرد می توان از آن انرژی بیوگاز قابل توجهی به دست آورد. هم اکنون در ایران در دوشهر مشهد و شیراز، سیستم دفن اصولی زباله به منظور تولید بیوگاز صورت می گیرد و سازمان انرژی های نو ایران از آن حمایت می کند

شناخت بیوگاز

مجموعه 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 %60 ـ 50، گاز کربنیک %45 ـ 30، ازت %2 ـ 1، هیدروژن %1 ـ 0، 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 30% 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