كيفية تحويل المخلفات العضوية الى طاقة

عندما نقوم برمي النفايات في مقالب النفايات أو حاويات النفايات، فإننا لا نحل المشكلة بشكل جذري، بل نخفيها فقط من أمام أعيننا ونقوم بنقل المشكلة إلى أشخاص آخرين. ومع ذلك، فإن هذا لا يحل المشكلة، حيث تتراكم أكوام النفايات يوما بعد يوم، وأثبتت الدراسات أن كل فرد ينتج يوميا ما يقرب من اثنين كيلو جرام من القمامة على هذا الكوكب

تتحمل المجتمعات الصناعية الاستهلاكية الكبرى معظم إنتاج النفايات، ففي الولايات المتحدة الأمريكية، مثلا، يتم إنتاج ما يقرب من ٣٠٠ مليون طن من النفايات الصلبة سنويا، مثل الخشب والزجاج والمعادن وغيرها، دون احتساب النفايات العضوية للبشر والحيوانات 

تحويل النفايات إلى طاقة  

تداول مصطلح تحويل النفايات إلى طاقة أو توليد الطاقة من النفايات بشدة في العديد من الدول التي تهتم بالطاقات المتجددة، وهو حل لمشكلة القمامة التي تتفاقم يوما بعد يوم في جميع أنحاء العالم. يهدف هذا المصطلح إلى معالجة القمامة وتوليد الطاقة منها، وعادة ما تكون الطاقة الناتجة عن ذلك كهربائية أو حرارية.  

تم وضع خطط في معظم الدول والمدن الأوروبية للتخلص من القمامة والاستفادة منها عن طريق فصلها وإعادة تدويرها وتحويلها إلى سماد. أما التخطيط المستقبلي الحالي، فهو يشمل حرق نصف القمامة المتواجدة وتحويلها إلى وقود سائل أو غازي. كما أن استخراج الطاقة من القمامة الصلبة يعتبر خيارا مهما للمدن الكبيرة للتخلص من القمامة والاستفادة منها، وذلك بسبب نقص المساحات المخصصة للدفن، بالإضافة إلى التكلفة العالية لعملية النقل.  

كانت أوروبا واليابان من أوائل الدول التي استخدمت تكنولوجيا حرق النفايات الصلبة، حيث تستخدم العديد من الشبكات الواسعة لنقل القمامة من المدن الكبيرة لتغذية أكثر من 350 محرقة تعمل باستمرار في جميع أنحاء العالم 

 يتم معالجة 8% فقط من نفايات اليابان وسويسرا الصلبة بهذه الطريقة، وتعتبر حرق القمامة خطوة مهمة في إنتاج الحرارة، حيث يتم استخدام الحرارة الناتجة من الحرق في توليد الكهرباء والتدفئة، ويتم استخدام الرماد في عمليات البناء والتشييد، ويتم مراقبة الانبعاثات الناتجة عن الحرق، سواء كانت غبارا أو حوامضا أو معادنا ومواد عضوية، في معظم المدن الكبيرة في العالم، سواء كانت المحارق حديثة أو قديمة 

تتم حرق النفايات الصلبة في العديد من المناطق البريطانية لتوليد الطاقة الحرارية للمباني ذات العديد من الطوابق والمباني العامة والمستودعات الخاصة.  

طرق تحويل القمامة العضوية إلى طاقة 

الترميد  

في هذه الطريقة يتم تحويل القمامة العضوية الصلبة إلى طاقة حرارية عن طريق حرقها، حيث يتم الاستعانة بهذه الحرارة المتصاعدة من حرق القمامة في تسخين الماء حتي يصل إلي درجة الغليان ثم التبخر حتى تمر في مولدات بخارية موصلة بها لتولد الطاقة الكهربائية التي تستهلك في المنازل والمتاجر.

تلقت هذه العملية العديد من الانتقادات بسبب انبعاث الغازات الحمضية من الحريق إلى الجو الخارجي، مما يسبب تلوث الهواء وتأثيره على الأمطار وتحولها إلى أمطار حمضية. ولكن تمكن المتخصصون من حل هذه المشكلة عن طريق تثبيت مجاريف كلسية ومنقيات على مداخن هذه المحارق 

التقنيات الحرارية  

عملية التكسير: هي عملية كيميائية تستخدم لتحويل النفط إلى طاقة، حيثم استخدامها لهدم وتكسير الروابط بين ذرات الكربون في المركبات المعقدة، وبالتالي تحويل الهيدروكربونات المعقدة إلى هيدروكربونات أكثر بساطة من التركيب.  

التغويز: يتم إنتاج الغازات القابلة للاشتعال والوقود الاصطناعي في هذه المنطقة.  

التغويز بالاستعانة بقوس البلازما: يتم الحصول من هذه العملية على الغاز الاصطناعي السميك الذي يتألف من ذرات الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، ويتم استخدام هذا الغاز في إنتاج الطاقة الكهربائية.  

إزالة البلمرة حرارياً: يتم عن طريق إنتاج البترول الاصطناعي الخام بالإضافة إلى تكريره بواسطة عمليات أخري.  

التقنيات غير الحرارية  

يعرف باسم تقنيات التخمير، حيث يتم إنتاج الغاز الحيوي في هذه التقنيات عن طريق تحليل وتفكيك المواد العضوية إلى مكوناتها العضوية الأساسية. يتم استخدام بكتيريا الميثان في هذه العملية لتنفيذ عملية التخمير وتحليل هذه المواد تحت ظروف خاصة، وتتم هذه العملية في أحواض خاصة تحت ظروف غير هوائية ودرجات حرارة مناسبة لهذه العمليات الحيوية التي تقوم بها البكتيريا. يتم تطبيق عملية التخمير للمواد العضوية عبر ثلاثة مجالات حرارية 

التخمير البارد: تحتاج المواد العضوية إلى البقاء في الأحواض المخصصة للتخمير لفترة طويلة، ويجب أن يكون هناك معدل حرارة بين 15 إلى 20 درجة، ويتم إصدار طاقة حرارية ذات معدل منخفض قليلاً عن العمليات الأخرى.  

التخمير الساخن: تتطلب عملية التخمير للمواد العضوية معدل طاقة متوسط، ويتم الاحتفاظ بها في أحواض التخمير لفترة معتدلة بدرجات حرارة تتراوح بين 25 إلى 40 درجة.  

التخمير الحار: يتميز التخمير الحر بأعلى معدلات الإنتاجية للطاقة مقارنة بالعمليات الأخرى، ويتم إجراء هذه العملية تحت معدل حرارة مرتفع يتراوح بين 40 إلى 65 درجة، وتحتاج المواد العضوية للبقاء في أحواض التخمير لفترة قصيرة.