استخدام تكنولوجيا “الهضم اللاهوائي” في توليد الطاقة

الهضم اللاهوائي (Anaerobic digestion) هو عملية تحلل المادة العضوية في غياب الأكسجين. الهضم اللاهوائي مناسب لعلاج المواد الأولية المختلفة مثل السماد الحيواني والنفايات الزراعية والجزء العضوي من النفايات الصلبة.

المنتجات الرئيسية لهذه العملية هي الغاز الحيوي. يتكون الغاز الحيوي أساسًا من الميثان وثاني أكسيد الكربون بنسب تتراوح بين 60٪ و 40٪ على التوالي ويمكن استخدامه لتوليد الطاقة.

يمكن استخدام الهضم لأغراض مختلفة. اعتمادا على خصائصه، يمكن استخدامه لتوليد الطاقة عن طريق الحرق، أو التخلص منها في المدفن (المدفن) أو استخدامها كسماد. الهضم اللاهوائي يطهر ويزيل الرائحة. خلال عملية الهضم تشارك العديد من الكائنات الحية الدقيقة في تحلل المركبات المعقدة للمواد العضوية بتحويلها إلى مركبات بسيطة للحصول على الميثان وثاني أكسيد الكربون.

يتم تكوين الهضم اللاهوائي علي ثلاث مراحل: التحلل المائي، التولد الحمضي، إنتاج الغاز.

البيانات الأساسية :

–     مدخلات المشروع : مخلفات الأسواق من الخضر والفاكهة.

–     مخرجات المشروع : أسمدة عضوية وغاز حيوي يستخدم لإنتاج الكهرباء.

–     قدرة المصنع 1800 ميجا وات/ سنة.

–     كمية المخلفات المعالجة حوالي 10000 طن/سنوياً.

–     كمية غاز الميثان المنتج سنويا حوالي مليون م3 معياري، بمعدل100م3 معياري لكل طن مخلفات.

–     كمية السماد المنتج سنويا حوالي 2340 طن بما يقارب 24% من كمية المخلفات.

–     التكنولوجية المستخدمة للمعالجة:  تقنية الهضم اللاهوائي.

–     الهاضم المستخدم في عملية المعالجة : الهاضم علي شكل(مخزن أو جراج للسيارات).

–     مدة المشروع : 15 عام.

–     سعر بيع شهادات خفض الانبعاثات حوالي 30 دولار/طن من ثاني أكسيد الكربون.

التجربة البوليفية

الخصائص الأساسية للمخلفات البلدية الصلبة بمدينة (إل التو) ببوليفيا وطرق إدارتها:

نسب تولد المخلفات البلدية الصلبة في إل ألتو

يبلغ متوسط إنتاج النفايات الصلبة للفرد في مدينة إل ألتو حوالي 0,38 كجم يوميًا. حيث تقدر كمية المخلفات البلدية الصلبة بنحو 493 طن/اليوم، تحتوي على 67,4 ٪ من النفايات العضوية ، 9,8 ٪ من البلاستيك ، 5,5 ٪ من الورق والكرتون ، 1,9 ٪ من الزجاج ، 1,8 ٪ من المعادن و 13,6 ٪ من المواد الأخرى.

إدارة النفايات في بوليفيا وإل التو

يتم تنظيم إدارة النفايات في بوليفيا محليا لكل مدينة. تعمل المحليات مع شركات خاصة بشروط ميسرة. هذه الشركات هي المسئولة عن جمع ومراقبة ونقل النفايات والتخلص النهائي منها.

الدعم الحكومي:

تقوم الوحدة المحلية لكل بلدة بإعطاء إعانة تغطي 70% من تكاليف عمليات جمع ونقل والتخلص من المخلفات، و 30% يتم تغطيتها من خلال رسوم النظافة التي يدفعها المستهلكون في فواتير الكهرباء، حيث تتضمن الفواتير رسوم النظافة وتختلف قيمتها حسب فئات استهلاك الكهرباء.

توليد الميثان: يتم توليد الميثان بتفاعل كيميائي حيوي بطئ من خلال الهضم اللاهوائي. وهذه المرحلة هي المسئولة عن البكتيريا الميثانوجينية التي تحول حمض الاستيك (الخليك) إلى غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون، وهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في الميثان والماء. حوالي 70 ٪ من الميثان المنتج يأتي من الأسيتات والباقي30 ٪ تكونت من تحويل ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين.

الجدوى الاقتصادية للمشروع : تم التحليل وفقاً لسيناريوهين:

السيناريو الأول: تصنيع الغاز من خلال الشركة الخاصة المسئولة عن معالجة المخلفات العضوية.

السيناريو الثاني: تصنيع الغاز من خلال الشركة الخاصة التي تقوم بجمع ونقل ومعالجة المخلفات من الأسواق.

مع الأخذ في الاعتبار عائدات أرصدة الكربون وذلك لتقييم أثر هذه العائدات علي التحليل الاقتصادي.

وقد أوضحت نتائج الجدوى الاقتصادية الخاصة بالمشروع ما يلي:

المشروع ذو جدوى اقتصادية في كافة السيناريوهات. السيناريو الثاني بأرصدة الكربون هو أفضل السيناريوهات، حيث أن صافي القيمة الحالية بلغت 2,283 مليون دولار أمريكي، ومعدل العائد الداخلي 18,49% أكبر من تكلفة الفرصة البديلة وأكبر من سعر الخصم 5% والمشروع يحتاج إلي خمس سنوات لاسترداد التكاليف الاستثمارية للمشروع وتعد فترة مناسبة.

تسويق منتجات عملية الهضم اللاهوائي في مدينة ال التو ببوليفيا.

يتم تسويق الغاز الحيوي والسماد الطبيعي الناتج من عملية المعالجة على النحو التالي:

أ- الغاز الحيوي:  له العديد من الاستخدامات، ولكن في هذه الحالة سوف يستخدم الغاز الحيوي لإنتاج الكهرباء، ويستخدم المصنع حوالي 20% من ناتج الكهرباء لتشغيل المصنع و 80% الباقية يمكن استخدامها لتغطية الأسواق أو المنازل أو المنشآت القريبة للمصنع، وينتج عن كمية الغاز الحيوي حوالي 1440000 كيلو وات.ساعة/سنوياً، وسعر بيع الكهرباء 0,09 دولار/ك.و.س، والتحدي الرئيسي لتسويق الغاز الحيوي هي أن تكلفة إنتاج 1 كيلووات من الكهرباء من الغاز الطبيعي منخفضة جدا بمقارنتها بتكلفة إنتاجه من الغاز الحيوي، ويرجع ذلك بسبب دعم الحكومة للغاز الطبيعي، وبالتالي لابد من وجود آليات اقتصادية للحد من هذه الفجوة علي سبيل المثال: تقديم دعم في صورة تحمل الحكومة نسبة من إجمالي الاستثمار، منح قروض مالية بأسعار فائدة منخفضة، تخفيض تدريجي للدعم المقدم للغاز الطبيعي تجنباً لحدوث مشاكل اجتماعية في البلاد، زيادة التعريفة المدرجة بفاتورة الكهرباء وزيادة رسوم البوابة.

ب- تسويق السماد العضوي: الإيرادات الرئيسية للمصنع ناتجة من مبيعات السماد العضوي، وتقوم الدولة باستيراد نسبة كبيرة من الأسمدة الكيماوية من اليابان لتغطية الطلب المحلي ونسبة مدينة ال التو من الطلب الإجمالي من الأسمدة حوالي 20% أي ما يقدر بحوالي 5413 طن/ سنوياً، وبالتالي فإن هذه النقطة تعتبر ايجابية لأنه سوف يتم الترويج للمنتج في الأسواق المحلية، ويبلغ أنتاج المصنع من الأسمدة العضوية حوالي 2340 طن/سنوياً وسعر الطن 140 دولار أمريكي ويغطي حوالي 43% من الطلب المحلي بالمدينة.

د. م. أحمد سيد إبراهيم

دكتوراه الفلسفة في العلوم البيئية, قسم العلوم الزراعية البيئية, جامعة عين شمس