تحويل المخلفات الحيوانية إلى طاقة وسماد ( البيوجاز ) Biogas
ا.د / سمير الشيمى
رئيس بحوث معهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة
مقدمة:.
أدى التقدم الحضاري للإنسان واهتمامه بالمحافظة على البيئة من التلوث وترشيد استخدام الأسمدة الكيماوية والبحث عن مصادر بديلة للطاقة البترولية والعودة للزراعة العضوية واستغلال المصادر الطبيعية لإنتاج الطاقة والغذاء والعلف لإنتاج منتجات زراعية ذات قدرة تنافسية عالمية، ويتم ذلك بإتباع تكنولوجيات متطورة ونظيفة ورخيصة تحقق طموح المزارعين في استغلال المنتجات الزراعية الثانوية بطريقة اقتصادية وآمنة بيئياً لتحقيق دخل إضافي من وحدة المساحة الزراعية. وتهدف تكنولوجيا البيوجاز إلى إعادة استخدام المخلفات العضوية كمخلفات المحاصيل وروث الماشية بطريقة اقتصادية وآمنة صحيا لإنتاج طاقة جديدة متجددة وكبديل للطاقة التقليدية مع إنتاج سماد عضوي جيد وحماية البيئة من التلوث.
البيوجاز :.
تعد تكنولوجيا البيوجاز والّتي تعتمد على التخمر اللاهوائي للمخلفات الصلبة والسائلة من التكنولوجيات المنتشرة في العديد من دول العالم لمعالجة مخلفات الصرف الصحي ومخلفات المزرعة النباتية و الحيوانية والقمامة بطريقة اقتصادية وآمنة صحيا لحماية البيئة من التلوث مع إنتاج غاز الميثان كمصدر جديد ومتجدد للطاقة يساهم إلى حد كبير في ترشيد استهلاك الطاقة التقليدية كالبترول وحماية البيوماس من الحرق المباشر.
والبيوجاز خليط من غازي الميثان (50-70%)وثاني أكسيد الكربون(20-25%)مع مجموعة غازات أخرى مثل كبريتيد الإيدروجين والنيتروجين والإيدروجين تتراوح نسبتها بين5-10%والبيوجاز غاز غير سام عديم اللون وله رائحة كبريتيد الأيدروجين اخف من الهواء وليس هناك مخاطر أمنية عند استخدامه . وتتراوح القيمة الحرارية للبيوجاز بين 3170-6625كيلو كالورى /م3 تبعا لمحتواه من غاز الميثان و الذي تختلف نسبته بالمخلوط الغازي تبعا لنوع المواد المختمرة وكفاءة تشغيل وحدة البيوجاز.
المخلفات العضوية المنتجة للبيوجاز:.
مخلفات حيوانية : روث الماشية؛ سماد دواجن؛سبلة الخيول؛روث الأغنام والماعز والجمال ؛مخلفات الطيور المنزلية وغيرها.
مخلفات نباتية : الأحطاب مثل (الأرز، القطن) قش الأرز ،عروش الخضر ،مخلفات الصوب ،الثمار التالفة وغيرها
مخلفات ادمية : الصرف الصحي ، خزانات النحليل ،حمأة المجاري وغيرها
مخلفات منزلية : القمامة ، مخلفات المطابخ ، بقايا الأطعمة ، بقايا تجهيز الخضر والفاكهة وغيرها
مخلفات صناعية : مخلفات الألبان ، والأغذية ، والمشروبات ، وتجهيز الخضر والفاكهة ، مخلفات المجازر بأنواعها.
الحشائش : حشائش برية ، مائية ، ورد النيل وغيرها
وحدة البيوجاز :.
تتكون وحدة البيوجاز من أربعة أجزاء رئيسية.
1- المخمر أو المهضوم
2- خزإن الغاز.
3- حوض التغذية بالروث والمواد الخام (حوض الدخول)
4- حوض خروج السماد العضوي (حوض الخروج)
البيوجاز كمصدر للطاقة.
ويستخدم الغاز استخدأما مباشرا في أعمال الطهي والضاءة والتسخين والتبريد وتشغيل الالات الاحتراق الداخلي مثل ماكينات الري والطواحين والالات الزراعية كما يمكن إنتاج الطاقة الكهربية بمولدات تعمل بالبيوجاز ويمكن للمتر المكعب من البيوجاز إن يغطى حدى الاحتياجات الآتية :.
* تشغيل موفد متوسط الشعلة لمدة 2-3 ساعات .
* تشغيل كلوب بروتينية قوة 100 شمعة لمدة 8-10 ساعة
* تشغيل آلة احتراق داخلي قدرتها 1 حصان لمدة 2ساعة
* تشغيل جرار زراعي وزنه3طن مسافة 2.8كجم
* تشغيل ثلاجة 10قدم لمدة1-2ساعة
* تشغيل دفاية مزارع دواجن طول 60 سم لمدة ساعتان
* توليد طاقة كهربية 1.3-1.5ك.و.س
* تشغيل فرن متوسط الحجم لمدة2ساعة
* تشغيل مكواة ملابس متوسطة الحجم لمدة 3ساعات
سماد البيوجاز.
يطلق على المخلوط المتبقي من عملية تخمر المخلفات العضوية والخارج من المخمر اسم سماد البيوجاز ويتميز هذا المحلول بأن رائحته مقبولة ولا تجذب إليه الحشرات والذباب والبعوض ويخلو من الميكروبات والطفيليات المرضية مما يجعل تداولها أكثر أمنا من الناحية الصحية عن التعامل مع المخلفات العضوية الأصلية قبل عملية التخمر، كذلك تشير تحاليل سماد البيوجاز إلى احتوائه على بعض الفيتامينات ولاسيما فيتامين ب12 حيث إن نمو البكتريا بالمخمر يتطلب تواجد هذا الفيتامين ، كما يحتوى السماد على منظمات النمو والهرمونات النباتية الطبيعية .
ويتكون سماد البيوجاز الناتج بعد إنتاج الغاز من الطبقتين الأولى هي سائلة وتحتوى على المركبات والأملاح الذائبة ، أما الطبقة الثانية فهي صلبة وتتكون من مركبات غير ذائبة بعضها مركبات عضوية والبعض الآخر أملاح غير عضوية مترسبة ، ويحتوى الجزء السائل على قدر من العناصر الغذائية اقل بكثير عن تلك الموجودة في الجزء الصلب.
وفي حالة استخدام السماد في صورته المختلطة فهناك عدة وسائل للاستخدام هي.
- استخدام مخلوط السماد في صورته السائلة مباشرة
- التجفيف المباشر تحت الظروف الجوية العادية
- تحميله على كمية من التربة ( بنسبة1:1تقريبا )
- خلطة مع كمية من التربة وكمية من بعض المخلفات النباتية بنسبة (2:1:1) وتركه لعملية الكمر الهوائي لفترة ولحين الاستخدام.
وقد أوضحت التجارب الحقلية زيادة في إنتاجية المحاصيل المسمدة بسماد البيوجاز عن تلك المسمدة بالأسمدة البلدية والكيماوية حيث بلغت الزيادة في محصول الذرة الشامية 35.7%، والقمح 12.5% للحبوب، التبن 20%، وزيادة محصول الأرز بنسبه 5.9%، والفول البلدي بنسبه 6.6%، القطن 27.5% والخضر ما بين 14.1-20.5%. و كأن للأثر المتبقي لسماد البيوجاز بعد جني المحصول الأول دورا في زيادة إنتاجية المحصول التالي في الدورة الزراعية حيث بلغت الزيادة في محصول القمح الغير مسمد بعد الأرز الذي تم تسميده بسماد البيوجاز 11.4% وكانت الزيادة للفول البلدي بعد القطن 22.7%
معدلات اضافة سماد البيوجاز للمحاصيل المختلفة.
يحتوى سماد البيوجاز على ماده عضوية تماثل 5-7 أضعاف ما يحتويه السماد البلدي العادي لذلك يجب الأخذ في الاعتبار هذا التفوق عند استخدام سماد البيوجاز للمحاصيل المختلفة، مع مراعاة إن المحاصيل ذات المعدلات العالية من التسميد الآزوتي يجب تعويض كميات الآزوت الّتي تحتاجها بإضافة أسمده معدنية لاستكمال احتياجات النبات.
استخدامات سماد البيوجاز.
يتميز سماد البيوجاز عن الأسمدة العضوية الأخرى باحتوائه على نسبه عالية من العناصر السمادية مثل النتروجين و الفوسفور و البوتاسيوم والعناصر الصغرى مما يضعه في مرتبة الأسمدة المتكاملة بل يتفوق عليها باحتوائه على بعض منظمات النمو والفيتامينات علاوة على مادة الدبال وهي المادة العضوية الأساسية الّتي تحافظ وتحسن من خصائص التربة الزراعية، فقد بينت التجارب المعملية والحقلية إن اضافة سماد البيوجاز إلى التربة الزراعية أدى إلى تنشيط البكتريا والفطريات وكذا بكتريا تحليل السليلوز الهوائية وبكتريا تثبيت النتروجين بالإضافة إلى رفع معدلات امتصاص النتروجين و الفوسفور. ويستخدم سماد البيوجاز أما في صورته المختلطة أو بفصل السائل عن الجزء الصلب وفي هذه الحالة يضاف السائل مباشرة إلى الأرض مع مياه الري في حين يخزن الصلب إلى إن يحين وقت استخدامه فيخلط بالأرض مثل سائر الأسمدة العضوية.
الرئيسية 
