جستجو بر اساس تاريخ مطلب
 مطالب پیشنهادی
 بیوگاز
بیوگازمشاهده‌ي علمي
بیوگاز محصول زباله‌هاست و استحصال آن نیاز به فناوری پیچیده‌ای ندارد. این مشاهده‌ی علمی، مقدمه‌ای بر معرفی بیوگاز است.

تاریخچه‌ی بیوگاز

بنابر شواهد، اولین بار پارسیان باستان به وجود گازهای قابل اشتعال در گیاهان پوسیده پی بردند. آنچه که ما امروز به عنوان بیوگاز یا گاز ناشی از فرایندهای بیولوژیک می‌شناسیم قدمتی چندین‌هزار ساله دارد.
اما تاریخچه استفاده از بیوگاز به حدود 2000 تا 3000 سال پیش و به چین باستان باز می گردد. چنان که مارکوپولو در سفرنامه‌ی خود به وجود مخازن سرپوشیده فاضلاب اشاره کرده است. گفته می‌شود که چینی‌های باستان از گاز حاصل از فاضلاب، و هدایت آن به وسیله لوله‌هایی از جنس بامبو به خانه هایشان، برای روشنایی و گرما و پخت و پز استفاده می‌کردند.
در عقاید ایرانیان باستان نیز آلوده کردن آب گناه بزرگی محسوب می‌شد؛ از این رو در شهرهای ایران باستان سیستم‌های منسجمی برای هدایت آب‌های سطحی و نیز فاضلاب طراحی شده بود که هنوز هم آثاری از این کانال‌بندی‌ها وجود دارد. مشهورترین نمونه‌ی استفاده کاربردی از فاضلاب در ایران در حمام شیخ بهایی است که در دوره ی صفویه (قرن 11 هجری) توسط شیخ بهایی طراحی شد. گرمای آب خزینه‌ی این حمام توسط گازهای ناشی از فاضلاب مسجد جمعه و شعله‌ی یک شمع تامین می‌شده است.
اما شناخت علمی گاز متان و استحصال و کاربرد گسترده از بیوگاز به شکل امروزی به قرن 19اُم و اوایل قرن بیستم باز می‌گردد. در سال 1808م، سِر همفری دیوی به وجود گاز متان در فضولات حیوانی پی برد. وی با استفاده از دستگاه تقطیر و در شرایط خلاء در آزمایشگاه موفق به جمع‌آوری گاز متان ازمخلوط فضولات گاوی و کاه شد. اولین مخزن هاضم بی‌هوازی به شکل نوین در سال 1859 در بمبئی هندوستان ساخته شد. این ایده به انگلستان برده شد و شکل بهتری از مخزن طراحی شد و در سال 1895 از بیوگاز حاصل برای روشنایی چراغ‌های گازی خیابان‌ها که در آن زمان در انگلستان مرسوم بود استفاده شد. با پیشرفت علم میکروب‌شناسی و تحقیقات بوزول (Buswell) و دیگران در1930م باکتری‌های بی‌هوازی و شرایط لازم برای تولید بهینه‌ی متان کشف شد و گام‌های بیشتری در جهت استفاده از بیوگاز در دنیا برداشته شد. از آن زمان تاکنون شمار زیادی از کشورهای صنعتی و در حال توسعه، در جهت بهبود و توسعه صنعتی و بهره‌برداری بهینه از این انرژی ارزان و در دسترس به پیشرفت‌های زیادی دست یافته‌اند.

بیوگاز چیست؟

بیوگاز که در این نوشتار مورد بحث قرار خواهد گرفت مخلوطی از سه ترکیب عمده به نام‌های متان، دی‌اُکسیدکربن و سولفید‌ِهیدروژن است که حاصل تجزیه بی هوازی و تخمیر زیست توده بوسیله‌ی باکتری‌های متانوژن است. جژء قابل اشتعال بیوگاز، متان است که سهم بیشتر این گاز یعنی 6۰ تا۷۰ درصد آن را شامل می شود. متان، گازی است بی‌رنگ و بی‌بو که اگر یک فوت مکعب آن بسوزد، ۲۵۲ کیلوکالری( 1052.3کیلوژول) انرژی حرارتی تولید می کند که در قیاس با سایر مواد سوختی، رقم قابل توجهی است. دو ترکیب دیگر به ویژه سولفید هیدروژن که سهم آن ناچیز است، جزء ترکیب‌های سمی هستند. از مزیت های مهم متان به دیگر سوخت ها این است که، هنگام سوختن، گاز سمی و خطرناک منواکسید کربن تولید نمی کند؛ بنابراین از آن می توان به عنوان سوخت ایمن و سالم در محیط خانه استفاده کرد. همان طور که گفته شد، 60 تا۷۰ درصد بیوگاز را گاز متان تشکیل می دهد، این درصد بالای متان، بیوگاز را به عنوان منبع عالی و ممتاز انرژی‌های تجدیدپذیر برای جانشینی گاز طبیعی و دیگر سوخت‌های فسیلی قرار داده است.

باکتری‌های متانوژن که واکنش های تجزیه‌ای و بی هوازی را به منظور تولید بیوگاز انجام می‌دهند قادر به شکستن و تجزیه مواد آلی پیچیده و ساده هستند که سرانجام به تولید بیوگاز منجر می شود. این باکتری‌‌ها ازدو دسته باکتری‌های مزوفیل و گرما دوست هستند و به ترتیب در دمای 37 تا 45 درجه سانتیگراد و 50 تا 52 درجه سانتیگراد می توانند زندگی کنند. در مورد باکتری گرما دوست این حرارت می تواند تا 70 درجه سانتی گراد افزایش یابد. در این دما، باکتری‌ها بیشترین فعالیت آنزیمی را برای تجزیه موادآلی و تولید بیوگاز دارند. از شرایط مطلوب دیگر برای تولید بیوگاز، قلیایی بودن (PH=7-8) محیط واکنش است.

باکتری‌ها فرایند تجزیه را طی 4 مرحله به شرح زیر انجام می‌دهند:


مرحله اول: هيدروليز مواد آلي پيچيده و نامحلول و تبديل اين مواد به تركيبات محلول.
مرحله دوم:
تركيبات آلي محلول حاصل از مرحله اول به وسيله باكتري‌هاي اسيدساز شكسته شده و در نتيجه اسيدهاي آلي توليد مي‌شود.
مرحله سوم:
معمولاً هيدروكربن‌هاي پنج و شش كربني در آب حل شده و توسط باكتري‌هاي اسيدساز مورد مصرف واقع شده و به تركيباتي از قبيل هيدروژن،‌فورمات، استات، پروپيونات و گاز كربنيك تبديل مي‌شوند.
مرحله چهارم: تمام تركيبات آلي و اسيدهاي توليد شده در مرحله اسيدسازي توسط باكتري‌هاي متان ساز به بيوگاز تبديل مي‌شوند.

منابع زیست-توده


با نگاهى به وضعيت استفاده از انرژی‌هاى تجديدپذير، در مى‌يابيم كه در ميان اين منابع، انرژى زيست-توده Biomass حدود 7/79%  کل کاربرد جهانی را به خود اختصاص داده است. بر مبناى آخرين آمار ارائه شده در سال 2009 میلادی، برترین كشورهاى توليدكننده انرژى از منابع زيست توده عبارتند از: آمريكا، برزيل، فيليپين، آلمان، سوئد و فنلاند.
 منابع زيست-توده‌ی قابل استحصالِ بیوگاز به پنج گروه عمده تقسيم مي‌شود كه عبارتند از :

-  ضايعات و پسماندهای كشاورزي و صنايع وابسته
- پسماندهای جامد شهري
- پساب شهری
- فضولات دامي
- ضايعات و زائدات جامد و مايع فسادپذير صنعتي (لجن صنعتی)

همگی منابع زيست توده نام برده شده طى فرآيندهاى مختلف بيوشيميايى و ترموشيميايى، قابليت توليد انرژى به سه شكل برق، گرما و سوخت زيستى را دارند و در بخش‌هاى مختلف مصارف خانگى، صنعتى و حمل و نقل به‌كار گرفته مى‌شوند. برای نمونه با فشرده کردن متان موجود در بیوگاز از آن می‌توان به‌طور مستقیم به‌عنوان گاز شهری و سوخت خانگی برای پخت و پز و گرما استفاده کرد یا به عنوان سوخت CNG در وسایل نقلیه گازسوز مورد استفاده قرار داد. همچنین می‌توان از آن برق تولید کرد. در صورت استفاده از بیوگاز در صنعت حمل و نقل، میزان آلاینده دی‌اُکسیدکربن که سبب افزایش گازهای گلخانه‌ای جهان می‌شود تا حدود ۶۵ تا ۸۵ درصد کاهش می یابد.

همان‌طور که در ابتدا گفته شد تولید بیوگاز از فاضلاب سابقه‌ای طولانی دارد. بیشترین مخازن استحصال بیوگاز از فاضلاب انسانی و پسماندهای دامی به ترتیب در چین، هند و در کشورهای آفریقایی احداث شده است.
در ایران متاسفانه به جز یک مورد مولد تولید بیوگاز در تصفیه‌خانه‌ی اصفهان و دو نمونه مولد بیوگاز روستایی از فضولات دامی، بهره‌برداری دیگری از این نوع پسماند نشده است.
اما در چند دهه‌ی اخیر در دنیا توجه به پسماندهای شهری و مدیریت آن به شکل چشم‌گیری افزایش یافته و پیشرفت‌های زیادی نیز برای تولید بیوگاز از پسماندهای شهری صورت گرفته است. در ایران نیز تلاش‌هایی در این زمینه صورت گرفته است. واحد نیروگاه بیوگاز مشهد و نیروگاه شیراز که هر دو در سال‌های اخیر راه‌اندازی و به بهره‌برداری رسیده‌اند نمونه‌هایی از گسترش و توسعه فناوری‌های انرژی‌های نو و روی‌کرد به این نوع از انرژی‌های پاک در ایران است.

بیوگاز لندفیل

بیوگاز لندفیل از تجزیه بی‌هوازی زباله‌های شهریِ تَر تولید می‌شود. پسماندها در لندفیل دفن می‌شوند و در غیاب اکسیژن و توسط فعالیت باکتری‌های بی‌هوازی به‌تدریج تجزیه و گازهای ناشی از آن به‌تدریج از زیست-توده آزاد می‌شود.
 
در صورتی که لندفیل به‌درستی طراحی نشده باشد، این گازها به آرامی در فضای لندفیل آزاد و وارد جو می‌شود.

    گازهای تشکیل  دهنده بیوگاز در لندفیل

مادهدرصد %
متان،CH470 -50
دی اکسیدکربن،CO250-25
نیتروژن،N210-0
هیدروژن،H21-0
سولفید هیدروژن،H2S3-0
اکسیژن،O22-0

بیوگاز توسط لوله‌هایی که در لندفیل به‌دقت جاسازی شده است جمع‌آوری و برای تولید برق به واحدهای نیروگاه انتقال می‌یابد. در نیروگاه گازهای تشکیل دهنده بیوگاز توسط فرایندهای جداسازی از یک‌دیگر جدا شده و متان خالص شده توسط مولدهای مختلفی به نیروی الکتریکی تبدیل می‌شود.
برداشت بیوگاز از دفن‌گاه‌های زباله از مباحث پر اهمیت مدیریت پسماند است. زیرا متان از عمده ترین گازهای گلخانه‌ای است که در پدیده‌ی گرم شدن کره زمین تاثیرگذار است و اثر آن در گرمایش زمین بسیار بیشتر از اثر دی‌اُکسیدکربن است. همچنین موارد متعددی از انفجار و آتش‌سوزی این گاز در دفن‌گاه‌های زباله که به‌حال خود رها شده‌اند گزارش شده است. به‌علاوه با در نظر گرفتن مقدار انرژی حاصل از منابع فوق که به‌طور میانگین در ایران سالانه حدود 35/16146 متر مکعب بیوگاز (9175 میلیون متر مکعب متان) با ارزش حرارتی 17 10x367/3 ژول انرژی است، صرف نظر کردن از آن عاقلانه نیست.

هر ساله جامعه‌ی ایرانی حدود 15 میلیون تن زباله‌ی شهری و 6/4 میلیارد متر مکعب فاضلاب شهری و صنعتی تولید می‌کنند. فناوری بیوگاز پتانسیل مهمی برای تولید انرژی در کشور است. استفاده از بیوگاز طی سال‌های گذشته به‌طور مداوم رشد داشته است، اما بخش عظیمی از این پتانسیل بی‌استفاده مانده است. بیوگاز محصول زباله‌هاست و استحصال آن نیاز به فناوری پیچیده‌ای ندارد. به نقل از سازمان انرژی‌های نو ایران SUNA


منابع برای مطالعه بیشتر:
http://en.wikipedia.org/wiki/Anaerobic_digestion#History
http://www.adelaide.edu.au/biogas
سازمان انرژی های نو ایران ؛ سانا


مشاهده قبلي (بازیافت سبز)

صفحه‌ي اصلي مشاهده علمي



1389/3/7
Copyright ©2010 سرویس فعالیت‌های علمی شبکه رشد - بخش مشاهده‌ی علمی
لينک مستقيم

فرستنده :
reza HyperLink HyperLink 1389/8/11
مـتـن : با سلام وخسته نباشید خدمت شما دوست عزیز.خیلی ممنون از مطلبی که در اینجا بیان کردهاید.میخواستم بدونم کسی رو سراغ داری که مخزن بیوگاز رو بصورت عملی کار کرده باشه و درستش کرده باشه؟
اگه میتونی کمکم کنی بهم ایمیل بزن.ممنون.پول خوبی نصیبش میشه.
پاسـخ : سلام به شما دوست عزیز. پروژه هایی از این دست نیاز به هزینه و برنامه ریزی کلان و مهارت فنی بالا داره وبه این خاطر معمولا با بخش خصوصی و اشخاص سر و کار نداره. پروژه های اینچنین معمولا توسط وزارت نیرو و ارگان های دولتی و شزکت های خصوصی تابع هدایت و اجرا می شه و من هم شخصا نمی تونم اسامی و اطلاعات شخصی افراد رو در اختیارتون قرار بدم ابنابراین توصیه می کنم برای کسب اطلاع از این مرجع http://www.tavanir.org.ir/farsi/ وارد بشید.

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 محتواي زنده مشاهده علمي

 فعاليت هاي علمي
 تماس با ما
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  6308
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  6308