مشروع إنتاج الغاز الحيوي (البيوغاز) اليمن

مشروع إنتاج الغاز الحيوي (البيوغاز)

إعداد: لجنة الإنتاج

المبادرة الوطنية للإنتاج - تنمية

مقدمة المشروع :

المبادرة الوطنية للنتاج "تنمية" هو مشروع شبابي يختلف عن كافة المبادرات والجمعيات الخيرية التي تهتم بالجوانب الاجتماعية والمشاريع التكافلية فقط. إذ أن المبادرة تهتم بالجوانب التوعوية والإنتاجية في الساحة والتي تتمثل في المرحلة الحالية بإنتاج الغاز الحيوي (البيوغاز) كحل للازمات التي تمر بها البلد.
ولهذه الطريقة مزايا عديدة, فبالإضافة لكونها اقتصادية لقلة تكاليفها وبساطة إنتاجها فهي أيضا من الطاقات المتجددة التي ل تنضب بمرور الزمن.
وهي أيضا صديقة للبيئة, يتم هدم المادة العضوية بمعزل عن الهواء مما يؤدي إلى توفير الأكسجين والمحافظة على عدم تلوثه. و تقضي هذه الطريقة على البكتيريا والجراثيم الضارة لانها تموت في وضع التخمر.
وبالإضافة لذلك فإن بقايا عملية التخمر المترسبة تستخدم كسماد هو الجود للنبات.
وفي ظل الأزمات التي تمر بها البلد (الغاز والكهرباء ووقود السيارات ). فإن هذا المشروع يعتبر من أفضل الحلول التي يمكن طرحها على مائدة النقاش للنهوض بالبلد والخروج من هذا المأزق.

أهداف المشروع :

-1 تطوير الكوادر الإنتاجية عند المواطن بأقل التكاليف وبالمواد الميسرة والمتلائمة مع متطلبات البيئة للتكييف مع الأحداث التي تمر بها حتى ينهض البلد اقتصاديا.
-2 حل عملي لازمة الغاز والكهرباء ووقود السيارات.
-3 توفير مال يقل عن 75 مليون لتر من غاز البيوتان المستخدم في المطابخ اليمنية شهريا تضاف إلى رصيد الصادرات
-4 توجيه رسالة مباشرة للمجتمع الدولي أن الشباب اليمني قادر على الإبداع مهما كانت الظروف قاسية.

ما هو الغاز الحيوي ؟ :


الغاز الحيوي (البيوغاز ) هو خليط من الغازات القابلة للاحتراق التي تنتجها الكائنات الدقيقة عندما يسمح روث الماشية والنفايات البيولوجية الأخرى للتخمر في حالة عدم وجود الهواء في حاويات مغلقة.

ينتج الغاز الطبيعي بين درجتي حرارة 32 و 37 درجة مئوية .وهو غاز غير سام وليس له رائحة نفاذة. هو عديم اللون وأخف من الهواء الجوي ول ينتج عنه أي عادم بعد الحرق. يتكون من غاز الميثان بنسبة %70 -60 وغاز CO2 بنسبة %38 -28 وغاز H2S والنتروجين واليدروجين وغازات أخرى بنسبة .% 2

مميزات استخدام البيوغاز :
علاج للنفايات الزراعية والحيوانية والتخلص منها بشكل آمن.
حل لمشكلة إمدادات الطاقة.
لينتج عنه دخان فيعتبر بذلك من أفضل الغازات.
مصدر لتوليد الكهرباء.
سهل النتاج والتكاليف.
حل لمشاكل الصرف الصحي والمخلفات الزراعية والبيئية.
تستخدم مخلفات الخليط الداخل في صناعة الميثان كسماد عضوي جيد.
يستخدم غاز الميثان لأغراض الطهي وكوقود رخيص للسيارات.
يستخدم غاز الميثان لنتاج الميثانول.
غاز آمن للاستعمال المنزلي لنه أقل انضغاطا من الغاز المستعمل حاليا فل توجد خطورة من انفجاره.

التجربة العالمية:
بدأ إنتاج الغاز الحيوي في دول أوروبية بداية خجولة في بداية الثمانينات حيث كان يتم استخراج غاز الميثان من روث الأبقار. اعتبر البعض آنذاك أن الاستمرار في هذه الفكرة في ذلك الوقت ضربا من الجنون. غير أن الأرقام أثبتت عكس ذلك وأن الفكرة هي فكرة مقبولة ولها الكثير من الإيجابيات علي المدى البعيد. بل أصبحت تشكل بديل لنتاج الطاقة في ظل المخاوف المتزايدة من الاستمرار في الاعتماد علي الطاقة النووية.
وأصبح للمخلفات العضوية قيمة متزايدة في مجالات الطاقة البديلة واستخدامها كمصدر لتوليد الطاقة بعد حادثة مفاعل فوكوشيما الياباني, فقد تزايدت الاستثمارات في دول عدة بشكل ملحوظ في مجالات التوسع في إنتاج الغاز الحيوي الذي يستخرج من تدوير روث الأبقار ومخلفات الحيوانات الأخرى، وأصبح لفتا مشاهدة مصانع الغاز المحدودة النتاج بجوار حظائر الحيوانات في الأرياف الأوروبية.
بل وأصبحت الأبقار قادرة على إنتاج مائة مليار كيلو وات ساعة كهرباء في الوليات المتحدة الأمريكية. أي بما يكفي لمداد مليين المنازل بالطاقة في جميع أنحاء الوليات المتحدة. وفي الواقع، تستطيع بقرة واحدة أن تنتج ما يكفي من السماد في يوم لتوليد ثلاثة كيلووات ساعة كهرباء، بينما نحتاج 2,4 كيلو وات ساعة كهرباء فقط لتشغيل مصباح بقوة مائة وات لمدة يوم واحد، لذلك فإننا عندما نصبح قادرين علي تحويل روث البقر إلى غاز الميثان الحيوي بدل من تركه يتحلل، سنصبح قادرين على خفض غازات الاحتباس الحراري بنحو 99 مليون طنا متريا.
ويعتبر استخدام الغاز الحيوي على نطاق واسع في أميركا الشمالية مصدر لتوليد كمية كهرباء كافية لتلبية نحو ثلاثة في المائة من نفقات الكهرباء في القارة. إضافة لذلك، يمكن للغاز الحيوي المساعدة في خفض النسبة في التغير المناخي العالمي حيث أن الروث المتروك للتحلل يتولد عنه نوعين أساسيين من الغازات وهما أكسيد النيتروز والميثان وتركهما يتسبب في حدوث تغيرات مناخية هائلة، فمثل يرفع ثاني أكسيد النيتروز درجة حرارة الغلاف الجوي 310 مرة أكثر من ثاني أكسيد الكربون، بينما الميثان 21 مرة أكثر من ثاني أكسيد الكربون، لذلك فإن تحويل روث البقر إلى غاز الميثان الحيوي عن طريق التصنيع اللاهوائي هو أمر مفيد للبيئة.
هذه الطاقة المتحررة للغاز الحيوي يمكن استخدامها كوقود، وهي رخيصة نسبيا في استخدامات الطبخ وتسخين المياه وغيرها، كذلك يمكن استخدامها في تشغيل أي نوع من المحركات الحرارية لتوليد الطاقة الميكانيكية أو الإلكترونية. بالإضافة إلى إمكانية ضغط الغاز الحيوي إلى ما يشبه إلى حد كبير الغاز الطبيعي، ويستخدم عندئذ في تزويد المركبات الميكانيكية بالطاقة، ويعتبر الغاز الحيوي وقودا متجددا مما يؤهل للحصول على دعم متجدد للطاقة في بعض أنحاء العالم. وهذا ما أثبتته جمهورية ألمانية الاتحادية عندما أطلقت أول طائرة في العالم تعمل بشكل جزئي بالغاز الحيوي في شهر يوليو .2011
ولن تكون شحة روث البهائم والفضلات الحيوانية أو عدم توفرها في المدينة عائقا للمسيرة الإنتاجية للغاز الحيوي لن مخلفات صناعة الغذاء أو التغذية الفاسدة أو حتى بقايا المأكولات تعتبر بديل جيدا لمخلفات الحيوانات.

المخلفات العضوية المنتجة للغاز الحيوي:

ملفات حيوانية :
روث الماشية (الأبقار ، الخيول ، الغنام ،الماعز و الجمال ) أو مخلفات سماد الدواجن الطيور المنزلية وغيرها .

مخلفات نباتية :
الحطاب مثل الذرة ، القطن, قش الرز, الثمار التالفة وغيرها .
مخلفات منزلية:
القمامة ، مخلفات المطابخ ، بقايا الأطعمة ، بقايا تجهيز الخضر والفاكهة وغيرها .
مخلفات صناعية:
مخلفات صناعة اللبان ، والأغذية ، والمشروبات ، وتجهيز الخضر والفاكهة ، مخلفات المجازر بأنواعها
مخلفات الحشائش:
حشائش زراعية و برية ومائية وغيرها .
مخلفات البشر :
ويمكن الاستفادة في هذه الحالة من مياه المجاري.

كيف يتكون البيوغاز؟ :
ينتج البيوغاز من التخمرات اللاهوائية للمادة العضوية ( مياه صرف صحي, روث حيوانات, بقايا المطبخ وغيرها) بواسطة طريقة تدعى »الهضم الللاهوائي« وذلك نتيجة لنشاط الكائنات الحية الدقيقة (البكتريا) التي تحلل المخلفات العضوية (المخلوطة بالماء) بمعزل عن الهواء الخارجي لتتخمر في فترة زمنية تتراوح بين 10أيام و 3 أسابيع حيث تقوم البكتيريا في جو خال من الأوكسجين بتحليل المخلفات ويكون الناتج غاز الميثان، وأكسيد الكربون. ويزداد نشاط البكتريا علي حسب ظروف التخمر مثل التحكم في درجة الحرارة والحموضة وإجراء عمليات التقليب للمخلفات داخل المخمر.
ويفضل استخدام ما يسمى بالفرشة (قش أرز – تبن قمح – نشارة خشب وغيرها) لنه يعطى نسبة عالية من غاز البيوغاز.
يتم توليد البيوغاز من المخلفات العضوية في تخمير هذه المخلفات بمعزل عن الهواء في وسط مائي 8 ـ %10 ومواد صلبة 90ـ %92 ماء في خزان (يسمى الهاضم ). ويختلف حجمه باختلاف الغرض من إنشاء الوحدة ويتراوح مابين عدة أمتار مكعبة إلى عدة آلف من الأمتار المكعبة وعند توافر الظروف المناسبة من درجة الحرارة وحموضة وتوازن المكونات فإن البكتيريا تقوم بتحليل المواد العضوية إلى أحماض عضوية حيث تقوم البكتيريا بتحويل الأحماض العضوية إلى ميثان على هيئة فقاعات صغيرة تتجه للأعلى مختلطة بثاني أكسيد الكربون.
يبلغ حجم الغاز المنتج من هذه المخلفات ما يعادل 1,5» ـ «2,5 من حجم الهاضم نفسه. فلو افترضنا أن حجم الهاضم 1000 لتر فإن حجم الغاز الناتج حوالي 1500ـ 2500 لتر من الغاز وتختلف نسبة الميثان من الغاز الناتج اعتمادا على نوع المخلفات المستعملة غير أن النسبة تتراوح بشكل عام مابين 60ـ %70 وتحتوي المخلفات التي تبقى بعد إنتاج الغاز على النيتروجين وهو الذي تحتاجه النباتات، لذلك فإن مخلفات عملية الهضم اللاهوائي تستعمل كأسمدة للنباتات في المزارع وبهذا الشكل يمكن الاستفادة من مخلفات الحيوانات باعتبارها مصدر أسمدة في ذات الوقت.

ويتفاوت معدل إنتاج الغاز الحيوي تبعا لعدة عوامل:
النظام المستخدم.
تركيز المواد العضوية.
درجة الحرارة والحامضية.
وتعتبر مخلفات الأبقار من أفضل مخلفات الحيوانات في مجال إنتاج الغاز إذ أن مخلفات البقرة الواحدة في اليوم تنتج ما يساوي 1200 لتر من الغاز والخنزير 140 لترا بينما نتائج مخلفات الدجاجة الواحد 9 لترات فقط، في اليوم الواحد. و توفر بقرتين على الاقل لاستخدام مخلفاتهما في إنتاج الغاز كافية لخدمة أسرة ريفية بأكملها في توفير غاز للطباخة والإضاءة.

طرق إنتاج البيوغاز :|

الطريقة رقم :1
بناء الحاضن من البراميل وتنظيفها من الداخل من أي مواد بترولية أو أي مواد أخرى تضر بعمليه إنتاج غاز الميثان كما بالشكل:

ونقوم بعمل فتحه كبير نوعا ما لدخول المخلفات وعمل فتحه صغير بقدر دخول صمام غاز بمحبس كما بالشكل:

ثم نبدأ في تركيب صمام الغاز كما في الشكل:

ثم نضع قمعا في فتحة المخلفات ليسهل إدخال المخلفات كما بالشكل:

ننتظر مدة التخمر التي أشرنا إليها مسبقا 10) أيام إلى 3 أسابيع ) والحاضن طبعا في الشمس من اجل أن تنمو بكتريا التحلل وتنشط ومن ثم ينتج غاز الميثان ونتمكن من استخدامه.

الطوق المحيط ببرميل المخلفات (أو الهاضم) يعمل على تخزين الغاز بعد الضبط بواسطة الحابس, حيث يسمح للغاز بالدخول والخروج ليستمر الموقد بالاشتعال. ومن الممكن أن يعوض هذا الإطار أو الطوق ببالونه كبيرة تقوم بنفس المقام والوظيفة!

الطريقة رقم :2
إحضار ثلاثة براميل أحدهم مفتوح من الجهتين (ليصل بين البراميل) ويثقب من المنتصف لخروج الغاز. والاخر مثقوب في مؤخرته لخروج المخلفات(التي تستخدم كسماد ) والثالث مثقوب من أعله لدخول المخلفات. تلحم البراميل ببعضها. وتضع كلها بشكل أفقي كما في الشكل:

الطريقة رقم :3

إحضار برميلين أحدهم فوهته اكبر من الاخر.
نضع في البرميل الأول المخلفات, والثاني نضعه داخل البرميل الأول مخلفات كما بالشكل:

ثم تسد المسافة التي لم يدخل فيها البرميل العلوي لضمان عدم تسرب الغاز إلى الخارج.

الطريقة رقم :4
في هذه الطريقة نجعل الهاضم تحت سطح الرض. ويتكون الهاضم في هذه الحالة من غرفتين مفتوحتين من العلى. نجعل على أحد الجانبين حوضا على مستوى سطح الرض لنخلط فيه المخلفات وأنبوبا ينقل تلك المخلفات إلى غرفه الهضم في أسفل الحاضن.
وفي المقابل نصنع حوضا لتجميع المخلفات المستنفدة وذلك بواسطة أنبوبة موجودة داخل الغرفة التي تتجمع فيها المخلفات القديمة.
تغطى الغرفتين بغطاء حديدي أو بلاستيكي يجمعهما معا, وتسد جميع المنافذ إل من فتحة لخروج الغاز كما في الشكل:

الطريقة رقم :5
هي شبيهة بتصميم الطريقة الرابعة من حيث الآلية. لكنها تتناسب في هذه الحالة مع مياه المجاري كمادة خام. تماما كما في الشكل:

احتياجات المشروع :

موقع مشمس ملائم قريب من مصادر المخلفات والمياه ومناطق الاستخدام.
حوض تصنيع الغاز (خزان بلاستيكي مع الحماية الخرسانية).
حوض تخزين الغاز (خزان حديدي).
المواد المستخدمة في البناء مثل الطوب الإسمنتي والأنابيب البلاستيكية.
كومبريسر (ضاغط) لنقل الغاز من حوض التصنيع إلى خزان الغاز.
ملحقات شبكة الغاز:
مواسير (كربون ستيل) 0.5 انش
صمام يدوي (برونز) 0.5 انش
منظم شفط رئيسي (BSI)
منظم ضغط لنقطة الاستخدام
ه. ساعة قياس الضغط
معجون
توصيلة (أكواع, مثلوث, ... إلخ)
صمام كهربائي
مؤشر رائحة الغاز
طلاء عازل لدهن البراميل (إسفلت)
عداد