مع ارتفاع أسعار الغاز إلى مستويات قياسية، يأتي أحد البدائل المتجددة لغاز الوقود الأحفوري من نفايات الطعام وحمأة المزارع ومياه الصرف الصحي (الجزء الثاني)

مع ارتفاع أسعار الغاز إلى مستويات قياسية، يأتي أحد البدائل المتجددة لغاز الوقود الأحفوري من نفايات الطعام وحمأة المزارع ومياه الصرف الصحي (الجزء الثاني)

 

 

د. الحسن اشباني خبير في الامراض النباتية البكتيرية

 و المكافحة الحيوية و صحفي مهني معتمد

في الجزء الأول تعرفنا عن غاز الميثان  وكيفية ومسار إنتاجه من روث الحيوانات وغير ذلك من النفايات وبقايا المزارع وعن التحديات التي تحوم حوله وعن حرب روسيا على أوكرانيا وتداعياتها على أسعار الغاز و الحديث عن غاز الميثان  كاحدىالبدائل المتجددة لغاز الوقود الأحفوري.

إضافة الى ما ذكر في الجزء الأول من هذا المقال،  فان هناك أيضا جانبا من التحدي مع الميثان الحيوي الذي هو تعقيد عملية الهضم اللاهوائي نفسها. على الرغم من أنه يمكن استخدام مجموعة كبيرة من المواد الأولية لإنتاج الغاز الحيوي في الاجهزة الهاضمة، إلا أن الباحث كاري-آن لينج Kari-Anne Lyng الذي يعد كبير الباحثين في المعهد النرويجي لأبحاث الاستدامة، يقول إن لديها جميعًا مستويات مختلفة من البروتين ومركبات أخرى مثل الأمونيا. اذ تقوم الميكروبات التي تهضم هذه المواد الأولية بعملها بشكل أفضل عندما تكون هذه الجزيئات متوازنة بشكل جيد. إذا لم تكن كذلك، فإن البيئة داخل الهاضم تصبح سامة للميكروبات المحددة الموجودة بداخلها والتي تصنع الميثان.

الحمأة من المزارع السمكية أيضا غنية بالدهون والبروتينات، وهو أمر جيد لإنتاج الميثان ولكنه في الواقع منتج للغاية بمفرده لضمان هضم مستقر. ومع ذلك، تميل الشركات إلى مزجها مع مواد أولية أخرى أقل دهنية للحصول على التوازن الصحيح.

هذا ما يحدث في مصنع سكوكن بيوغاز  Skogn biogas في وسط النرويج، حيث يتم خلط مياه الصرف من مصنع الورق مع 70.000 طن من الحمأة من مزارع الأسماك كل عام. إنه أكبر مصنع غاز حيوي سائل في العالم.

مصنع سكوكن بيوغاز  Skogn biogas في وسط النرويج

 

تشير الشركات التي تقف وراء المصنع إلى إمكانات الميثان الحيوي ليصبح وقودا لمركبات الطرق. عندما يتم ضغطه في سائل، يمكن آنذاك ضخه في خزان وقود تمامًا مثل الديزل وتشغيل شاحنة ثقيلة لمسافات طويلة بشكل أكثر موثوقية مما يمكن للبطارية باستخدام تقنية اليوم.

تستخدم العديد من الشركات بالفعل الميثان الحيوي على شكل سائل أو مضغوط في سياراتها.  وتأمل بعض الشركات في بريطانيا في العمل بهذه التقنية مثل شراكة جون لويس التي

أعلنت يوم 18 يونيو 2020 أنها تلتزم بخفض انبعاثات الكربون من خلال بناء محطة لتوليد غاز الميثان الحيوي مخصصة لتمكين مركباتها الثقيلة من استخدام بديل منخفض الكربون للديزل. إلى جانب ذلك، كشفت الشراكة أيضًا عن طموحها للتخلص التدريجي من استخدام الوقود الأحفوري عبر أسطول النقل بالكامل المكون من 4800 مركبة بحلول عام 2030.

شراكة جون لويس ببريطانيا

 

وتعهدت من قبل في مارس 2019 هذه الشركة المملوكة للموظفين، بأن تكون خالية من الكربون في جميع عملياتها بحلول عام 2050 على أبعد تقدير و ستحول 600 شاحنة ثقيلة لها إلى الاشتغال بالميثان الحيوي منخفض الكربون بحلول عام 2028. وفي ظرف سنة واحدة، خفضت الشراكة إجمالي انبعاثات الكربون بنسبة 6.6٪،  وانخفضت انبعاثات الصادرة عن اسطول النقل بنسبة 6.9٪.

 

لكن البعض قلق من أن التوسع السريع في الميثان الحيوي كوقود للمركبات سيجعل من الصعب معرفة ما إذا كان مستخدمو الوقود يعتمدون على الميثان الحيوي الأخضر حقًا أو منتجات مشكوك فيها.

نيك مولدن، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Emissions Analytics  

يقول نيك مولدن، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Emissions Analytics ، وهي شركة مستقلة لاختبار الانبعاثات: “لسنا مقتنعين بأن نظام التصديق على هذا النوع من الأشياء قوي بما يكفي”.

يقول إنه لسوء الحظ، ليس من الغريب على صناعة السيارات الوقوع في خطأ معايير الانبعاثات. في عام 2015، تم العثور على شركة فولكس فاجن قد قامت بتركيب تكنولوجيا في 11 مليون سيارة من سياراتها مما أدى إلى نتائج غير دقيقة في اختبارات الانبعاثات، مما يجعلها تبدو أنظف مما كانت عليه في الواقع. اعتذرت الشركة في ذلك الوقت.

لكن مولدن يقول إن وجود نظام جيد من الضوابط والتوازنات لصناعة الميثان الحيوي ممكن من الناحية النظرية. هناك كميات ضئيلة من الشوائب في الميثان الحيوي والتي تختلف اعتمادًا على المواد الأولية المستخدمة في إنتاجه، كما يوضح: “يمنحك هذا بصمة عن المكان الذي من المحتمل أن يأتي منه.”

ومع ذلك، فإن تحديات زيادة الميثان الحيوي لا تنتهي عند هذا الحد. جزء من جاذبية هذا الوقود هو الوعد بأنه سيقلل من انبعاثات الميثان. لكن من الصعب حصر الميثان تمامًا في الهاضم اللاهوائي. فهناك ميل لكميات الغاز ربما هي صغيرة، إلى التسرب الى الهواء.

فقد توصلت دراسة أجريت على 10 مصانع تعمل بالغاز الحيوي في المملكة المتحدة نُشرت في عام 2021 الى أن معدل هذه التسريبات يختلف اختلافًا كبيرًا، وإذا تركت دون معالجة و التقليل منها، فقد تكون كافية لتهديد هدف المملكة المتحدة (الصفر الصافي). (ترتبط صناعة الغاز الطبيعي أيضًا بتسريبات الميثان). بالإضافة إلى ذلك، فإن المادة المتبقية في الجهاز الهاضمي اللاهوائي بعد جمع الميثان الحيوي – المعروفة باسم الهضم – غنية بالمواد المغذية وأحيانًا يتم تحويلها إلى منتجات الأسمدة من خلال التسميد. لكن دراسة منفصلة، نُشرت أيضًا العام الماضي، اظهرت أن عملية تحويل هضم المواد الصلبة إلى سماد كانت مرتبطة بانبعاثات غاز الميثان أعلى بـ 12 مرة من سماد نفايات الطعام النيء، على ما يبدو بسبب النشاط الميكروبي الذي يتم نقله من الهاضم اللاهوائي. لذا اقترح الباحثون أنه قد يكون من الممكن القضاء على الميكروبات قبل تحويل نفايات الهاضم إلى سماد لمنع حدوث ذلك. إذا كان من الممكن معالجة هذه المادة بأمان، فإنها تحتوي على مغذيات قيمة يمكن أن تفيد الزراعة في أوروبا. يقول جوشوا كابيل، طالب دكتوراه في المركز النرويجي للزراعة العضوية، إن العديد من مصانع الغاز الحيوي ترفض حاليًا عملية الهضم بسبب تكاليف النقل والمعالجة. ويضيف: “ربما يشجع ارتفاع أسعار الأسمدة على استخدام الهضم”. قد لا يكون الميثان الحيوي وقودًا معجزة. هناك الكثير من التعقيدات ليكون هذا هو الحال. لكن من المغري التفكير في مقدار الطاقة التي يمكن أن نحصل عليها من النفايات التي قد تتراكم وتتحلل وتؤدي إلى تفاقم أزمة المناخ.

يتساءل بيلي كوستيلو عن إمكانات وتنوع الفرص الأخرى التي تأتي مع إعادة تصميم كل تلك القمامة. تصل بعض المواد الغذائية منتهية الصلاحية التي يتلقاها في مصنعه في عبوات بلاستيكية تتم إزالتها. لقد توصل الجيل الاخضر Green Generation الى طريقة لتحويل هذا إلى أواني زهور بلاستيكية معاد تدويرها بنسبة 100٪ وستقوم قريبًا بإنتاج أعمدة الهاتف البلاستيكية أيضًا.

بينما لا تزال الأهداف التي حددتها المفوضية الأوروبية طموحة، يشعر كوستيلو بالاطمئنان لرؤية أن الميثان الحيوي يجذب أخيرًا الكثير من الاهتمام.

يقول: “كان يجب أن نفعل ذلك على أي حال، بغض النظر عن غزو بوتين لأوكرانيا”.

 

تجربة فرنسا

يمكن تقسيم قطاع الغاز الحيوي بفرنسا إلى ثلاثة أقسام فرعية، مقسمة حسب منشأ النفايات ومعالجتها:

 

  • تحويل النفايات غير الخطرة أو المواد النباتات الخام إلى الميثان

 

  • الهضم اللاهوائي لحمأة محطات معالجة مياه الصرف الصحي (STEP)

 

  • الغاز الحيوي من مرافق تخزين النفايات غير الخطرة (ISDND)

 

الهضم اللاهوائي للنفايات غير الخطرة أو المواد النباتية الخام

ان مدخلات هذه المرافق هي النفايات الزراعية والصناعية، وخاصة الأغذية الزراعية، والجزء القابل للتحلل البيولوجي من النفايات المنزلية. وقد تشمل ايضا منتجات المحاصيل، ضمن الحدود التي يحددها القانون.

 

ويبقى ما يسمى بالمنشآت الزراعية “المركزية” اكثر اهمية من المنشآت الصغيرة التي تتبث في المزرعات الصغيرة.

 

الهضم اللاهوائي لحمأة محطات معالجة مياه الصرف الصحي (STEP)

تعتبر الحمأة والشحوم الناتجة عن محطات معالجة مياه الصرف الصحي نفايات عضوية (وأحيانًا معدنية)، تكون إمكانات إنتاج الميثان فيها أكبر من تلك الناتجة عن نفايات الحيوانات وجميع نفايات النباتات تقريبًا. وينتج عنها بعد التحويل الميثاني غازا حيويا غنيا بالميثان بشكل خاص.

 

الغاز الحيوي من مرافق تخزين النفايات غير الخطرة (ISDND)

بالنسبة لهذه السلسلة، يتم إنتاج الغاز الحيوي بشكل طبيعي ثم يتم التقاطه. يشار إلى هذا الغاز الحيوي عادة باسم “غاز المكبات”  « gaz de décharge ».

 

في نهاية يونيو 2016، يأتي الغاز الحيوي بشكل أساسي من مرافق تخزين النفايات غير الخطرة (68٪ من السعة المركبة او المثبتة).

يمكن بعد ذلك حرق الغاز الحيوي، الذي يتم إنتاجه اما عبر الهضم اللاهوائي او عبر التقاطه في مدافن النفايات، إما للاستخدام على شكل الحرارة فقط أو الكهرباء فقط أو التوليد المشترك (الحرارة والكهرباء)، أو تنقيته لاستخراج الميثان. يمكن بعد ذلك ادخال هذا الميثان الحيوي في شبكات الغاز الطبيعي أو استخدامه كوقود(bioNGV) .

فقد سلطت أزمة الطاقة الحالية بسبب الحرب الجارية بين روسيا واوكرانيا الضوء على أهمية الطاقات المتجددة في مزيج الطاقة الفرنسية. فقد انعكس تأثيرها على جميع الطاقات، النفط والغاز والكهرباء. ويساهم قطاع الغاز الحيوي، الذي ظل قيد التطوير منذ 10 سنوات، في استقلال الطاقة في فرنسا، مع قدرة الانتاج تغطي 3٪ من استهلاك الغاز، أي ما يعادل أكثر من 15٪ من الواردات الروسية.

يمكن استخدامه على المدى القصير، بشكل أكبر من خلال رفع بعض القيود الإدارية في سياق أصبحت فيه تكاليف الغاز الحيوي الآن أقل من سعر السوق للغاز الطبيعي.

بشكل عام ، يجب تعبئة إمكانات الغازات المتجددة بالكامل في إطار إستراتيجية الطاقة والمناخ، التي تجري مراجعتها حاليًا، لصالح استقلالية الطاقة،  والتنمية الاقتصادية، والأراضي والمناخ.

ووفقًا للعديد من الدراسات، فإن ربط إمكانات الموارد، بسياسة توفير الطاقة، ستجعل من الممكن إنتاج جميع احتياجات الغاز محليًا، مع مراعاة الاستخدامات المتعلقة بالتنقل(وقود bioNGV). ولتحقيق 100٪ من الغاز المتجدد بحلول عام 2050، تم تفضيل أربعة قطاعات:

  • الهضم اللاهوائي من النفايات العضوية، وهي تقنية ناضجة بالفعل ؛

 

  • تحويل الغازات البيروجازية (pyrogazéification)من الكتلة الحيوية(biomasse)، والنفايات بما في ذلك نفايات الخشب والوقود الصلب المستعاد ؛

الانحلال الحراري والتغويز هما عمليتان للمعالجة الحرارية للمواد الكربونية الجافة نسبيًا

(الكتلة الحيوية و / أو النفايات) ، عند درجة حرارة عالية (بين 250 و 1500 درجة مئوية) ،

في غياب أو نقص الأكسجين.

 

  • التغويز الحراري المائي (gazéification hydrothermale) للكتلة الحيوية الرطبة ؛

التغويز الحراري المائي : تهدف هذه العملية المبتكرة إلى تحويل النفايات الأكثر

إثارة للاشمئزاز – مثل حمأة الصرف الصحي والهضم في المقدمة

– إلى غاز تخليقي ومواد خام أخرى مفيدة.

 

  • ميثنة الهيدروجين (La méthanation) مع ثاني أكسيد الكربون من المعالجة بالميثان أو الصناعة (الطاقة إلى الغاز).

الميثنة هي عملية صناعية تتكون من تفاعل ثاني أكسيد الكربون (CO2)

أو أول أكسيد الكربون (CO) مع ثنائي الهيدروجين (H2 ، المعروف باسم “الهيدروجين”)

 لإنتاج الميثان (CH4)

 

أن اختيار الغازات المتجددة بفرنسا يعني:

  • تعزيز سيادة فرنسا في مجال الطاقة وتقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري ؛
  • إدارة ومراقبة طرق إنتاج الطاقة ؛
  • التمكين من إدارة أفضل لميزانية الطاقة على المدى الطويل من خلال تجنب تقلب أسواق الطاقة حسب الدول المنتجة ؛
  • المساهمة في خلق ما يقرب من 30000 وظيفة مستقرة مكانا بحلول عام 2027 وفقًا للدراسات المختلفة (فقط في قطاع الغاز الحيوي) ؛
  • تعزيز الاسطول الذي تشكله شبكة الغاز الفرنسية للمناطق ؛
  • تقليل الاعتماد على الأسمدة الكيماوية – التي تتطلب ذاتها غازًا لتصنيعها – بمنطق إيكولوجي زراعي باستخدام الهاضمات.

تشتغل الان موسسات مثل الفيدرالية الوطنية للجهات المانحة والوكالات (FNCCR) و المقاولات العمومية المحلية المنتجة للطاقات المتجددة  (Avergies) و الجمعية الفنية للطاقة والبيئة (ATEE) و رابطة مزارعي الميثانيزر بفرنسا (AAMF) و  غاز فرنسا المتجدد (FGR) و الفيدرالية الوطنية لنقابات المزارعين (FNSEA) والغرف الفلاحية الفرنسية مع مختلف الوزارات المعنية من أجل:

 

  • رفع الحواجز التنظيمية أمام الإنتاج للمنشآت القائمة بحيث تساهم بقدرتها الكاملة على تأمين الإمدادات بحلول الشتاء المقبل، بالإضافة إلى تدابير أخرى تتعلق بالاحتفاظ على الرصانة وكفاءة الطاقة ؛
  • وضع تدابير لتسريع تطوير هذه القطاعات، وخاصة معالجة الميثان، بمنطق استقلال الطاقة ومكافحة تغير المناخ.

يجب أن تكون هذه الإجراءات مصحوبة أيضًا بالرافعة الأولى لاستقلال الطاقة، والتي تتمثل في تقليل استهلاك المواطن للطاقة، ولا سيما تجديد بشكل جيد المساكن الأكثرعزلة.

وضعت لجنة مجلس الشيوخ المكلفة ب”الهضم اللاهوائي في مزيج الطاقة: التحديات والآثار” مجموعة من المقترحات في نهاية عام 2021 والتي ينبغي تطبيقها بسرعة.

لذلك يبدو من الضروري الاعتراف بأهمية الغازات المتجددة في إستراتيجية فرنسا حول الطاقة والمناخ.

 

التعليقات مغلقة.