ما هو الميثان الحيوي؟ استكشاف فوائده واستخداماته

يُشتق الميثان الحيوي من مواد عضوية، وهو شكل نظيف ومستدام من أشكال الغاز الطبيعي. وعلى عكس الغاز الطبيعي التقليدي الذي يتم استخراجه من احتياطيات أحفورية عميقة تحت الأرض، يتم إنتاج الميثان الحيوي من خلال عملية تستخدم موارد متجددة وهو جزء من دورة الكربون الطبيعية.

ويتكون الميثان الحيوي والغاز الطبيعي في المقام الأول من الميثان (CH₄)، وهو غاز عديم اللون والرائحة ذو طاقة عالية، ويتشابه الميثان الحيوي والغاز الطبيعي كيميائياً. ويمكن حقن كلاهما في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي، واستخدامهما في الأجهزة التي تعمل بالغاز واستخدامهما كوقود للمركبات. ويجعل هذا التشابه من الميثان الحيوي مصدرًا عمليًا بديلًا للطاقة بأقل قدر من التعطيل للبنية التحتية القائمة.

وفي الوقت نفسه، يختلف الغاز الطبيعي والميثان الحيوي اختلافاً كبيراً من حيث المنشأ والتأثيرات البيئية.

الغاز الطبيعي

• وقود أحفوري، يُستخرج من أعماق الأرض من خلال الحفر والتكسير الهيدروليكي.

• عند استخراجه وحرقه، ينبعث من الغاز الطبيعي ثاني أكسيد الكربون، مما يساهم في الاحتباس الحراري.

• يتطلب معالجة إضافية لمطابقة نقاء الميثان الحيوي.

• مصدر طاقة محدود.

الميثان الحيوي

• مادة متجددة يتم إنتاجها كجزء من دورة كربون مغلقة.

• يساعد إنتاج الميثان الحيوي على الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بشكل عام.

• مستوى أولي مرتفع من نقاء الميثان.

• طبيعة متجددة.

تنطوي عملية إنتاج الميثان الحيوي في المقام الأول على الهضم اللاهوائي، وهو عبارة عن تكسير طبيعي للمواد العضوية في بيئة خالية من الأكسجين. ولفهم أفضل لكيفية إنتاج الميثان الحيوي وكيفية تحويل النفايات إلى طاقة نظيفة وقابلة للاستخدام، دعونا نستكشف عملية الإنتاج خطوة بخطوة:

• جمع النفايات العضوية، بما في ذلك روث المحاصيل ومخلفات المحاصيل ومخلفات الطعام وحمأة الصرف الصحي والنفايات الصناعية العضوية، إلخ.

• المعالجة المسبقة للنفايات العضوية لضمان أن تكون النفايات في الحالة المثلى لمرحلة الهضم.

• الهضم اللاهوائي للسماح للبكتيريا بتكسير المواد العضوية وإنتاج الغاز الحيوي، وهو مزيج من الميثان وثاني أكسيد الكربون والغازات النزرة.

• تحسين الغاز الحيوي أو تنقيته لإزالة الشوائب والمكونات غير الميثانية.

• إدارة المنتج الثانوي لإعادة استخدام نواتج الهضم الغنية بالمغذيات كسماد.

وهناك طريقة تكميلية لإنتاج الميثان الحيوي وهي التغويز الحراري الذي ينطوي على تسخين المواد العضوية في درجات حرارة عالية جداً لإنتاج غاز يتم تنقيته بعد ذلك لإنتاج الميثان الحيوي.

ما الفرق بين الغاز الحيوي والميثان الحيوي؟ أولاً، دعونا نلقي نظرة على ما هو الغاز الحيوي. الغاز الحيوي هو خليط غاز خام غير مكرر يتم إنتاجه من خلال العملية الطبيعية للهضم اللاهوائي، وهو بمثابة قاعدة للميثان الحيوي. وهذا الأخير هو غاز طبيعي متجدد يتم الحصول عليه من خلال عملية تنقية صارمة للحصول على وقود نظيف وعالي الجودة.

يتم إنتاج الميثان الحيوي عن طريق ترقية الغاز الحيوي باستخدام هذه التقنيات:

• الغسل بالماء;

• الامتزاز المتأرجح بالضغط;

• الفصل بالغشاء;

• الغسل الكيميائي.

التركيب

• الغاز الحيوي: 50-70% ميثان و30-50% ثاني أكسيد الكربون والغازات النزرة.

• الميثان الحيوي: أكثر من 97% ميثان، مع إزالة الشوائب.

مرحلة الإنتاج

• الغاز الحيوي: المنتج المباشر للهضم اللاهوائي.

• الميثان الحيوي: الشكل المكرر والمحسّن للغاز الحيوي.

النقاء

• الغاز الحيوي: يحتوي على شوائب مثل ثاني أكسيد الكربون، وH₂S، وبخار الماء.

• الميثان الحيوي: خالٍ من الشوائب؛ يحتوي على نسبة عالية من الميثان.

الاستخدامات

• استخدامات الغاز الحيوي: التدفئة وتوليد الكهرباء في المنشآت المحلية التي تتطلب الحد الأدنى من المعالجة.

• استخدامات الميثان الحيوي: حقن شبكة الغاز الطبيعي ووقود المركبات والاستخدام الصناعي.

احتياجات البنية التحتية

• الغاز الحيوي: يستخدم بالقرب من مواقع الإنتاج، غير مناسب لخطوط أنابيب الغاز الطبيعي الحالية.

• الميثان الحيوي: متوافق مع البنية التحتية الحالية للغاز الطبيعي.

التأثير البيئي

• الغاز الحيوي: يساعد على تقليل النفايات العضوية وانبعاثات غاز الميثان.

• الميثان الحيوي: يقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

في حين أن الغاز الحيوي والميثان الحيوي يشتركان في أصل مشترك، إلا أن الاختلافات بينهما تكمن في التركيب والمعالجة والتطبيقات. وفي الوقت نفسه، يساهم كلاهما في مستقبل طاقة أنظف وأكثر اخضرارًا.

وبفضل محتوى الميثان الحيوي الذي يزيد عن 97% من الميثان الحيوي، يمكن مقارنة الميثان الحيوي من حيث الجودة والأداء بالغاز الطبيعي التقليدي، مما يسمح باستخدامات واسعة النطاق. إذن، كيف يعمل الميثان الحيوي؟ دعونا نلقي نظرة على استخداماته المتعددة بمزيد من التفصيل.

وعند حقنه في شبكة الغاز الطبيعي، يمتزج الميثان الحيوي بسلاسة مع الغاز التقليدي لتدفئة المنازل والمكاتب والمباني التجارية. وبالمثل، فهو وقود ممتاز لتوليد الكهرباء لتشغيل توربينات الغاز ومولدات المحركات وأنظمة الحرارة والطاقة المشتركة (CHP) للمجتمعات والصناعات على حد سواء.

يُستخدم الميثان الحيوي بشكل متزايد كوقود متجدد للمركبات، خاصة في شكل الغاز الطبيعي المضغوط أو الغاز الطبيعي المسال. وعند ضغطه أو تسييله، يُستخدم الميثان الحيوي كوقود نظيف الاحتراق لوسائل النقل العام والشاحنات ومركبات الشحن وسيارات الركاب، وبالتالي إزالة الكربون من قطاع النقل.

تعتمد العديد من الصناعات على العمليات ذات درجات الحرارة العالية التي تغذيها الغاز الطبيعي. ويمكن أن يحل الميثان الحيوي محل الغاز الطبيعي في الأوساط الصناعية.

• تشغيل الغلايات والأفران في قطاعات مثل الأسمنت والصلب والسيراميك;

• دعم التصنيع الكيميائي;

• توفير الطاقة لتجهيز الأغذية.

يؤدي استخدام الميثان الحيوي في المزارع إلى إنشاء نظام حلقة مغلقة، حيث تولد النفايات الزراعية الطاقة لتسليح المعدات والصوبات الزراعية وأنظمة الري مع إنتاج نواتج الهضم الغنية بالمغذيات كمنتج ثانوي لاستخدامها كسماد للتربة.

على عكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، التي تعتمد على الظروف الجوية، يوفر الميثان الحيوي إمدادات طاقة ثابتة لأنظمة الطاقة الاحتياطية ومولدات الطوارئ. على غرار خلاط هواء البروبان، فإن التركيب القائم على الميثان الحيوي مثالي لـ

• المستشفيات ومراكز البيانات والبنية التحتية الحيوية التي تتطلب طاقة غير منقطعة;

• المواقع النائية أو خارج الشبكة حيث تكون مصادر الطاقة المتجددة الأخرى غير متوفرة أو غير كافية.

الإيجابيات

• مصدر طاقة متجدد ومستدام، والاستفادة من النفايات العضوية التي كانت ستذهب إلى مكبات النفايات.

• الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من خلال إنتاج التقاط الميثان.

• إنتاج غاز ثاني أكسيد الكربون المحايد الكربوني الذي يعد جزءًا من دورة الكربون الطبيعية، حيث تمتصه النباتات المستخدمة في المادة الأولية.

• تطبيقات متعددة الاستخدامات تلبي مختلف متطلبات الطاقة.

• تعزيز أمن الطاقة بفضل إنتاج الميثان الحيوي وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري المستورد.

السلبيات

• ارتفاع تكاليف الاستثمار الأولي لإنشاء مرافق إنتاج الميثان الحيوي.

• محدودية توافر المواد الأولية في بعض المناطق.

• عملية تنقية كثيفة الطاقة، تتطلب تقنيات متقدمة ومدخلات كبيرة من الطاقة.

• إنتاج حساس لدرجة الحرارة مما يحد من مرافق إنتاج الغاز الحيوي في المناخات الباردة.

• انبعاثات الروائح الكريهة أثناء الهضم اللاهوائي، مما يحد من مرافق إنتاج الميثان الحيوي في المناطق الحضرية.

يلعب الميثان الحيوي دورًا رئيسيًا في الانتقال إلى مشهد طاقة أكثر اخضرارًا واستدامة من خلال توفير بديل أكثر صداقة للبيئة للوقود الأحفوري وتقليل الاعتماد على مصادر الطاقة غير المتجددة.

مع أنظمة تخصيب الميثان الحيوي المتقدمة من I-Maximum، يمكنك الاستفادة من قوة الميثان الحيوي اليوم. نحن نصمم ونهندس وننتج منشآت غاز صناعي عالية الدقة والكفاءة مناسبة لمزج أنواع مختلفة من الوقود، بما في ذلك الميثان الحيوي، لإنتاج مخاليط ذات قيمة تسخين مثالية للاستخدام الصناعي. مع احتياجات مؤسستك وأهدافها الفردية، نقدم حلولاً مخصصة مبنية على التكنولوجيا المتقدمة والعائد الاستثماري العالي والاستدامة وقابلية التوسع.

لا تتردد في الاتصال بنا والاستعداد لمستقبل أكثر كفاءة وترشيداً للطاقة.

تكمن الجاذبية الأساسية لغاز الميثان الحيوي في قدرته على دعم احتياجات الطاقة والأهداف البيئية على حد سواء. فعن طريق تحويل النفايات إلى مصدر طاقة قابل للاستخدام، يسهم إنتاج الميثان الحيوي في تحقيق اقتصاد أكثر دائرية، حيث يُعاد استخدام الموارد بدلاً من التخلص منها.