توليد الطاقة الكهربائية من النفايات – الغاز الحيوي

توليد الطاقة الكهربائية من النفايات (Waste To Energy) هو شكل من أشكال توليد الطاقة، يستخدم النفايات الصلبة البلدية أو الصناعية كمصدر رئيسي لإنتاج الكهرباء. يتضمن ذلك حرق النفايات لتوليد الكهرباء والتدفئة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتزويد المنازل والشركات والمرافق العمومية الأخرى بالكهرباء. تزداد شعبية محطات (WTE) لتوليد الطاقة نظرا لقدرتها على تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وإنتاج طاقة متجددة من مصادر غير صالحة للاستعمال. سوف نستكشف في هذه المقالة عملية توليد الكهرباء من النفايات ، وفوائدها وعيوبها ، وحالات الاستخدام المحتملة للاستفادة من هذه المخلفات.

كيف يتم توليد الطاقة الكهربائية من النفايات؟

أصبح توليد الكهرباء من النفايات قراراا قابلا للتطبيق في العديد من البلدان حول العالم. أصبحت طريقة إنتاج الطاقة هذه شائعة بشكل متزايد لأنها توفر طريقة نظيفة وفعالة. هناك عدة طرق لتحويل النفايات إلى كهرباء (WTE) ، وأكثرها شيوعًا: 

1) عملية حرق النفايات الصلبة

الحرق هو عملية يتم فيها حرق النفايات في درجات حرارة عالية لتوليد الحرارة ، والتي تستخدم بعد ذلك لإنتاج البخار الذي يدفع التوربين لتوليد الكهرباء. تتضمن العملية عادة مرحلتين ، أولا معالجة النفايات وفرزها لإزالة المواد القابلة لإعادة التدوير ، مثل المعادن والبلاستيك. ثانيا مرحلة حرق المخلفات المعالجة في غرفة ذات درجة حرارة عالية تتراوح بين 800-1000 درجة مئوية، بذلك يتكون البخار الذي بدوره يشغل التوربين لتوليد الطاقة الكهربائية.

يعتبر الحرق طريقة شائعة لتوليد الطاقة الكهربائية من المخلفات حيث يمكن أن ينتج كمية كبيرة من الطاقة من كمية صغيرة نسبيا من النفايات. يساعد في تقليل الآثار البيئية المرتبطة بالكميات الهائلة التي تذهب إلى مكب النفايات كل يوم. ومع ذلك ، فإن لها أيضا بعض الجوانب السلبية ، مثل تلوث الهواء الناجم عن الانبعاثات أثناء عملية الاحتراق.

2) التحويل إلى غاز

يكمن انتاج الطاقة الكهربائية بتحويل المواد العضوية إلى غازات قابلة للاحتراق ، وهو خليط من أول أكسيد الكربون والهيدروجين ، والذي يمكن بعد ذلك حرقه لتوليد الكهرباء. يمكن تحويل أي نوع من المواد والنفايات العضوية ، بما في ذلك النفايات الصلبة البلدية والنفايات الزراعية والمنتجات الصناعية.  يمكن تقسيم العملية إلى 3 مراحل أساسية :

أولها مثل عملية الحرق وهي إعادة تدوير النفايات وفرزها من المواد الغير الصالحة للحرق ، ثم المرور إلى مرحلة تغويز النفايات عن طريق تسخينها بوجود كمية قليلة ومحدودة من الأكسيجين ، تعتبر هذه المرحلة أكثر كفاءة وتنتج انبعاثات أقل مقارنة بحرق النفايات. أخيرا تأتي مرحلة المعالجة الثانية ، وهي تنظيف الغازات الناتجة قبل استخدامها لتوليد الكهرباء النظيفة ، من خلال الاحتراق في توربين غازي أو محرك احتراق داخلي.

3) الانحلال الحراري

أحد الحلول الممكنة كذلك هو استخدام الانحلال الحراري لعملية تحويل النفايات إلى طاقة كهربائية. الانحلال الحراري هو عملية تحول النفايات إلى وقود سائل أو غاز مثل المثيان عن طريق تسخينها في غياب الأكسجين ، يتم تسخين النفايات في غرفة خالية من الأكسجين ، تتسبب الحرارة في تحلل النفايات مما يؤدي إلى إطلاق غازات ، ثم يتم تبريد وتنظيف هذه الأخيرة من الشوائب للحصول أخيرا على طاقة نظيفة.

4) الهضم اللاهوائي

يعد توليد الكهرباء من النفايات مجالا متناميا لإنتاج الطاقة المتجددة. تعتبر عملية الهضم اللاهوائي من أكثر الطرق شيوعًا ، تبدأ بمرحلة التحلل المائي حيث تبدأ الباكتيريا والكائنات الحية الدقيقة بالتكاثر، ثم هضم وتفكيك النفايات والمواد العضوية المبللة جيدا ، بعد تخمر المخلفات تبدأ البكتيريا بإطلاق غاز الميثان. تنتج هذه العملية هذا الغاز الحيوي الذي يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء.

ما هي النفايات التي يمكن تحويلها إلى طاقة؟

يمكن تحويل عدة أنواع من النفايات إلى طاقة من خلال عمليات متنوعة مثل التغويز والانحلال الحراري و الهضم اللاهوائي كما ذكرنا سابقا. تشمل أنواع النفايات التي يمكن استخدامها ما يلي: النفايات المنزلية ، مثل بقايا الطعام والورق ، وكذلك نفايات المصانع. المواد العضوية مثل الخشب ، مخلفات فلاحية. النفايات الصلبة الناتجة عن محطات معالجة مياه الصرف الصحي والنفايات الطبية، قد تحتاج معالجة للنفايات لتوليد الطاقة إزالة بعض المخلفات إذا كانت غير مناسبة قبل مرورها إلى أي مرحلة.

فوائد توليد الطاقة الكهربائية من النفايات

يعتبر توليد الكهرباء من النفايات أحد أكثر الطرق كفاءة وفعالية من حيث التكلفة لإنتاج الطاقة. لديها مجموعة واسعة من الفوائد بما في ذلك : تقليل الآثار البيئية المرتبطة بدفن النفايات. توفير مصدر وقود متجدد لإنتاج الطاقة والحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

باستخدام النفايات كمصدر مباشر للوقود لإنتاج الكهرباء ، يمكننا تقليل الحاجة إلى مصادر أخرى للطاقة مثل الفحم والغاز والنفط. هذا يعني أنه يمكننا تقليل اعتمادنا على هذه الموارد المحدودة (الوقود الأحفوري) والتطلع إلى حلول متجددة وأكثر استدامة. تحسين كفاءة الطاقة عن طريق استعادة الطاقة التي كانت ستُهدر في مقالب القمامة. لا يفيد هذا البيئة فحسب ، بل يساعد أيضا في الحفاظ على انخفاض التكاليف وهو خبر يفرح الشركات والمستهلكين على حد سواء.

توليد الطاقة الكهربائية من النفايات / الآثار البيئية 

أصبح توليد الطاقة الكهربائية من النفايات وسيلة شائعة لإنتاج الطاقة. هذه الطريقة في إنتاج الطاقة لها تأثيرات بيئية إيجابية وسلبية. الجانب الإيجابي قد تكلمنا عنه في الفقرات السابقة. أما على الجانب السلبي ، يمكن أن تولد المحارق المستخدمة في حرق النفايات ملوثات يومية في الهواء أيضا ، مما يؤدي إلى تلوثه. مثلها مثل محطات توليد الكهرباء الأخرى. إذا فما الفرق في تلك وتلك!

يعتمد التأثير البيئي المباشر لتوليد الطاقة الكهربائية من النفايات على نوع تقنية WTE المستخدمة والموقع المحدد حيث يتم تنفيذ المشروع. إذا تم القيام به بشكل صحيح ، يمكن أن يكون حلاً رائعًا لتقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري والمساعدة في حل بعض مشاكلنا البيئية الأكثر إلحاحًا. ومع ذلك ، إذا تم إجراؤه بشكل غير صحيح أو بدون إشراف مناسب ، فقد يكون له عواقب وخيمة على بيئتنا وعلى المجتمع.

ما مقدار الطاقة التي يمكن توليدها من النفايات؟

تشير التقديرات إلى أنه يمكن توليد حوالي 3 ميغاواط من الطاقة من كل 30.000 طن من النفايات. هذا هو السبب في أن شركات مثل شركة بيئة للطاقة بدأت في التركيز على هذا السوق.

بيئة للطاقة هي شركة تعمل في إمارة الشارقة – الإمارات العربية المتحدة ومتخصصة في إدارة النفايات وإعادة التدوير. لقد نصبوا هدفا فريدا يسمح لهم بتحويل النفايات إلى طاقة قابلة للاستخدام بمعدلات كفاءة عالية تصل إلى 100٪. والوصول للقدرة على تزويد ما يصل إلى 28,000 منزل بالطاقة.