بیوگاز، انرژی از یاد رفته

امروزه گازهای گوناگون و مفیدی برای سوخت، وجود دارند كه بیش از سه نوع آن در جهان استفاده می شود. این سه نوع عبارتند از: گاز مایع (ال.پی.جی) كه مخلوطی از بخش‌های پالایش شده نفت خام از قبیل پروپان، بوتان، پروپیلن و بوتیلن است. این گاز به این دلیل كه به آسانی به مایع تبدیل می شود، از آن برای سوخت سیلندر استفاده می شود. نوع دوم، گاز طبیعی است كه از دو منبع عمده منابع گاز مستقل و گاز همراه (گاز حاصل از تفكیك نفت خام) تامین می شود و نوع سوم بیوگاز است كه با آن بیشتر آشنا می شویم.
درسال های اخیر به دلیل مشكلات ناشی از وابستگی گسترده به نفت و محدودیت منابع تجاری انرژی، به استفاده از بیوگاز بیشتر توجه شده است. بیوگاز بر اثر واكنش های تجزیه ای بی هوازی میكروارگانیسم های زنده در محیطی که مواد آلی وجود دارد، تولید می شود. از این قبیل محیط ها می توان به باتلاق ها و مرداب ها اشاره كرد و گازی كه در این محیط ها تولید می شود، به گاز مرداب معروف است. دلیل نام گذاری این گاز به بیوگاز این است كه بر اثر تجزیه بی هوازی مواد آلی و بیولوژیك به وسیله میكروارگانیسم های زنده تولید می شود. بیوگاز مخلوطی از سه تركیب به نام های متان، دی اكسید كربن و سولفید هیدروژن است. تركیب عمده و قابل اشتعال بیوگاز، متان است كه سهم بیشتر این گاز یعنی ۶۰ تا۷۰ درصد آن را شامل می شود. گاز متان، گازی است بی رنگ و بی بو كه اگر یك فوت مكعب آن بسوزد، ۲۵۲ كیلوكالری انرژی حرارتی تولید می كندکه در قیاس با سایر مواد سوختی، رقم قابل توجهی است. دو تركیب دیگر به ویژه سولفید هیدروژن كه سهم آن ناچیز است، جزء تركیب های سمی هستند. از مزیت های مهم متان به دیگر سوخت ها این است كه هنگام سوختن، گاز سمی و خطرناك منواكسید كربن تولید نمی كند؛ بنابراین از آن می توان به عنوانسوخت ایمن و سالم در محیط خانه استفاده كرد. همان طور كه گفته شد، ۶۰ تا۷۰ درصد بیوگاز را گاز متان تشكیل می دهد، این درصد بالای متان، بیوگاز را به عنوان منبع عالی و ممتاز انرژی های تجدیدپذیر برای جانشینی گاز طبیعی و دیگر سوخت های فسیلی قرار داده است. امروزه از بیوگاز در گرم كردن دیگ های بخار كارخانه ها، موتور ژنراتورها برای تولید برق،گرم كردن خانه ها و پخت و پز استفاده می شود. استفاده از فناوری تولید بیوگاز در ایران، تاکنون کاربرد عمومی نیافته است و در مرحله آزمایشگاهی است؛ درحالی که در کشورهای اروپای غربی، جنوب شرقی آسیا و به ویژه چین و هندوستان این فناوری بسیار قابل توجه است و این كشورها با بهره گیری از این فناوری نیاز خود را به سوخت برطرف كرده اند.
سوئد، یكی از بهترین مصرف كنندگان بیوگاز در صنعت حمل و نقل است و برنامه ریزی شده است تا سال ۲۰۵۰ میلادی ۴۰ درصد از نیاز این كشور در بخش حمل و نقل از طریق بیوگاز تامین شود. براساس این گزارش، هزینه تولید بیوگاز در سوئد از تولید بنزین با صرفه تر است، زیرا تولید یك مترمكعب بیوگاز كه شامل تولید، اصلاح و متراكم سازی است، ۵/۳ تا ۵/۴ كرون سوئد است كه این مقدار، حدود ۷۰ درصد هزینه های جاری بنزین در سوئد است. بررسی ها نشان می دهد درصورت استفاده از بیوگاز در صنعت حمل و نقل، میزان آلاینده دی اكسیدكربن كه سبب افزایش گاز گلخانه ای جهان می شود تا حدود ۶۵ تا ۸۵ درصد كاهش می یابد.
باكتری های ویژه ای واكنش های تجزیه ای و بی هوازی مواد آلی را به منظور تولید بیوگاز انجام می دهند. این گروه باكتری ها قادر به شكستن و تجزیه مواد آلی پیچیده و ساده هستند كه سرانجام به تولید بیوگاز منجرمی شود. این باكتری ها از باكتری های مزوفیل و تا حدودی گرما دوست، هستند و در دمای ۷۵ تا ۱۰۰ درجه فارنهایت می توانند زندگی كنند. تحقیقات نشان می دهد كه بهترین دما برای رشد این گونه باكتری ها ۹۵ درجه فارنهایت است كه در این دما باكتری ها بیشترین فعالیت آنزیمی را برای تجزیه موادآلی و تولید بیوگاز دارند. با توجه به این موضوع در فصل زمستان كه هوا سرد است، تولید بیوگاز در مرداب ها و باتلاق ها متوقف می شود. از شرایط مطلوب دیگر برای تولید بیوگاز، قلیایی بودن (PH=۷-۸) محیط واكنش است.
تجزیه و تبدیل فضولات و مواد گندیده آلی كه می تواند محصول حیوانات اهلی و یا گیاهان باشد، به وسیله باكتری ها در دو مرحله به بیوگاز و بیوماس تبدیل می شود. از بیوگاز استفاده های فراوانی می توان كرد و از بیوماس هم به عنوان كود آلی می توان بهره برد. در مرحله نخست این واكنش بیولوژیك، باكتری های بی هوازی مواد آلی گندیده را به اسید های آلی تبدیل می كنند. در مرحله دوم، گروه دیگری از باكتری ها اسید های آلی به وجود آمده را تجزیه می كنند كه در نتیجه آن بیوگاز كه بخش عمده آن متان است، تولید می شود.
برای تولید بیوگاز در مناطق روستایی و مجتمع های كشاورزی و دامپروری می توان اقدام به ساخت دستگاه بیوگاز كرد كه ساخت آن بسیار آسان و از بخش های زیر تشكیل شده است:
●تانك تخمیر:
تانك تخمیر، بخش اصلی دستگاه بیوگاز است كه معمولاً به شكل استوانه و از جنس آجر و یا بتون ساخته می شود. این تانك را می توان یا به صورت كامل درون زمین و یا بخشی از آن را در روی زمین ساخت. مواد زاید آلی پس از ورود به تانك به مدت یك تا دو ماه در آن نگهداری می شوند. در طول این مدت، مواد زاید آلی درشرایط بی هوازی و براثر فعالیت باكتری ها تجزیه می شوند. نتیجه این تجزیه، تولید بیوگاز و مقداری بیوماس است كه با تخلیه مرتب بیوماس و و اضافه كردن مواد زاید جدید در تمام روزهای سال می تواند ادامه داشته باشد.
● محفظه گاز:
این محفظه به صورت سرپوشی شناور یا ثابت از جنس فلزی یا بتونی در روی بخش فوقانی تانك تخمیر قرار می گیرد. گازهای تولیدی در تانك تخمیر در بخش زیر این سرپوش جمع می شود كه از طریق لوله كشی می توان آن را به نقطه مصرف انتقال داد. نكته مهم در باره این محفظه این است كه از افزایش فشار گاز در این محفظه جلوگیری شود؛ بنابراین با نصب فشار سنج در این محفظه می توان فشار گاز را كنترل كرد. - لوله های ورودی و خروجی: هدف از لوله های ورودی و خروجی در دستگاه بیوگاز، ورود مواد خام و تخلیه بیوماس از تانك تخمیر است. جنس لوله ها را می توان از نوع پلاستیكی یا بتونی انتخاب كرد. در مناطق روستایی هر خانوار می تواند به طور انفرادی یك دستگاه بیوگاز داشته باشد و یا چند خانوار ساكن در كنار هم می توانند به طور اشتراكی یك دستگاه بیوگاز بسازند. براساس محاسبات انجام شده، كود حاصل از سه راس گاو و یا چند راس گوسفند پاسخ گوی تولید گاز مصرفی هر خانوار در طول سال است. كه این میزان تولید گاز، حدود ۵۰۰ لیتر به ازای هر كیلوگرم فضولات تجزیه شده است. بهره برداری و نگهداری از دستگاه بیوگاز به مهارت خاصی نیاز ندارد و هركس به راحتی می تواند از آن استفاده كند. با توجه به موارد یادشده، لزوم برنامه ریزی برای گسترش منابع انرژی غیرنفتی و استفاده از انرژی های نو در كشورمان به خوبی احساس می شود. با انجام مطالعات و تحقیقات و مشاركت در ساخت دستگاه های بیوگاز در مناطق روستایی می توان در مصرف سوخت های نفتی به شدت صرفه جویی كرد.
در یك نتیجه گیری كلی استفاده از بیوگاز در زندگی روزمره می تواند فایده های زیر را به دنبال داشته باشد:
- بیوگاز به عنوان یك منبع انرژی محلی و تجدید شونده؛
- بهبود وضعیت ایمنی صنعتی و خانگی، همچنین سودآور بودن آن؛
- بهبود وضعیت كیفیت هوا و كاهش بوهای نامطبوع؛
- كاهش انتشارگازهای گلخانه ای دشمن لایه ازون؛
- رشد اقتصادی و تضمین منبع انرژی؛
- جمع آوری مواد زاید و حیوانی در یك نقطه و جلوگیری از پراكندگی آنها در محیط اطراف؛
- استفاده از بیوماس تولیدی به عنوان كود سالم و مطمئن در كشاورزی

تهیه و تدوین: آقای حمید طحان
روابط عمومی شركت گاز استان سمنان

منبع : شرکت ملی گاز ایران