جام جم آنلاين: انرژي بيوگاز (گاززيستي) در حقيقت انرژي حاصل از تخمير فضولات حيواني و باقيمانده‌هاي گياهي و به طور كلي ضايعات آلي است كه در اثر اين فرآيند گازهاي متان (حداكثر 70 درصد) و دي‌اكسيد كربن آزاد مي‌شوند.
از گاز متان آزادشده در اين فرآيند مي‌توان در مناطق روستايي براي تامين برق يا سوخت مصرفي استفاده كرد.

اين پديده حدود 200 سال پيش با مشاهده اين‌كه گازهاي متصاعدشده از باتلاق‌ها و لجنزارها قابل اشتعال هستند، كشف شد. شايد بتوان گفت در ايران نخستين بار شيخ‌بهايي در گرم‌كردن حمام در اصفهان از اين انرژي استفاده كرد.

استفاده از انرژي بيوگاز به صورت متداول امروزي پس از جنگ جهاني دوم مطرح شد و كشورهاي چين، هندوستان، فيليپين، هلند، آلمان و آمريكا از جمله كشورهايي هستند كه در بهره‌گيري از بيوگاز و امكان توسعه و گسترش، آن را مورد تحقيق و بررسي قرار داده‌اند.

در سال‌هاي اخير هدف فناوري بيوگاز از بازيابي انرژي به حفاظت محيط‌زيست تغيير يافته است.

اين پيشرفت در كشورهاي توسعه‌يافته‌اي نظير دانمارك و هلند كه محصولات كشاورزي فراواني دارند، بخوبي قابل مشاهده است.

فرآيند توليد گازهاي زيستي

به طور خلاصه موضوع حيوانات در شرايط بي‌هوازي گازهايي با تركيب اصلي كه اصطلاحا بيوگاز ناميده مي‌شود، توليد مي‌كنند.

اين عمل را مي‌توان در شرايط كنترل شده و در دستگاهي موسوم به دستگاه تخميركننده يا هاضمه (Digester) انجام داد.

در حال حاضر روش متداول در روستاهاي كشور ما سوزاندن فضولات خشك شده است كه البته با اين عمل چيزي جز مقاديري خاكستر كه فقط داراي مقداري املاح معدني (فسفر، پتاس و...) است، به دست نمي‌آيد و مقدار زيادي از نيتروژن و ديگر مواد مغذي آن از بين مي‌رود.

براي استفاده بهينه از انرژي بيوگاز، تاسيسات و تجهيزات خاصي لازم است.

به طور كلي سيستم‌هاي توليد بيوگاز داراي سه قسمت اصلي هستند كه يا روي زمين يا زيرزمين بنا مي‌شوند:

1 ـ حوضچه و كانال ورودي

2 ـ مخزن هضم‌كننده

3 ـ حوضچه و كانال خروجي

به طور كلي مواد آلي را در حوضچه ورودي به نسبت تقريبا مساوي با آب مخلوط مي‌كنند تا رقيق شود، آن‌گاه اين مواد را توسط لوله‌اي به مخزن تخمير انتقال مي‌دهند.

در اين مخزن با انجام فعل و انفعالات شيميايي بي‌هوازي توسط مجموعه‌اي از باكتري‌ها عمليات تخمير و توليد گاز متان انجام مي‌گيرد و گاز حاصله از قسمت بالايي مخزن (انبازه گاز) جمع‌آوري شده و از آنجا به حوضچه و كانال خروجي منتقل مي‌شود.

بقاياي مواد آلي پس از تخمير به عنوان كودي مرغوب در كشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

اولين مرحله ايجاد سيستم بيوگاز احداث مخزن است كه براي اين عمل بايد مطالعات دقيقي روي شرايط خاك و سطح آب زيرزميني انجام شود.

خاك محل مخزن بايد نفوذناپذير بوده و سفره آب زيرزميني آن نقطه در عمق زياد يا داراي حجم كمي باشد، همچنين محل مخزن نبايد نزديك درخت باشد تا نفوذ ريشه‌هاي درخت باعث ترك برداشتن يا شكستن ديواره آن شود.

مهم‌ترين موضوعي كه در توليد بيوگاز مطرح است، تغييرات درجه حرارت طي شبانه‌روز است زيرا باكتري‌هاي بي‌هوازي نسبت به تغييرات درجه حرارت بسيار حساس هستند بنابراين ميزان تغييرات درجه حرارت نبايد از 5 درجه سانتي‌گراد بيشتر باشد. مساله مهم ديگر تغييرات ph است.

در ابتداي راه‌اندازي سيستم ph حالت بازي دارد و بتدريج حالت اسيدي پيدا مي‌كند. تركيب مواد اوليه (نوع مواد و گياهاني كه در تغذيه حيوانات مورد استفاده قرار مي‌گيرد)‌ نيز داراي اهميت زيادي است.

هرقدر مواد اوليه از لحاظ مواد پروتئيني و ديگر مواد مغذي غني‌تر باشد، شروع فعاليت در سيستم سريع‌تر و ميزان گاز توليدي بيشتر مي‌شود.

توليد انرژي پاك

گاز حاصل از فرآيند توليد بيوگاز بي‌رنگ، بي‌بو و در حين سوختن بدون دود است. از انرژي بيوگاز در موارد گوناگوني استفاده مي‌شود.

ايجاد حرارت: يك مترمكعب بيوگاز حدود 6500 ـ5200 كيلوكالري انرژي آزاد مي‌كند و يك مترمكعب بيوگاز براي پخت 3 وعده غذايي يك خانواده 6 نفره كافي است.

سوخت مكمل براي موتورهاي احتراق داخلي: بيوگاز مي‌تواند به عنوان جايگزين مواد سوختي مانند بنزين و گازوئيل در موتورها به كار برود. در عملياتي مانند كشيدن آب از چاه‌ها، در دستگاه‌هاي شاليكوبي، آسياب‌ها و... مي‌توان از اين منابع انرژي در موتورها استفاده كرد.

توليد نيروي برق: از انرژي بيوگاز مانند اغلب انرژي‌ها مي‌توان در توليد الكتريسيته استفاده كرد.

مواد اوليه صنايع شيميايي: بيوگاز داراي حدود 65 درصد متان و 35 درصد دي‌اكسيدكربن است كه اين گازها مي‌تواند به عنوان مواد اوليه در توليد فرآورده‌هاي شيميايي به كار رود.

به عنوان مثال از اين گازها براي ساختن سيليكات‌هاي اكسي، حلال‌هاي مختلف، خنك‌كننده‌ها، حشره‌كش‌ها، دي‌كلرومتان (ماده اوليه براي توليد مواد پاك‌كننده چربي‌ها)‌، مواد با قابليت نفوذ بالا، فيلم‌هاي عكاسي و.... استفاده كرد.

توليد كود اكسي: پس از انجام عمل تخمير و توليد بيوگاز، فضولات باقيمانده به عنوان كود غني و مناسب براي كشاورزي به كار مي‌روند. اين كود برخلاف كودهاي حيواني تازه، فاقد بو بوده و آلودگي محيط ‌زيست را به دنبال ندارد، حجم كمتري اشغال مي‌كند، بذر علف‌هاي هرز و انگل‌هاي جانوري آن از بين مي‌رود و هيچ جاذبه‌اي براي رشد پشه و مگس و ساير آفات ندارد.

كمك به بهداشت محيط‌ زيست: يكي از نكات مثبت ديگر استفاده از اين انرژي به وجود آمدن محيط بهداشتي و سالم، آلوده نشدن آب‌هاي مصرفي و جلوگيري از شيوع بيماري‌هاي انگلي در مكان‌هاي مورد استفاده است.

كمك به حفظ پوشش گياهي: با توليد بيوگاز سوخت مورد نياز انسان تامين شده و ديگر نيازي به قطع درختان و پوشش گياهي نيست. از عواملي كه باعث مي‌شوند استفاده از انرژي بيوگاز زيان‌آور باشد مي‌توان به مواردي همچون كار با سيستم بيوگاز توسط افراد غيرمتخصص و بي‌تجربه و اسيدي‌شدن خاك‌هاي منطقه اشاره كرد كه البته با برنامه‌ريزي در زمان معين و صرف هزينه‌هاي لازم قابل جبران هستند.

دكتر منصور قرباني
عضو هيات علمي دانشگاه شهيد بهشتي