بیوگاز

رفع مشکل دامداریها بوسیله بیوگاز:

تاریخچه بیوگاز
در طی قرن دهم قبل از میلاد مسیح در آشور 1 و در قرن شانزدهم در ایران از بیوگاز برای گرم کردن آب جهت حمام و شستشوی بدن استفاده م ی شد. در سال 1776 میلادی الکساندر ولتا 2 نتیجه گرفت که بین مقدار مواد آ لی فساد پذیر و میزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقیمی وجود دارد . در سال 1859 اولین واحد تخمیر بیهوازی در بمبئی هند ساخته شد و در سال 1860 میلادی اولین واحد استفاده شده برای تصفیه مواد جامد فاضلاب بوسیله شخصی بنام اچ موراس 3 بکار گرفته شد. در اروپا برخی واحده ای بیوگاز بیشتر از 20 سال است که مشغول به کار هستند و در حال حاضر بیش از 600 واحد هاضم در اروپا مشغول بکار می باشند و تنها در کشور آلمان در حدود 250 واحد بیوگاز طی پنج سال گذشته نصب شده است . از نیمه اول قرن بیستم در بسیاری از کشورها ساخت دستگاههای تولید کنند ه بیوگاز و استفاده از گاز حاصله آن بمنظور پخت و پز، تأمین روشنایی و بکار انداختن موتورهای احتراقی وسایل نقلیه بسرعت توسعه یافت و در این بین کشورهای چین و هند بیش از سایر کشورهای دیگر به ساخت و بهره برداری از دستگاههای تولید کننده بیوگاز پرداخته اند 4. بیش از نیم قرن پیش در تصفیه خانه های فاضلابهای شهری در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمیر مواد بیولوژیکی مطرح بود اما استفاده از بیوگاز بصورت متداول از جنگ جهانی دوم به بعد مطرح شد و در ده سال اخیر بعلت کمبود انرژی و افزایش قیمت آن در کشورهای وارد کننده مواد سوختی مورد توجه خاص قرار گرفته است.
در ایران قدمت استفاده از بیوگاز به سه قرن قبل برم ی گردد. متأسفانه تولید بیوگاز غیر از احتمالاتی که به استفاده از سوخت متان در حمام شیخ به ایی اصفهان نسبت داده اند، سابقه دیگری از آن وجود ندارد 5 -1 کشور آشور در شمال عراق کنونی قرار داشت.
2. Alessandro Volta
3.Mouras
4 هند و چین در دهه 1930 میلادی بطور وسیع به ساخت دستگاههای بیوگاز مبادرت کردند
5 شیخ بهایی از خاصیت سوختی گاز باتلاقها یا گاز حاصله از فاضلابها اطلاع داشته و چنین بنظر می رسد که حمام معروف شیخ بهایی
در اصفهان با استفاده از انرژی بیوگاز گرم می شد. لیکن در سالهای اخیر برخی سازمانها و ارگانهای دولتی فعالیتهایی را در این زمینه آغاز نموده و تا حدود زیادی پیشرفت داشته¬اند و اهمیت این فناوری در ابعاد مختلف بهداشتی، اجتماعی و اقتصادی مورد بحث قرار گرفته و بخشی از برنامه¬های توسعه کشور نیز مباحثی را در چارچوب انرژی در برگرفته اند. اولین هاضم تولید متان بصورت نوین در سال 1354 در روستای نیاز آباد لرستان ساخته شد و در سال 1361 یک واحد سه مترمکعبی در دانشگاه صنعتی شریف مورد مطالعه قرار گرفت و در سالهای 1361 تا 1365 مرکز تحقیقات انرژی¬های نو در سازمان انرژی اتمی پژوهشهای ویژه¬ای را در این زمینه به انجام رساند که از جمله می توان به احداث 10 واحد بیوگاز در استانهای سیستان و بلوچستان، ایلام و کردستان اشاره نمود. در دهه 1360 وزارت جهاد سازندگی نیز در این راه اقداماتی صورت داد و ابتدا در سال 1363 یک واحد آزمایشی در حیدر آباد کرج ساخته شد و سپس در سال 1364 یک نمونه واقعی در یکی از روستاههای شهر گرگا ن احداث گردید؛ در ضمن جهاد کشاورزی 40 هاضم دیگر در مناطق مختلف کشور ساخت که 18 واحد آن به مرحله گازدهی رسید. آنچه مسلم می¬باشد این است که باید تکیه بر تجربیات سایر کشورها ، با توجه به امکانات طبیعی و شرایط اقلیمی صورت گیرد.

امروزه گازهای گوناگون و مفیدی برای سوخت، وجود دارند که بیش از سه نوع آن در جهان استفاده می شود. این سه نوع عبارتند از:
• گاز مایع (ال.پی.جی)
که مخلوطی از بخش‌های پالایش شده نفت خام از قبیل پروپان، بوتان، پروپیلن و بوتیلن است. این گاز به این دلیل که به آسانی به مایع تبدیل می شود، از آن برای سوخت سیلندر استفاده می شود.
•گاز طبیعی
که از دو منبع عمده منابع گاز مستقل و گاز همراه (گاز حاصل از تفکیک نفت خام) تامین می شود
•بیوگاز
بطور خلاصه بیوگاز عبارت است از گازهایی که در اثر تخمیر فضولات گیاهی و جانوری دور از اکسیژن و در اثر فعالیت باکتریهای بی هوازی تولید می گردد که حدود % 60 از آن را متان (CH4) وقتی که مواد آلی پوسیده یا تجزیه می‌شوند، ترکیبی از دی اکسید کربن و متان تولید می‌کنند. این گاز‌ها بیوگاز نام دارند که می‌توانند به مصارف گوناگونی برسند.
بیوگاز گاهی وقت‌ها انرژی کاملا سبز نامیده می‌شود زیرا منبع ارزشمند انرژی در نواحی روستایی است. بیوگاز منبع انرژی تجدید شدنی را که تمیز و براحتی قابل کنترل است فراهم می‌کند و با توجه به اینکه نیاز به نیروی انسانی کمی دارد براحتی می‌تواند جایگزین هیزم یا سوخت‌های فسیلی بشود.
بیوگاز از چه چیزی ساخته می‌شود؟
بیوگاز از مواد آلی ساخته می‌شود. در واقع فرآیند تخمیر طبیعی موادی همچون مواد زیر است که بیوگاز را تولید می‌کند:
ضایعات مزرعه (کود و فضولات حیوانی، مواد گیاهی فاضلاب انسانی بیومس) بیومس سوخت به دست آمده از موجودات گیاهی و حیوانی است که برای نمونه می‌توان چوب را مثال زد
چطور بیوگاز تولید می‌شود؟
هضم بی‌هوازی، تجزیه بیولوژیکی مواد آلی در غیاب اکسیژن است که نتیجه این فرایند تولید بیوگاز و مواد تثبیت شده می‌باشد. بارزترین نمونه این فرآیند در لندفیل هاست. از طرف دیگر هاضم های مخزنی نیز به علت سرعت هضم مواد عالی در برابر لندفیل ها بشدت مورد توجه قرار گرفته اند. بیوگاز تولیدی به خاطر داشتن گاز درصد بالایی از متان دارای ارزش حرارتی متوسطی بوده و می‌تواند برای مصارف خانگی و صنعتی بکار رود. فضولات دامی و پسماندهای کشتارگاهی، زائدات کشاورزی، پسماندها و پسابهای صنایع غذایی، فاضلاب و پسماندهای فسادپذیر شهری از جمله مواردی است در فرایند هضم بیهوازی برای تولید بیوگاز بکار میروند
بیوگاز در مخازن بزرگی که هاضم نام دارند تولید می‌شود. انواع زیادی از هاضم‌ها وجود دارند اما همه‌شان در این مشترکند که باید بی‌هوازی و یا بدون حضور اکسیژن کار کنند. در واقع عملکرد باکتری‌های بی‌هوازی است که بیوگاز را تولید می‌کند باکتری‌های بی‌هوازی باکتری‌هایی هستند که در عدم حضور اکسیژن زندگی می‌کنند
سه نوع اصلی از هاضم‌ها عبارتند از:
با گنبد ثابت-ساخت این هاضم‌ها از زیر زمین آغاز می‌شود. ماده آلی آبکی داخل مخزن تعادل ریخته شده و بیوگاز را تولید می‌کند. گاز بعدا در یک ساختمان آجری که در روی زمین قرار می‌گیرد جمع آوری می‌شود. بهتر است که مخزن آجری دقیقا روی مواد در حال فساد ایجاد شود.
با گنبد شناور-این نوع هاضم هم از زیر زمین شروع می‌شود. یک گنبد فلزی در بالای ماده آبگون شناور است و همچنان که هاضم پر از گاز می‌شود بالا‌تر و بالا‌تر می‌رود.
بالن- این نوع هاضم بیوگاز اساسا شبیه یک کیسه بزرگ است. کف کیسه شامل مواد است و بالای آن از گاز پر شده است. با تولید بیوگاز بالن باد می‌کند.
تمام هاضم‌های بیوگاز برای عملکرد مطلوب احتیاج به آب دارند. فناوری مورد استفاده به صورت کلی به دو بخش تقسیم می‌شود:
هاضم‌های پر و خالی – برای تولید گاز زیاد استفاده شده و به یکباره مواد آلی زیادی را در خود جای می‌دهند.
هاضم‌های با جریان مستمر – برای تولید گاز کمتر ارجح شمرده می‌شوند و به ویژه برای هتل‌ها و مکان‌های کوچک تجاری مفیدند. این هاضم‌ها به گونه‌ای طرح و اجرا می‌شوند که هر روز مقداری ماده آلی درشان ریخته و برداشت گردد.
کجا‌ها می‌توان از بیوگاز استفاده کرد؟
بیوگاز می‌تواند در مصارف زیر استفاده شود:
روشنایی خانه‌ها و ساختمان‌ها
آشپزی
به راه¬اندازی ژنراتور‌ها و تولید برق
موتورهای احتراقی تولید نیرو
تولید بیوگاز موجب استفاده خوب از ضایعات شده و می‌تواند موجبات ارتقا سطح بهداشت را فراهم آورد. این کار با ایجاد انرژی قابل دسترس در کشورهای در حال توسعه مهیا می‌گردد. در امریکا مزرعه داران و کشاورزان تولید بیوگاز را راهی می‌بینند که موجبات استفاده فراوان از ضایعات گیاهی و حیوانی را فراهم می‌نماید. ورمونت جایی است که در آن از فضولات حیوانی برق تولید می‌شود و برق اضافی به همسایه‌هایی که در مجاورت آن قرار دارند فروخته می‌شود.
یوگاز به گازهای تولید شده در اثر تخمیر و تجزیه بیهوازی مواد آلی بوسیله باکتریهای بیهوازی بویژه متان زا که در یک محفظه تخمیر بوجود م ی آیند، اطلاق می شود . بیوگاز سوخت تمیزی است که ایجاد آلودگی زیست محیطی نمی کند؛ در ضمن خط ر انفجار بیوگاز کم است و با توجه به وجود گاز دی اکسید کربن در مخلوط بیوگاز،بعنوان یک ضد آتش عمل می نماید. افزایش دی اکسید کربن ارزش حرارتی و قابلیت اشتعال آنرا . افزایش به شدت کاهش می دهد. لذا با استفاده از فیلترهایی جهت جداسازی دی اکسید کربن میزان ارزش حرارتی بیوگاز را فزایش می دهند. این مخلوط گازی که از تخمیر مواد زاید آلی در شرایط بیهوازی حاصل می شود دارای 60 تا 70 درصد متان و 30 تا40 درصد دی اکسید کربن و مقادیر ناچیزی از گازهای دیگر مانند هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن، منواکسید کربن و سولفید هیدروژن است و همانطور که مشخص است قسمت اعظم این گاز از متان و دی اکسید کربن تشکیل شده است ولی در عین حال نسبت ترکیبات مختلف آن بستگی به نوع مواد اولیه و نیز تا حدودی بمیزان حرارت محیط و زمان توقف مواد در مخزن تخمیر دارد . بیوگاز منبع با ارزشی از انرژی است که اغلب به هدر می¬رود. اگر متان با ایمنی کامل جمع آوری شود و بدرستی ذخیره گردد، می¬تواند منبع مهمی از انرژی باشد. از این گاز می¬توان بعنوان یک حامل انرژی مستقیماً در تأمین انرژی حرارتی و روشنایی ساختمانها استفاده نمود یا اینکه جهت تولید برق در ژنراتورهای گازی آنرا بکار برد.
دستگاه بیوگاز واحدی است که در آن مواد اولیه هضم می¬شوند و بیوگاز تولید و ذخیره می¬گردد. بطور کلی ساختمان دستگاه بیوگاز از دو قسمت محفظه تخمیر 1 و محفظه گاز 2 تشکیل شده است که محفظه تخمیر برای نگهداری مواد اولیه بر اساس ظرفیت دستگاه و مقدار مواد اولیه ساخته م ی شود و محفظه گاز مخزنی است که جهت نگهداری گاز از آن استفاده می¬شود. تفاوت عمده دستگاههای بیوگاز در نحوه قرار گرفتن دستگاه و نحوه استفاده از آن است.
بیوگاز با یک شعله آبی رنگ می¬سوزد و وقتی با نسبت حجمی 1 به 20 (یک حجم بیوگاز و 20 حجم هوا) با هوا مخلوط می¬شود، بشدت قابل اشتعال بو ده و بعنوان سوختی که هر فوت مکعب آن دارای ارزش حرارتی 600BTU (British thermal unit) (151تا1975) کیلوکالری می¬باشد، می¬تواند به منظور ایجاد حرارت، روشنایی و نیز پخت و پز مورد استفاده قرار گیرد. ارزش حرارتی بیوگاز به درصد گاز متان تولید شده بستگی دارد که آن هم با کیفیت مواد آلی وارد شده به تانک تخمیر دستگاه بیوگاز ارتباط مستقیم دارد و هر چه میزان متان تولیدی بیشتر باشد، در نتیجه قابلیت سوخت گاز بیشتر می¬شود. در صورتی که مقدار دی اکسید کربن در بیوگاز بیشتر از 50 درصد باشد، بیوگاز قابل احتراق نیست. این مطلب بیانگر این واقعیت است که روزانه مقادیر قابل توجهی از انرژی نهفته در مواد آلی بدون هیچ گونه استفاده¬ای به هدر می¬رود. لذا با اجرای فراگیر طرح بیوگاز با عنوان گامی نو در صنایع بازیافت می¬توان با صرف هزینه¬های اندک به نتایج قابل توجهی دست یافت، بنابراین در مناطق دوردست و صعب¬العبوری که دسترسی به سیستمهای گاز رسانی امکان¬پذیر نمی¬باشد، می¬توان بیوگاز را بعنوان یک منبع سوختی مهم مورد استفاده قرار داد. از میان انواع دستگاههای بیوگاز دو نوع زیر در کشورهای صنعتی و در حال توسعه کاربردهای بیشتری دارد که عبارتند از:
1.دستگاههای بیوگاز با مخزن شناور گاز که در گذشته عمدتاً در هندوستان ساخته می¬شدند و به نوع هندی معروف هستند. در این دستگاهها مخزن گاز بطور مستقیم درون پساب مخزن هاضم شناور است. این دستگاهها معمولاً برای هضم فضولات دامی و انسانی که روزانه به درون دستگاه هاضم وارد می گردند، ساخته می¬شوند و نحوه کار با این نوع دستگاهها ساده است.
2.دستگاههای با مخزن گنبدی ثابت 2 به نوع چینی معروف هستند و گاز در آنها در بالاترین قسمت مخزن هاضم جمع می¬گردد. زمانی که تولید گاز آغاز می¬گردد، پساپ موجود در مخزن هاضم به سوی حوضچه خروجی جابجا می¬شود و هر چه میزان گاز تولیدی بیشتر شود، فشار آن در مخزن افزایش می¬یابد.

نمایی از یک دستگاه تولیدکننده بیوگاز
دستگاههای بیوگاز را می¬توان بر اساس حجم و اندازه آنها به صنعتی و خانگی نیز تقسیم نمود. سیستمهای خانگی بیشتر در کشورهای جهان سوم متداول شده¬اند در حالی که کشورهای صنعتی سیستمهای تجاری و صنعتی را بیشتر مورد توجه قرار داده¬اند. هر یک از این دو مدل دستگاه بیوگاز با توجه به شرایط اقلیمی، اقتضا امکانات مالی و منطقه-ای قابلیت کاربرد در مناطق مختلف را دارند. دستگاههای بیوگاز مدل چینی بدلیل سادگی ساختمان و عدم نیاز به وسایل در ایران نسبت به مدل هندی برای روستاههای ما در اولویت بیشتری قرار دارد. در اکثر کشورها تحقیقات گسترده¬ای در زمینه کاربرد بیوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بیوگاز چشم¬انداز بسیار روشنی را در آینده برای بخش انرژی ترسیم می¬نماید. بیوگاز بعنوان گزینه مناسب بمنظور استفاده در موتورهای احتراق داخلی، پیلهای سوختی، موتورهای گازی، ژنراتورها و… از پتانسیل بسیار مناسبی برخوردار است.
تشریح واکنش تولید بیوگاز
منابع زیست توده حاوی ترکیبات آلی با مولکول های درشت زنجیر می باشد که در طی فرآیندهای هضم (دفن در زمین، داخل مخازن مخصوص و یا رها شده در طبیعت)، مولکولهای مذکور شکسته شده و به مولکولهای ساده تر تبدیل می گردند. حاصل نهایی این فرآیند گازی است قابل اشتعال، که بیوگاز نام دارد. به بیوگاز، گاز مرداب نیز گفته می شود. این گاز شامل دو جزء عمده متان( و اندکی سایر هیدروکربورها) و دی اکسیدکربن به همراه مقادیر جزئی ناخالصی نظیر H2S، بخارآب، N2 و … می باشد. این مخلوط گازی دارای ارزش حرارتی ٢۵- ١۵ مگاژول به ازاء هر مترمکعب بوده (۴٠ تا ٧٠ درصد ارزش حرارتی گاز طبیعی) و در صورت تبدیل به برق با استفاده از موتورهای بیوگازسوز موجود میتوان ٢.٢–۵.١ کیلووات ساعت برق از هر متر مکعب آن به دست آورد (از هر متر مکعب گاز طبیعی ٣ کیلووات ساعت برق حاصل می شود). این گاز بوی ‏قابل تشخیص مانند تخم مرغ گندیده دارد و از هوا سبک تر می باشد

واکنشهای هضم در دستگاه بیوگاز مشتمل بر یک سری فرایندهای شیمیایی و بیولوژیکی است که در غیاب اکسیژن و در حضور ارگانیسمهای بیهوازی، آب و دمای 35 الی 70 درجه سانتیگراد، گازی تولید می شود که بخش عمده ای از آن مخلوطی از گازها ی متان و دی اکسید کربن است. در دستگاههای بیوگاز واکنشهای تخمیر شامل یک سری فعل و انفعالات شیمیایی بهم پیوسته می باشد که در عین مجزا بودن، ارتباط تنگاتنگی با یکدیگر دارند. اصول هضم شامل مراحل زیر می¬باشد که هر مرحله توسط گروه خاصی از ارگانیسمها انجام می¬گیرد:
در مرحله اول مرحله مواد آلی پیچیده مانند کربوهیدراتها، چربیها و پروتینها توسط باکتریهای اسیدساز به مواد آلی ساده مانند قندهای ساده، اسیدهای چرب و اسیدهای آمینه تبدیل می¬شوند. این باکتریها مواد پیچیده آلی را به اسیدهای چرب فرار تجزیه نموده و علاوه بر اسید استیک و اسید پروپیونیک مقداری آمونیاک و گاز کربنیک نیز تولید می¬شود.
در مرحله دوم باکتریهای اسید ساز (اسید لاکتیک، اسید پروپیونیک، اسید استیک و اسید بوتیریک )، مواد آلی مرکب را به اسیدهای فرار تبدیل می کنند. پروتینها در ابتدا به اسیدهای آمینه و سپس به اسیدهای فرار شکسته می شوند، کربوهیدراتها در ابتدا به قندهای ساده و سپس به اسیدهای چرب فرار تبدیل شده می¬شوند و اسیدهای چرب به اسیدهای چرب فرار تغییر می¬یابند. در ضمن مواد دیگری همانند هیدروژن، دی اکسید کربن، سولفید هیدروژن، اتانول و مقادیر بسیار جزیی از گازهای متان، ازت و آمونیاک در این مرحله بوسیله باکتریهای اسید ساز تولید و آزاد می¬شوند.
در مرحله سوم باکتریهای متان¬زا، اسیدهای تولید شده در مرحله قبلی را به متان و دی اکسید کربن تجزیه می¬کنند. این گروه، مرکب از تعداد معدودی از باکتریها هستند که رشد و تکثیر آنها به کندی صورت گرفته و نسبت به محیط خود بسیار حساس است. در دستگاه هاضم که بطور صحیح عمل می¬کند، تعادل این دو گروه از باکتریها باید چنان باشد که متان¬سازها فقط اسیدهایی است که اسیدسازها تولید می¬کنند، به مصرف برسانند. برخی دیگر از انواع باکتریها نیز هیدروژن و دی اکسید کربن را جهت تولید متان به مصرف می¬رسانند. در حقیقت در این مرحله است که فعل و انفعالات اصلی متان¬زدایی را شامل می¬شود.
در یک دستگاه در حال تعادل، متان سازها اسیدهایی را که اسیدساز تولید می¬کنند، به مصرف می¬رسانند. هنگامی که اسیدسازها فعالیت بیشتری نسبت به متان سازها داشته باشند PH محلول کاهش یافته و جلوی رشد باکتریهای متان ساز گرفته می¬شود تا سرانجام عمل هضم متوقف گردد.
گوارش بیهوازی می تواند برای مواد مایع مانند فاضلابها یا برای مواد جامد مانند فضولات دامی و بقایای گیاهی انجام شود. در هر دو حالت وجود رطوبت کافی و مناسب برای انجام واکنشها الزامی است.
فرایند هضم در راکتورهایی به نام هاضم صورت می¬گیرد. دستگاههای بیوگاز را از لحاظ عملکردی به دو دسته پیوسته و ناپیوسته تقسیم می¬کنند که در مدل پیوسته ورود مواد هر روز و خروج آنها نیز به ازای میزان فضولات ورودی همزمان انجام می¬شود اما در مدل ناپیوسته کل مخزن تخمیر در یک زمان پر و در زمان دیگری بطور کامل تخلیه می شود.
سلامتی محیط میکروبها برای ایجاد بیوگاز بستگی به فاکتورهای متعددی دارد که همواره باید مورد توجه قرار گیرد که مهمترین آنها بشرح ذیل می¬باشند:
. فرایند هضم بی هوازی
هضم بی‌هوازی متشکل از چندین مرحله متوالی واکنش‌های شیمیایی و بیوشیمیایی است. در این فرایند تجزیه مواد آلی بدین ترتیب است که طی چهار مرحله به موارد ریزتر و نهایتاً به شکل بیوگاز به همراه مواد تجزیه‌شده از سیستم خارج می‌شود. این جهار مرحله عبارتند از:
• هیدرولیز
• اسیدسازی
• استات سازی
• متان سازی

هیدرولیز
در این فاز ترکیبات پیچیده‌ای مانند کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و لیپید ها به شکل حل‌شدنی تبدیل و به منومرهای ساده هیدرولیز می‌شود. محصولات هیدرولیز شامل گلوکز، آمینواسیدها، اسیدهای چرب، و … میباشد. هیدرولیز یک مرحله محدودکننده‌ی سرعت فاز اسیدسازی است.لذابا افزایش سرعت این مرحله میتوان سرعت اسیدسازی را افزایش داد.
اسیدسازی
در این فاز باکتری‌های اسیدساز مونومرهای ساده محصول فاز اول را به اسیدهای چرب فرار و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کنند. پروپیونیک اسید، بوتیریک اسید و استیک اسید و الکل از محصولات باکتری های اسیدساز هستند.
استات سازی
در این مرحله اسیدهای چرب فرار به استیک اسید، دی اکسید کربن و هیدروژن تبدیل می شوند.
متان سازی
باکتری‌های متان ساز استیک اسید و هیدروژن تولیدی از مراحل قبل را به متان تبدیل می‌کنند. این فاز آخرین مرحله در تجزیه مواد الی به شکل بی‌هوازی می‌باشد.

مزایای تولید بیوگاز
فاقد آلودگی زیست محیطی بوده و بدون دود و بو می سوزد.
کمیت و کیفیت نیتروژن موجود در کود حاصل از تأسیسات بیوگاز به مراتب بهتر و غنی¬تر از کودی است که از شیوه¬های متداول از مواد گیاهی بدست می¬آید.
از نظر اقتصادی پساپ حاصل از مخازن هاضم می¬تواند جایگزین مناسبی برای کودهای شیمیایی باشد؛ بعلاوه نیتروژن موجود در کود حاصل از فرایند بیوگاز عاری از بوهای زننده است. در ضمن موجب بهبود خاک و افزایش محصولات کشاورزی نیز می¬گردد.
این گاز احتیاجات سوختی و روشنایی خانوارها را تأمین می¬نماید. در ضمن علاوه بر حفاظت از محیط¬زیست، موجب صرفه جویی در وقت افراد خانواده جهت تأمین مواد سوختنی نیز می¬شود.
جایگزین بسیار مناسبی برای سوختهای انرژی¬زا محسوب میشود و همواره در دسترس بوده و نیز اقلیم تأثیر چندانی در کاربری آن ندارد.
یکی از مزایای استفاده از بیوگاز، پایین بودن میزان آلودگی حاصل از سوختن آن در مقایسه با سایر سوختهای فسیلی م¬یباشد.
تأسیسات بیوگاز موجب حفظ مراتع و جنگلها و صرفه¬جویی در استفاده از سوختهایی همانند چوب، زغال سنگ یا نفت می¬شود و معمولاً فضولات حیوانی و گیاهی که خطرات جدی را برای سلامتی بشر بهمراه دارد، به کودهای آلی تبدیل می¬کنند.
بیوگاز یک منبع سوختی جدیدی جهت مکانیزه کردن کشاورزی و صنایع روستایی محسوب می¬شود.
تولید بیوگاز از زباله¬های شهری و کاربرد آن
امروزه با رشد جوامع بشری، توسعه شهرنشینی و پیدایش کلان شهرها، نیاز انسانها به مواد مصرفی روز به روز بیشتر می شود و زیاد شدن مواد مصرفی موجب افزایش زباله¬ها می¬گردد. وجود زباله¬های شهری علاوه بر مشکلات شهری، تهدیدات جدی را برای محیط زیست بهمراه دارد. در حال حاضر وجود زباله¬ها در کلان شهرهای کشور از معضلات عمده شهرداریها محسوب می¬شود. در ضمن دفن غیراصولی زباله¬ها در کشور تولید شرابه های سمی را بهمراه دارد که احتمال نفوذ و آلوده نمودن آبهای زیر زمینی و نیز تولید گازهای گلخانه¬ای از محل دفن زباله¬ها از خطرات بزرگ زیست محیطی است که در صورت حل نکردن این معضل، خسارات جبران¬ناپذیری را در برخواهد داشت و کنترل آن هزینه-های زیادی را می¬طلبد. اما از طرفی جمع¬آوری صحیح زباله¬ها و دفن اصولی آنها علاوه بر کنترل آلودگیهای ناشی از زباله¬ها و کاهش گازهای گلخانه¬ای در راستای اهداف پروتکل کیوتو، پتانسیل بسیار مناسبی از انرژی را بهمراه دارد که از آن در صنعت و تولید انرژی الکتریکی می¬توان استفاده نمود و گامی مثبت در جهت رسیدن به صنعت سبز و توسعه پایدار می¬باشد.
سالیانه از هر تن زباله شهری مقادیر فراوانی گاز قابل استحصال خواهد بود و افزایش این مقدار با طراحی و مدیریت صحیح محل دفن زباله ها امکان پذیر است. احتراق گاز قابل استحصال از دفنگاههای زباله¬ها دارای آلودگی کمی است و چون دمای شعله این گاز پایین است، علاوه بر آلودگی پایین میزان احتراق آن در حدود 60 تا 70 درصد کمتر از احتراق گاز طبیعی خواهد بود. با توجه به این مسئله که گازهای حاصل از مراکز دفن زباله جزء سوختهای تجدیدپذیر به حساب می¬آید، لذا صاحبان این مراکز می¬توانند از معافیتهای مالیاتی استفاده فراوانی کنند و این امر باعث ایجاد انگیزه بیشتر برای استفاده از این انرژی می¬شود.
طی سالیان اخیر د ر بسیاری از کشورها تکنولوژی بیوگاز بسیار مورد توجه قرار گرفته است و از گاز حاصل از دفنگاههای زباله برای تولید الکتریسیته استفاده می¬کنند. گروهی از کشورها پا را از این مرحله نیز فراتر گذاشته و بدنبال آن هستند که از گاز حاصل از مراکز دفن زباله در تکنولوژی پیل سوختی استفاده نمایند تا بدین وسیله ارزش افزوده محصول تولیدی را بالاتر برند. بخشهای دولتی و خصوصی امتیاز این فناوری را بعنوان یک منبع انرژی مقرون به صرفه با قابلیتهای متعدد تشخیص داده¬اند. بالا بودن بازده کلی این فناوری در مقایسه با تولید برق و حرارت بصورت مجزا نشان می¬دهد که تولید همزمان حرارت و برق باعث کاهش چشمگیری در میزان انتشار دی اکسید کربن و افزایش راندمان سوخت می گردد.
بر اساس آنالیز زباله¬های شهرهای مختلف کشور، امکان استحصال حجم قابل توجهی بیوگاز که از زباله¬های شهری بدست می¬آید، وجود دارد و با استفاد ه از یک سری روشهایی می¬توان حجم گاز تولیدی از مراکز دفن زباله را افزایش داد. نظر به کمیت و کیفیت زباله های شهری، قابلیت تولید برق بیوگازی در کشور بالا می¬باشد؛ بنابراین با برنامه ریزی منظم و منسجم می¬توان میزان قابل توجهی برق بیوگازی در کشور تولید نمود. با وجود پتانسیل سنجی موجود در سطح کشور در هیچ یک از مراکز دفن زباله کشور، از گاز حاصله از زباله¬ها استفاده صنعتی نشده است و تنها در سه شهر شیراز، مشهد و اصفهان به جمع آوری قسمتی از این گاز اقدام شده است.
نتیجه گیری
تکنولوژی بیوگاز از نقطه نظر اقتصادی قابل قبول است و بر اساس یک روند طبیعی، این گاز بدون صرف هیچ هزینه¬ای تولید می¬گردد. اما کنترل، بهینه¬سازی و بهره¬برداری از این گاز متضمن صرف هزینه می¬باشد.
استفاده از بیوگاز علاوه بر سالم¬سازی محیط زیست و تهیه کود غنی و تولید گاز سوختی، از نقطه نظر اقتصادی دارای اهمیت بسیار زیادی است. تولید انرژی الکتریکی حاصل از سوخت بیوگاز بسیار اقتصادی تر از سوزاندن مستقیم این گاز است. پایین بودن قیمت سوختهای فسیلی، افزایش تقاضای انرژی، آلودگیهای زیست محیطی و ….، موجب گردیده است تا بیوانرژی از لحاظ اقتصادی بسیار مورد توجه قرار گیرد.
با ساخت و توسعه نیروگاههای بیوگاز علاوه بر تأمین بخشی از انرژی مورد نیاز کشور، می¬توان گامی موثر در زمینه بحران عظیم ناشی از زباله¬های شهری و کاهش انتشار آلایندههای زیست محیطی برداشت که دارای اثرات اقتصادی و اجتماعی چشمگیری خواهد بود.
استفاده از منابع زیست توده در ظرفیتهای بزرگ و در زمانهای کاری زیاد مقرون به صرفه می باشد و اعطای وامهای کم بهره در این زمینه می¬تواند بسیار موثر باشد. با احداث نیروگاههای بیوگاز ضمن جمع آوری و کنترل آلایندههای زیست محیطی و کمک به حفظ بهداشت و سلامت عمومی جامعه میتوان بخشی از انرژی الکتریکی و حرارتی مورد نیاز را تأمین نمود.