إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي: 3 طرق أساسية لصناعة مستدامة

يمثل إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي طفرة في الحلول التقنية والبيئية من خلال 3 طرق أساسية تجمع بين الإدارة المستدامة للنفايات وتوليد طاقة تضاهي الغاز الأحفوري في كفاءتها، مع تميزها بصمة كربونية منخفضة أو معدومة.

يتناول هذا المقال عمليات إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي و تحول النفايات إلى طاقة نظيفة، مستعرضاً أبعادها الاقتصادية والاجتماعية، وأهم تطبيقاتها الحيوية في واقعنا المعاصر.

جدول المحتويات

إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي

الغاز الحيوي (Biogas) هو مزيج من الغازات التي تنتج عن تحلل المواد العضوية (مثل فضلات الطعام، المخلفات الزراعية، وروث الحيوانات) بواسطة البكتيريا في بيئة خالية من الأكسجين وتسمى هذه العملية “التخمّر اللاهوائي”، وهي عملية طبيعية تحدث في أماكن مثل المستنقعات أو داخل أمعاء الحيوانات، ولكن يتم تنفيذها صناعياً داخل “هاضمات” لإنتاج طاقة نظيفة.

مراحل إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي

تمر عملية إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي بخطوات تقنية دقيقة لضمان نقاء الغاز وكفاءته:

1. التحلل اللاهوائي (Digestion)

يتم وضع النفايات العضوية في “هاضمات” مغلقة بمعزل عن الأكسجين. تقوم البكتيريا بتفكيك المادة العضوية لإنتاج الغاز الحيوي الخام.

2. التنقية الأولية (Pre-treatment)

قبل البدء بعملية الترقية،لـ إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي يجب إزالة الملوثات التي قد تسبب تآكل الأجهزة، وأهمها:

إزالة الرطوبة: عبر التبريد والتكثيف.
إزالة كبريتيد الهيدروجين ( $H_2S$ ): وهو غاز سام ومسبب للتآكل، يُزال عادةً عبر فلاتر الكربون المنشط أو العمليات الكيميائية.

3. عملية الترقية (Upgrading) – فصل الميثان عن ثاني أكسيد الكربون

هذه هي الخطوة الجوهرية، لعملية إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي وهناك عدة تقنيات عالمية متبعة فيها:

الامتصاص بتبديل الضغط (PSA): تعتمد على قدرة بعض المواد الصلبة على امتزاز $CO_2$ تحت ضغط عالٍ وتمرير الميثان.
غسيل المياه (Water Scrubbing): استغلال حقيقة أن $CO_2$ يذوب في الماء أكثر من الميثان.
الفصل بالأغشية (Membrane Separation): استخدام أغشية نفاذة تسمح بمرور الجزيئات الصغيرة ( $CO_2$ ) وتحتجز جزيئات الميثان الكبيرة.
الغسيل الكيميائي (Amine Scrubbing): استخدام محاليل كيميائية تمتص $CO_2$ بكفاءة عالية جداً.

الفوائد البيئية لإنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي

تُعد الفوائد البيئية لعمليات إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي هي المحرك الرئيسي لتبني تقنيات الغاز الطبيعي المتجدد، حيث يساهم في:

خفص انبعاثات غاز الميثان: الميثان غاز دفيئة قوي جداً (أقوى بـ 25-28 مرة من ثاني أكسيد الكربون في احتجاز الحرارة). من خلال حبس الميثان الناتج عن النفايات وتحويله إلى وقود، نمنع تسربه المباشر إلى الغلاف الجوي.
الحياد الكربوني: يُعتبر الغاز الطبيعي المتجدد وقوداً “كربونياً سلبياً” في بعض الحالات (مثل استخراجه من سماد الأبقار)، لأنه يمنع انبعاثات كانت ستحدث بشكل طبيعي ويستبدل الوقود الأحفوري.
إدارة النفايات: يوفر حلاً مستداماً للتخلص من النفايات العضوية التي تتراكم في المكبات، مما يقلل من تلوث التربة والمياه الجوفية.

الفوائد الاقتصادية لإنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي

لا يقتصر فوائد إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي على حماية البيئة، بل يمثل فرصة اقتصادية ضخمة:

خلق فرص العمل: تتطلب مشاريع الغاز الحيوي عمالة متخصصة في التصميم، البناء، التشغيل، والصيانة، مما يخلق وظائف خضراء في المناطق الريفية والحضرية.
تنوع مصادر دخل المزارعين: يمكن للمزارعين تحويل “النفايات” إلى “أصول”، حيث يبيعون الغاز الناتج أو يستخدمونه لتوليد الكهرباء والحرارة محلياً، مما يقلل تكاليف التشغيل.
استقرار أسعار الطاقة: على عكس الغاز الأحفوري الذي يتأثر بالتقلبات الجيوسياسية، يُنتج الغاز المتجدد محلياً من موارد مستمرة، مما يعزز أمن الطاقة القومي ويقلل الاعتماد على الواردات.
إنتاج الأسمدة الحيوية: المنتج الثانوي للعملية (المهضوم أو Digestate) هو سماد عضوي غني بالمغذيات، يمكن بيعه أو استخدامه لتقليل تكلفة الأسمدة الكيماوية.

الفوائد الاجتماعية لإنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي

تنعكس آثار إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي بشكل مباشر على المجتمعات:

تحسين الصحة العامة: من خلال تقليل الروائح الكريهة الناتجة عن تحلل النفايات المفتوح وتقليل تلوث الهواء الناتج عن حرق المخلفات الزراعية، تنخفض معدلات الأمراض التنفسية.
عدالة توزيع الطاقة: يمكن للمناطق النائية أو الريفية التي تمتلك ثروة حيوانية كبيرة أن تحقق اكتفاءً ذاتياً من الطاقة دون الحاجة لمد شبكات أنابيب ضخمة ومعقدة في البداية.
التوعية البيئية: تساهم هذه المشاريع في تعزيز ثقافة “إعادة التدوير” لدى أفراد المجتمع، حيث يدرك الجميع أن النفايات ليست عبئاً بل مورداً ثميناً.

أبرز تطبيقات الغاز الطبيعي المتجدد

بمجرد إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي ووصولة إلى درجة النقاء المطلوبة، يمكن استخدامه في:

شبكات الغاز الطبيعي: يُضخ مباشرة في الأنابيب لتدفئة المنازل وتشغيل المصانع.
وقود للمركبات (Bio-CNG / Bio-LNG): يُستخدم كوقود للشاحنات والحافلات الثقيلة، مما يقلل من تلوث الهواء في المدن.
توليد الكهرباء: استخدامه في توربينات الغاز لتوليد كهرباء مستدامة “على الطلب” (عكس الرياح والشمس التي تعتمد على الطقس).

ختاما إن إنتاج الغاز الطبيعي المتجدد من الغاز الحيوي ليس مجرد عملية كيميائية، بل هو فلسفة جديدة في التعامل مع موارد كوكبنا. إنه يحول مشكلة” النفايات إلى طاقة نظيفة، مما يثبت أن استدامة الطاقة والنمو الاقتصادي وجهان لعملة واحدة من أجل طاقة نظيفة مستدامة .