ما هي الكتلة الحيوية؟
وفقًا للتعريف ، 👉 الكتلة الحيوية هي مادة صلبة أو سائلة من أصل نباتي أو حيواني قابلة للتحلل البيولوجي ، وتأتي من المنتجات والنفايات ومخلفات الإنتاج الزراعي والغابات ، والصناعات التي تعالج منتجاتها ، بالإضافة إلى نسبة معينة من النفايات الأخرى القابلة للتحلل.
تستخدم الأشكال التالية من الكتلة الحيوية لأغراض الطاقة:
- المخلفات الزراعية : قش الحبوب ومخلفات الذرة والتبن ومخلفات البذور الزيتية والبقوليات.
- نفايات صناعة الغابات : الأخشاب ، نفايات معالجة الأخشاب ، اللحاء ، نشارة الخشب ، رقائق الخشب وأشكالها المعالجة (الكريات).
- إنتاج مزارع الطاقة : الصفصاف ، الملوخية ، الحور ، بعض أنواع الأعشاب ، الخرشوف القدس ، الخرشوف ، القصب وغيرها.
- النفايات العضوية : حمأة الصرف الصحي ، السماد السائل ، النفايات الورقية.
- الوقود الحيوي : الزيوت النباتية والإيثانول الحيوي والديزل الحيوي.
- الغاز الحيوي : من السماد السائل ، وحمأة الصرف الصحي ، ومدافن النفايات.
ظروف تشغيل الكتلة الحيوية
المعلمة الرئيسية التي تحدد كفاءة إنتاج الطاقة من الكتلة الحيوية هي توافر مواردها . في الاتحاد الأوروبي ، وفقًا للبيانات ، تصل إمكانات الكتلة الحيوية التي يمكن استخدامها لأغراض الطاقة ، مع مراعاة بقايا الغابات فقط ، إلى 70 مليون متر مكعب. من المصادر الرئيسية الأخرى للكتلة الحيوية المزارع المذكورة أعلاه لإنتاج الطاقة. من الممكن الحصول على ما بين 15 و 45 كيلو وات ساعة من الطاقة سنويا من مساحة متر مربع من المزارع. يمكن زراعة هذه النباتات في تربة فقيرة ومتدهورة.
تطبيقات الكتلة الحيوية
لإنتاج الطاقة ، يمكن استخدام الكتلة الحيوية بثلاث طرق رئيسية:
- الاحتراق المباشر في الغلايات: القش والخشب والكريات والرقائق .
- الاحتراق بمصادر الطاقة التقليدية : البنزين والفحم والغاز.
- احتراق منتجات الكتلة الحيوية : التخمير أو الأسترة (الغاز الحيوي ، والديزل الحيوي ، والميثانول ، والإيثانول).
يمكن تقسيم موارد الطاقة للكتلة الحيوية إلى مجموعتين:
- ناقلات طاقة المرحلة الصلبة ، مناسبة للاحتراق والتحلل الحراري والتغويز بالبخار والأكسجين في خليط من أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الهيدروجين والميثان. يمكن تحويل هذه الغازات إلى كهرباء وحرارة من خلال التقنيات المناسبة.
- يتم تحويل مكونات الكتلة الحيوية إلى وقود سائل وغاز حيوي ، وهو خليط من 60٪ من حجم الميثان و 40٪ من ثاني أكسيد الكربون.
تقنيات تحويل الكتلة الحيوية
الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج الطاقة من الكتلة الحيوية هي الانحلال الحراري (90٪ من إنتاج طاقة الكتلة الحيوية في العالم يأتي من هذا النوع من التكنولوجيا) ، والذي يستخدم لإنتاج الحرارة والكهرباء. غلايات الاحتراق مناسبة لمعالجة أنواع مختلفة من الكتلة الحيوية ، خاصة الخشب والرقائق ونشارة الخشب والقش. تتم العملية عند درجة حرارة أعلى من 600 درجة مئوية وبدون الوصول إلى الهواء ، فإنها تنتج وقودًا حيويًا سائلًا. أفضل مادة خام لعملية الانحلال الحراري هي الخشب ، ولكن نظرًا لأن هذه التكنولوجيا لا تزال في مهدها ، يمكن افتراض أن أي نوع من الكتلة الحيوية يمكن تحويله في عملية الانحلال الحراري.
التغويز هو عملية تحويل كيميائي حراري تختلف عن الاحتراق في أن ناتج العملية ليس حرارة ، بل غاز ، والذي يوفر بعد الاحتراق الطاقة الحرارية المرغوبة. يمكن أيضًا استخدام الغاز في توربينات خاصة لإنتاج الكهرباء. ميزة التغويز هي الكفاءة العالية للعملية والتي تصل إلى 50٪.
التوليد المشترك هو عملية إنتاج متزامن للحرارة والكهرباء. تحقق أنظمة التوليد المشترك للطاقة انبعاثات أقل من الملوثات.
العمليات الكيميائية الحيوية هي تلك التي تستخدم بعض أشكال الكتلة الحيوية التي تحتوي على كميات كبيرة من الماء في عملية التخمير ، حيث يكون ناتج تحلل الكتلة الحيوية هو الكحول ، ويستخدم لإنتاج الوقود الحيوي. تُستخدم أيضًا عمليات تخمير الميثان ، التي ينتج عنها الغاز الحيوي (خليط من الميثان وثاني أكسيد الكربون). يتم استخدام روث الحيوانات ونفايات صناعة الأغذية والنفايات المنزلية من مكبات النفايات وحمأة الصرف الصحي في عملية التخمير لأغراض الطاقة.
