بيومان – الموجات فوق الصوتية لهضم الكتلة الحيوية
- تعد الطاقة المنتجة من الغاز الحيوي واحدة من أهم الموارد المتجددة وهي مشروطة بإمدادات من الركائز ومواد النفايات المتوافقة مع الاستخدام المسؤول للأراضي الصالحة للزراعة ، وإنتاج الغذاء والأعلاف الآمن.
- BIOMAN هو مشروع ممول من الاتحاد الأوروبي للتحقيق في العديد من استراتيجيات وتكنولوجيا المعالجة المسبقة الفيزيائية والأنزيمية لمصانع الغاز الحيوي.
- الموجات فوق الصوتية للطاقة هي طريقة مجربة لتحسين هضم الكتلة الحيوية وبالتالي زيادة إنتاج الغاز الحيوي بشكل كبير.
إنتاج الغاز الحيوي مع حلقة إعادة الحقن
بيومان
توفر مواد النفايات البيولوجية مثل السماد والمخلفات الزراعية موردا وفيرا للإنتاج في أوروبا وفي جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، نظرا لأن هذه الركائز تحتوي على كمية عالية من الألياف (5-80٪ من محتوى المادة الجافة) مع إمكانات منخفضة للميثان ، فإن الفوائد الاقتصادية لتشغيل مصنع الغاز الحيوي غالبا ما تكون منخفضة جدا بحيث لا تكون مربحة اقتصاديا بسبب انخفاض إنتاج الغاز الحيوي لكل طن. لتحسين إنتاج الغاز الحيوي ، ثبت أن المعالجات المسبقة (مثل الميكانيكية والحرارية والكيميائية والبيولوجية) مفيدة (Angelidaki & أهرينج ، 2000 ؛ Uellendahl وآخرون ، 2007). في مشروع Bioman ، يتم التحقيق في مفهوم المعالجة لحلقة إعادة الحقن بهدف زيادة إنتاج الغاز الحيوي لكل طن من الكتلة الحيوية للنفايات ، مع شرط أساسي أن تتجاوز فوائد المعالجة التكاليف التشغيلية لضمان الاستدامة الاقتصادية.
ستقوم BIOMAN لسلسلة من الشركات الصغيرة والمتوسطة بتطوير استراتيجيات وتكنولوجيا ما قبل المعالجة الفيزيائية والأنزيمية لمصانع الغاز الحيوي. وسيمكن ذلك أعضاء اتحاد الشركات الصغيرة والمتوسطة من تقديم حلول كاملة للسوق وتمكين القطاع الزراعي من تشغيل مصانع الغاز الحيوي مباشرة على روث الماشية والقش.
حلقة إعادة الحقن
“حلقة إعادة الحقن” ́ هو لإنتاج الغاز الحيوي من الركائز منخفضة الطاقة المعاد تحللها ذات المحتوى العالي من اللجنوسليلوز من خلال الجمع بين مجموعة من المعالجات الميكانيكية والإنزيمية، انظر الشكل 1. وتعتبر المعالجات الميكانيكية والصوتية فوق الصوتية والإنزيمية من التقنيات التي سيتم استخدامها في حلقة إعادة الحقن وسيتم تطبيقها على الكتل الحيوية التي تم هضمها ونزع الماء منها قبل إعادة تدويرها إلى مفاعل الغاز الحيوي ومن أهم ما يركز عليه هو الاستدامة الاقتصادية الشاملة (Uellendahl وآخرون 2013).
الاعتراف
يتم تمويل BIOMAN من قبل البرنامج الإطاري السابع للاتحاد الأوروبي الذي تديره ريا – الوكالة التنفيذية للبحوث: (FP7/2007-2013) بموجب اتفاقية المنحة n0 FP7-SME-2012, 315664, “بيومان”.
حقائق تستحق المعرفة
ما هو الغاز الحيوي وما هي مكوناته؟
الغاز الحيوي هو خليط من الغازات الناتجة عن تحلل المواد العضوية في غياب الأكسجين. ومكوناته الرئيسية هي الميثان (CH₄) وثاني أكسيد الكربون (CO₂). المكونات الرئيسية للغاز الحيوي هي الميثان (CH₄) وثاني أكسيد الكربون (CO₂). ويمكن إنتاج الغاز الحيوي من مواد خام مثل النفايات الزراعية، والسماد الطبيعي، والنفايات البلدية، والمواد النباتية، ومياه الصرف الصحي، والنفايات الخضراء، أو النفايات الغذائية. وهو مصدر طاقة متجدد، وفي كثير من الحالات يكون له أثر كربوني ضئيل للغاية.
نظرا لأنه يمكن حرق الميثان والهيدروجين وأول أكسيد الكربون (CO) أو أكسدته بالأكسجين ، يتم استخدام الغاز الحيوي كمصدر للطاقة المتجددة. تستخدم هذه الطاقة في الغالب كوقود ولأغراض التدفئة أو يتم تحويلها عبر محرك الغاز إلى كهرباء وحرارة.
لماذا يُعد المعالجة المسبقة ضرورية لإنتاج الغاز الحيوي؟
تحتوي النفايات البيولوجية، مثل السماد الطبيعي والمخلفات الزراعية، على نسبة عالية من الألياف (5–80% من المادة الجافة) ذات إمكانية منخفضة لتوليد الميثان، مما يجعل محطات الغاز الحيوي في كثير من الأحيان غير مربحة بسبب انخفاض إنتاج الغاز الحيوي لكل طن. وتُستخدم المعالجات الأولية (الميكانيكية والحرارية والكيميائية والبيولوجية) لتحسين العائد.
ما هو الدور الذي يلعبه الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة في عملية هضم الكتلة الحيوية؟
تعد الموجات فوق الصوتية القوية طريقة مجربة لتحسين عملية هضم الكتلة الحيوية وزيادة إنتاج الغاز الحيوي بشكل ملحوظ. وفي إطار «حلقة إعادة الحقن»، تُعد الموجات فوق الصوتية إحدى التقنيات الرئيسية لتفتيت المواد، والتي تُطبق جنبًا إلى جنب مع تقنيات تقليص الحجم والمعالجات الإنزيمية.
كيف يمكنني العثور على نظام الموجات فوق الصوتية المناسب لعمليتي؟
تقدم شركة «هيلشر» أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية للمختبرات وللاستخدام الصناعي (بقدرة تصل إلى 16,000 واط)، وستناقش معكم متطلباتكم المحددة لتزويدكم بنظام يتناسب مع عملية الهضم أو المعالجة المسبقة الخاصة بكم.
هل يؤدي المعالجة بالموجات فوق الصوتية إلى تحسين الهضم الهوائي للحمأة المنشطة المستعملة؟
يُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة فعالة لتعزيز عملية هضم الحمأة. يعمل الموجات فوق الصوتية على تحسين العملية من خلال زيادة تمزق جدران الخلايا وزيادة التوافر البيولوجي للركيزة، مما يؤدي في عملية الهضم اللاهوائي إلى زيادة إنتاج الميثان لكل طن من الكتلة الحيوية للنفايات. أما بالنسبة لعملية الهضم الهوائي للحمأة المنشطة (WAS)، فإن آلية المعالجة بالموجات فوق الصوتية نفسها تعمل أيضًا على تسريع عملية التفكك والتحلل المائي، ويمكن أن تقلل من حجم الحمأة. اكتشف مزايا المعالجة بالموجات فوق الصوتية في عملية الهضم الهوائي باستخدام تقنية WAS!
الأدب / المراجع
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.