يعد غاز الميثان من أكثر أنواع الغازات المستخدمة في عمليات توليد الطاقة عموماُ مثل التدفئة أو الطهي أو توليد الكهرباء، هذا الغاز يسمى أيضاً بغاز المستنقعات حيث يتولد من تحلل المواد العضوية للنباتات أو الفضلات تحت الماء في المستنقعات أو من تعرض هذه المواد للضغط بدون هواء .
ما هو غاز الميثان ؟
هذا الغاز هو العنصر الأساسي في الغاز الطبيعي والذي يحتوي على الميثان بنسبة تتراوح بين 50% إلى 90%، وكذلك يتواجد في الوقود الأحفوري، هو غاز قابل للاشتعال بل إنه سريع الاشتعال وهو عديم الرائحة وغير مرئي مما يجعله خطير للغاية في التعامل معه، إلا أنه يعد واحد من الطرق الرخيصة نوعاُ ما في توليد الطاقة.
يتواجد الميثان في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة للغاية، ويعد من أبسط المركبات بنسبة لعائلته الهيدروكربونات لأنه يتكون من ذرة كربون واحدة مع أربع ذرات هيدروجين.
يلجأ العديد من الناس وبالأخص في المناطق النائية التي تعتمد على الزراعة مثل القرى وغيرها من المناطق البعيدة عن التمدين الحضاري إلى إنتاج غاز الميثان من روث حيواناتهم وفضلاتهم المنزلية، ومن الممكن أن تكون تلك الطريقة وسيلة لتوفير الطاقة.
تطور غاز الميثان عبر التاريخ
كانت بداية رحلة اكتشاف غاز الميثان من بلاد فارس حيث لاحظ الفارسيون غازاً سريع الاشتعال ولكنه بلا رائحة ولا لون فقط عن طريق الصدفة من بعض الخضراوات والفضلات المتعفنة، ولاحظ ماركو بولو الرحالة المشهور في القرن الثالث عشر أن الصينيون يستخدمون صهاريج المجاري في توليد وإنتاج الطاقة من غاز الميثان المتصاعد منها.
ثم في القرن السابع عشر أشار دانييل ديفو للغاز الحيوي وإنتاجه، وفي 1859 تم بناء مصنع لإنتاج غاز الميثان في مستعمرة مومباي التابعة للمملكة المتحدة التي كانت مصابة بالجذام في هذا الوقت حيث بني هذا المصنع للهضم الهوائي ليتم معالجة مياه المجاري واستخراج الميثان، لتم استخدامه في المملكة المتحدة في 1895 حيث كانوا يستخدمون هذا الغاز الحيوي المنبعث من المجاري في إنارة شوارع مدينة إكسير.
طريقة إنتاج الميثان من روث الحيوانات
يتم إنتاج غاز الميثان أو الغاز الحيوي عن طريق ردم الفضلات أو النفايات حتى تتخمر وهو ما يسمي بعملية الهضم اللاهوائي، تتم هذه العملية عن طريق ما يسمى مصنع الغاز الحيوي الذي يعالج المخلفات الزراعية والمحاصيل العضوية الهالكة ومخلفات المزارع والحظائر من روث وبقايا طعام، بالإضافة إلى المخلفات العضوية من مخلفات أغذية ووحل المجاري القابلة للتحلل.
يتم وضع المخلفات في صهاريج محكمة الإغلاق حيث يحول الصهريج هذه الكتل الحيوية إلى غاز يمكن أن يستخدم كطاقة متجددة في الطهي والإنارة والتدفئة وتوليد الكهرباء أيضاً والعديد من الاستعمالات الأخرى، ومن الممكن أن يستخدم في محركات الاحتراق الداخلي.
توجد عمليتين رئيسيتين في عملية الهضم اللاهوائي وهي هضم ألياف الاعتدال وهضم ألياف الحرارة .
قامت جامعة ألاسكا فيربانكس بتجربة علمية، حيث أنتجت هاضم يسع لتراً من الفضلات، ووضعت فيه بكتيريا محبة لدرجة الحرارة المنخفضة من بحيرة متجمدة موجودة ألاسكا فأنتجت ما بين 200 إلى 300 لتر من الميثان يومياً، وهذا ما يقارب 20 إلى 30% من كمية الميثان التي يتم إنتاجها في الهواضم اللاهوائية في المناطق الدافئة وهذا يعني أن لها فاعلية كبيرة في المناطق الغير دافئة.
المخلفات العضوية التي يتم إنتاجها من الميثان
تعد المخلفات الحيوانية والأدمية من أكثر الأنواع التي تنتج الميثان بشكل جيد وأسرع من المخلفات النباتية والزراعية في التحلل والتخمر كما أن المخلفات المفتتة إلى قطع صغيرة هي أسرع في التحلل والتخمر أيضاً من المخلفات الأخرى.
ما هو غاز الميثان ؟
هذا الغاز هو العنصر الأساسي في الغاز الطبيعي والذي يحتوي على الميثان بنسبة تتراوح بين 50% إلى 90%، وكذلك يتواجد في الوقود الأحفوري، هو غاز قابل للاشتعال بل إنه سريع الاشتعال وهو عديم الرائحة وغير مرئي مما يجعله خطير للغاية في التعامل معه، إلا أنه يعد واحد من الطرق الرخيصة نوعاُ ما في توليد الطاقة.
يتواجد الميثان في الغلاف الجوي بكميات ضئيلة للغاية، ويعد من أبسط المركبات بنسبة لعائلته الهيدروكربونات لأنه يتكون من ذرة كربون واحدة مع أربع ذرات هيدروجين.
يلجأ العديد من الناس وبالأخص في المناطق النائية التي تعتمد على الزراعة مثل القرى وغيرها من المناطق البعيدة عن التمدين الحضاري إلى إنتاج غاز الميثان من روث حيواناتهم وفضلاتهم المنزلية، ومن الممكن أن تكون تلك الطريقة وسيلة لتوفير الطاقة.
تطور غاز الميثان عبر التاريخ
كانت بداية رحلة اكتشاف غاز الميثان من بلاد فارس حيث لاحظ الفارسيون غازاً سريع الاشتعال ولكنه بلا رائحة ولا لون فقط عن طريق الصدفة من بعض الخضراوات والفضلات المتعفنة، ولاحظ ماركو بولو الرحالة المشهور في القرن الثالث عشر أن الصينيون يستخدمون صهاريج المجاري في توليد وإنتاج الطاقة من غاز الميثان المتصاعد منها.
ثم في القرن السابع عشر أشار دانييل ديفو للغاز الحيوي وإنتاجه، وفي 1859 تم بناء مصنع لإنتاج غاز الميثان في مستعمرة مومباي التابعة للمملكة المتحدة التي كانت مصابة بالجذام في هذا الوقت حيث بني هذا المصنع للهضم الهوائي ليتم معالجة مياه المجاري واستخراج الميثان، لتم استخدامه في المملكة المتحدة في 1895 حيث كانوا يستخدمون هذا الغاز الحيوي المنبعث من المجاري في إنارة شوارع مدينة إكسير.
طريقة إنتاج الميثان من روث الحيوانات
يتم إنتاج غاز الميثان أو الغاز الحيوي عن طريق ردم الفضلات أو النفايات حتى تتخمر وهو ما يسمي بعملية الهضم اللاهوائي، تتم هذه العملية عن طريق ما يسمى مصنع الغاز الحيوي الذي يعالج المخلفات الزراعية والمحاصيل العضوية الهالكة ومخلفات المزارع والحظائر من روث وبقايا طعام، بالإضافة إلى المخلفات العضوية من مخلفات أغذية ووحل المجاري القابلة للتحلل.
يتم وضع المخلفات في صهاريج محكمة الإغلاق حيث يحول الصهريج هذه الكتل الحيوية إلى غاز يمكن أن يستخدم كطاقة متجددة في الطهي والإنارة والتدفئة وتوليد الكهرباء أيضاً والعديد من الاستعمالات الأخرى، ومن الممكن أن يستخدم في محركات الاحتراق الداخلي.
توجد عمليتين رئيسيتين في عملية الهضم اللاهوائي وهي هضم ألياف الاعتدال وهضم ألياف الحرارة .
قامت جامعة ألاسكا فيربانكس بتجربة علمية، حيث أنتجت هاضم يسع لتراً من الفضلات، ووضعت فيه بكتيريا محبة لدرجة الحرارة المنخفضة من بحيرة متجمدة موجودة ألاسكا فأنتجت ما بين 200 إلى 300 لتر من الميثان يومياً، وهذا ما يقارب 20 إلى 30% من كمية الميثان التي يتم إنتاجها في الهواضم اللاهوائية في المناطق الدافئة وهذا يعني أن لها فاعلية كبيرة في المناطق الغير دافئة.
المخلفات العضوية التي يتم إنتاجها من الميثان
تعد المخلفات الحيوانية والأدمية من أكثر الأنواع التي تنتج الميثان بشكل جيد وأسرع من المخلفات النباتية والزراعية في التحلل والتخمر كما أن المخلفات المفتتة إلى قطع صغيرة هي أسرع في التحلل والتخمر أيضاً من المخلفات الأخرى.
