مقدمة

أدي التقدم الحضارى للإنسان واهتمامه بالمحافظة علي البيئة من التلوث وترشيد استخدام الأسمدة الكيماوية والبحث عن مصادر بديلة للطاقة البترولية الناضبة إلى العودة للزراعة العضوية واستغلال المصادر الطبيعية لإنتاج الطاقة والغذاء والعلف لإنتاج منتجات زراعية ذات قدرة تنافسية عالمية ، ويتم ذلك باتباع تكنولوجيات متطورة ونظيفة ورخيصة تحقق طموح المزارعين في استغلال المنتجات الزراعية الثانوية بطريقة اقتصادية وآمنة بيئياً لتحقيق دخل إضافي من وحدة المساحة الزراعية .

وتهدف تكنولوجيا البيوجاز إلى إعادة استخدام المخلفات العضوية كمخلفات المحاصيل وروث الماشية بطريقة اقتصادية وآمنة صحياً لإنتاج طاقة جديدة متجددة وكبديل للطاقة التقليدية مع إنتاج سماد عضوي جيد وحماية البيئة من التلوث .

البيوجاز :

تعد تكنولوجيا البيوجاز والتي تعتمد علي التخمر اللاهوائى للمخلفات الصلبة والسائلة من التكنولوجيات المنتشرة في العديد من دول العالم لمعالجة مخلفات الصرف الصحي ومخلفات المزرعة النباتية والحيوانية والقمامة بطريقة اقتصادية وآمنة صحياً لحماية البيئة من التلوث مع إنتاج غاز الميثان كمصدر جديد ومتجدد للطاقة يساهم إلى حد كبير في ترشيد استهلاك الطاقة التقليدية كالبترول وحماية البيوماس من الحرق المباشر.

والبيوجاز خليط من غازي الميثان (50-70٪) وثاني أكسيد الكربون (20-25٪) مع مجموعة غازات أخرى مثل كبريتيد الأيدروجين والنيتروجين والأيدروجين تتراوح نسبتها بين 5-10٪ والبيوجاز غاز غير سام عديم اللون وله رائحة وكبريتيد الأيدروجين أخف من الهواء وليس هناك مخاطر أمنية عند استخدامه . وتتراوح القيمة الحرارية للبيوجاز بين 3170-6625 كيلو كالوري / م3 تبعاً لمحتواه من غاز الميثان والذي تختلف نسبته بالمخلوط الغازي تبعاً لنوع المواد المتخمرة وكفاءة تشغيل وحدة البيوجاز .

يتخلف بعد إنتاج الغاز سماد عضوي جيد غني في محتواه من المادة العضوية والعناصر السمادية الكبري والصغري وبالكميات الملائمة للنبات فضلاً عن احتوائه علي الهرمونات النباتية والفيتامينات ومنظمات النمو ويكون خالياً من الميكروبات المرضية واليرقات والبويضات وبذور الحشائش حيث تهلك تماماً أثناء تخمر المخلفات العضوية مما يجعله سماداً نظيفاً لايلوث البيئة ولا خطورة من استخدامه في تسميد جميع المحاصيل .

كما يستخدم كمصدر لعلف الحيوان والطيور المنزلية لاحتوائه علي نسبة عالية من المواد البروتينية ولايحتوي علي مركبات ضارة بالكائنات الحية .

المخلفات العضوية المنتجة للبيوجاز :

مخلفات حيوانية :
روث الماشية ، سماد الدواجن ، سبلة الخيول ، روث الأغنام والماعز والجمال ، مخلفات الطيور المنزلية .... وغيرها .

مخلفات نباتية :
الأحطاب مثل (الأذرة ، القطن ) قش الأرز ، عروش الخضر ، مخلفات الصوب ، الثمار التالفة ...... وغيرها .

مخلفات آدمية :
الصرف الصحي ، خزانات التحليل ، حمأة المجاري ... وغيرها .

مخلفات منزلية :
القمامة ، مخلفات المطابخ ، بقايا الأطعمة ، بقايا تجهيز الخضر والفاكهة .... وغيرها .

مخلفات صناعية :
مخلفات صناعة الألبان ، والأغذية ، والمشروبات ، وتجهيز الخضر والفاكهة ، مخلفات المجازر بأنواعها .

الحشائش :
حشائش برية ، مائية ، ورد النيل ..... وغيرها .

وحدة البيوجاز :

تتكون وحدة البيوجاز من أربعة أجزاء رئيسية :

1. المخمر أو الهاضم .
2. خزان الغاز .
3. حوض التغذية بالروث والمواد الخام (حوض الدخول).
4. حوض خروج السماد العضوي (حوض الخروج ) .

رسم تخطيطى لوحدة البيوجاز

وحدة بيوجاز طراز هندى

ولضمان الاستفادة القصوي من منتجات وحدة البيوجاز يجب أن تزود الوحدة بالآتي :

• حوض لفصل الجزء الصلب من السماد وتجفيفه هوائياً وتعبئته وتحزينه لحين الاستخدام. - شبكة توصيل الغاز من المواسير الحديد المجلفن أو من خراطيم البولي إثيلين . - معدات استخدام الغاز التي تعمل علي البيوجاز مثل المواقد والكلوبات والدفايات وماكينات الري ومولدات الكهرباء - مانوميتر بسيط من خراطيم البولي إثيلين ومملوءة بالماء الملون . - مصيدة بخار الماء والتي تركب علي خط الغاز قبل توصيله إلي معدات الاستهلاك .

ونجاح تكنولوجيا البيوجاز يتطلب ضبط مكونات النظام لتتكامل مع بعضها محققة الهدف من إنشاء وحدة البيوجاز وهو إنتاج كمية ملائمة من الغاز وإنتاج سماد عضوي جيد ونظيف خال من الملوثات وبأقل تكلفة ممكنة مع تحقيق حماية البيئة من التلوث .

حجم وحدة البيوجاز :

يرتبط حجم وحدة البيوجاز بعوامل عديدة هي :

1. كمية ونوع المخلفات العضوية بالموقع حيث التعرف علي نوع الماشية واعدادها ونظام الاسطبلات يعطي فكرة عن كمية ونوع المخلفات المستهدف إدخالها دورة البيوجاز .
2. الهدف من معالجة المخلفات العضوية هو إنتاج الطاقة أو السماد العضوي أو إنتاج الإثنان معاً .
3. حجم الطلب علي الغاز الناتج ونمط الاستهلاك المطلوب .
4. طبيعة التربة بالموقع ومستوي الماء الأرضي .
5. درجة حرارة الجو بالمنطقة وإتجاه الرياح علي مدار العام .
6. درجة تدريب العاملين بالمزرعة والمنزل علي تشغيل واستخدامات وحدة البيوجاز .

حجم المخمر :

حجم التغذية اليومية :
هو حجم مخلوط الروث مع الماء التي تضاف للمخمر يومياً مرة واحدة أو علي عدة مرات ويكون متوسط تركيز المواد الصلبة الكلية 10٪ ويتوقف خلط المخلفات العضوية بالماء علي محتواها من الرطوبة ففي حالة المخلفات الحيوانية الرطبة مثل الروث يكون نسبة الخلط 1:1 .

زمن البقاء في المخمر :

• نوع وطبيعة المخلفات العضوية المغذاة : حيث تكون المخلفات الحيوانية والأدمية أسرع تحللا من المخلفات النباتية ، والمخلفات الناعمة أسرع تحللا من غيرها وبالتالي يكون زمن بقاء الأولي أقل من الثانية .
• درجة حرارة التخمر : درجة الحرارة المثلي للتخمير تتراوح بين 25-30ْم وانخفاض درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة زمن مكوثها بالمخمر.
• الهدف من أنشاء وحدة البيوجاز : في حالة زيادة الطلب علي الغاز يمكن زيادة فترة البقاء إلا أن السماد العضوي الناتج سيكون أقل كفاءة وانخفاض محتواه من المادة العضوية والعناصر السمادية .

ولتوضيح ذلك فإن حساب وحدة البيوجاز لمزرعة مزودة بحظيرة تحتوي علي 15 رأس ماشية يكون كالآتي :

• كمية المخلفات الحيوانية = 15 * 20كجم = 300 كجم رطب .
• مخلوط التغذية اليومية = 300كجم روث + 300 لتر ماء = 0.6 م3 / يوم .
• زمن البقاء = 40 يوم .
• حجم التخمر = 0.6 * 40 = 24م3 .

خطوات انشاء وحدة البيوجاز:

يجب اتباع المتطلبات الأساسية لانشاء وحدة البيوجاز بحيث تتيح الاستخدام الأمثل للموقع الذي تم اختياره دون أى تأثير ضار علي المنشآت القائمة .