هضم لاهوائي

Anaerobic digestion and regenerative thermal oxidiser component of Lübeck mechanical biological treatment plant in Germany, 2007

الهضم اللاهوائي Anaerobic digestion، هي مجموعة العمليات تتحلل عن طريقها الكائنات الدقيقة إلى مواد متحللة حيوياً في غياب الأكسجين.[1] تستخدم هذه العملية لأغراض صناعية أو منزلية لادارة النفايات و/أو لانتاج الوقود. الكثير من التخمر يستخدم صناعياً لانتاج المنتجات الغذائية والمشروبات، بالإضافة للتخمر المنزلي، والذي يستخدم الهضو اللاهوائي.

يحدث الهضم اللاهوائي أيضاً بطريقة طبيعية في بعض أنواع التربة في رواسب أحواض البحيرات والمحيطات، حيث عادة ما يشار إليها "بالنشاط اللاهوائي".[2][3] هذا هو مصدر غاز ميثان المستنقعات الذي اكتشفه ڤولتا عام 1776.[4][5]

تبدأ عملية الهضم بالتحلل المائي البكتيري للمواد المدخلة. الپوليمرات العضوية غير قابلة للذوبان، مثل الكربوهيدرات، وتنكسر إلى مشتقات قابلة للذوبان التي تصبح متاحة للبكتريا الأخرى. بعد ذلك تحول Acidogenic bacteria السكر وأحماض أمينية إلى ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون، أمونيا، وأحماض عضوية. هذه البكتريا تحول الأحماض العضوية الناتجة هذه إلى حمض الخليك، بجانب المزيد من الأمونيا، الهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون. في النهاية، الميثانوجينات تحول هذه المنتجات إلى ميثان وثاني أكسيد الكربون.[6] The methanogenic archaea populations play an indispensable role in anaerobic wastewater treatments.[7]

تستخدم جزء من هذه العملية لمعالجة النفايات ومياه الصرف الصحي القابلة للتحلل. كجزء من منظومة متكاملة لادارة النفايات ، يقلل الهضم اللاهوائي انبعاثات غازات دفن النفايات إلى الغلاف الجوي. يمكن للهضم اللاهوائي أيضاً أن يغذى بحبوب الطاقة المزروعة لهذا الغرض، مثل الذرة.[8]

الهضم اللاهوائي المستخدم يستخدم على نطاق واسع كمصدر للطاقة البديلة. هذه العملية تنتج الغاز الطبيعي، الذي يتكون من الميثان، ثاني أكسيد الكربون وكميات ضئيلة من غازات "الملوثة" الأخرى.[1] الغاز الطبيعي هذا يمكن أن يستخدم مباشرة كوقود، في التسخين المجمع وتشغيل المحركات الغازية[9] أو يتم ترقيته إلى غاز ميثان حيوي بجودة الغاز الطبيعي.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التاريخ

مصباح شوارع بالغاز


العملية


مراحل العملية

المراحل الأساسية في الهضم اللاهوائي.



الترتيب

Farm-based maize silage digester located near Neumünster in Germany, 2007 - the green, inflatable biogas holder is shown on top of the digester.

Batch or continuous

درجة الحرارة

المحتوى الصلب

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التعقيد

Two-stage, low solids, UASB digestion component of a mechanical biological treatment system near Tel Aviv; the process water is seen in balance tank and sequencing batch reactor, 2005.


Residence time

المواد الأولية

Anaerobic lagoon and generators at the Cal Poly Dairy، الولايات المتحدة 2003


المحتوى الرطب

التلوث

تكوين الركيزة

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تطبيقات

استخدام تقنيات الهضم اللاهوائي يمكن أن يساعد في تخفيض انبعاثات الغازات الدفيئة في عدد من الطرق الرئيسية:

  • إستبدال الوقود الأحفوري
  • تخفيض أو القضاء على بصمة الطاقة في محطات معالجة النفايات
  • تخفيض انبعاثات الميثان من مقالب القمامة
  • إستبدال الأسمدة الكيماوية المنتجة صناعياً
  • تخفيض تحركات المركبات
  • تخفيض خسائر نقل الشبكات الكهربائية
  • تخفيض استخدام الغاز النفطي المسال


معالجة النفايات

توليد الطاقة

الحقن في الشبكة

الأسمدة ومكيفات التربة

غاز الطهي

المنتجات

الغاز الحيوي

التركيب التقليدي للغاز الحيوي[10]
المادة %
الميثان، CH4 50–75
ثاني أكسيد الكربون، CO2 25–50
النيتروجين، N2 0–10
الهيدروجين، H2 0–1
كبريتيد الهيدروجين، H2S 0–3
الأكسجين، O2 0–2
حامل غاز حيوي مزود بقضبان حماية الاضاءة وشعلة غاز احتياطية.
أنابيب تحمل الغاز الحيوي.

Digestate

Acidogenic anaerobic digestate

مياه الصرف الصحي


انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ أ ب National Non-Food Crops Centre. "NNFCC Renewable Fuels and Energy Factsheet: Anaerobic Digestion", Retrieved on 2011-11-22
  2. ^ Koyama, Tadashiro (1963). "Gaseous metabolism in lake sediments and paddy soils and the production of atmospheric methane and hydrogen". Journal of Geophysical Research. 68 (13): 3971–3973. doi:10.1029/JZ068i013p03971.
  3. ^ Pamatmat, Mario Macalalag, and Bhagwat, Ashok M. (1973). "Anaerobic metabolism in Lake Washington sediments" (PDF). Limnology and Oceanography. pp. 611–627. Archived (PDF) from the original on 16 December 2013.CS1 maint: Multiple names: authors list (link)
  4. ^ Zehnder, Alexander J. B. (1978). "Ecology of methane formation". In Mitchell, Ralph (ed.). Water pollution microbiology 2. New York: Wiley. pp. 349–376. ISBN 978-0-471-01902-2.
  5. ^ MacGregor, A. N., and Keeney, D. R. (1973). "Methane formation by lake sediments during in vitro incubations". Journal of the American Water Resources Association (JAWRA). 9 (6): 1153–1158. doi:10.1111/j.1752-1688.1973.tb05854.x.CS1 maint: Multiple names: authors list (link)
  6. ^ Anaerobic digestion reference sheet, waste.nl. Retrieved 25.10.07.
  7. ^ Meisam Tabatabaei, Raha Abdul Rahim, André-Denis G. Wright, Yoshihito Shirai, Norhani Abdullah, Alawi Sulaiman, Kenji Sakai and Mohd Ali Hassan. 2010. Importance of the methanogenic archaea populations in anaerobic wastewater treatments (Process Biochemistry- 45(8), pp: 1214-1225)
  8. ^ Agricultural Biogas, www.clarke-energy.com, accessed 08.11.11
  9. ^ GE Jenbacher Biogas Engines, www.clarke-energy.com, accessed 15.04.11
  10. ^ Basic Information on Biogas, kolumbus.fi. Retrieved 2.11.07.

وصلات خارجية