كيف يمكن إنتاج الميثان من مياه الصرف الصحي؟ كيف تؤثر على الاحتباس الحراري؟ نظرًا لأن النفايات مصدر مهم جدًا لتوليد الطاقة ، فهي تساعد في التخلص من النفايات العضوية وحل مشكلة مياه الصرف الصحي. لذلك يتحدث المرء عن إنتاج الميثان من مياه الصرف الصحي.
إنتاج الميثان من مياه الصرف
في الآونة الأخيرة ، أصبحت مياه الصرف الصحي واحدة من أكبر مصادر الطاقة المتجددة. بدأ وزير التنمية المحلية المصري اللواء عادل لبيب الخطوات الأولى لمشروع إنتاج غاز الميثان من مخلفات الصرف الصحي. أجريت هذه التجربة في القرى. يتم ذلك من أجل استخدامه بدلاً من غاز البوتان.
يتم إنتاجه من خلال عملية تسمى الهضم اللاهوائي (الخالي من الأكسجين) في بعض الصناعات التي توفر جميع أنواع الوقود عن طريق استعادة الطاقة التي يمكن استخدامها في أنواع متعددة من هذه النفايات العضوية.
تعد هذه العملية من أنسب الطرق لإنتاج غاز الميثان من مياه الصرف وتساعد أيضًا في تقليل مشكلة تلوث هذه المخلفات.
تساهم الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا اللاهوائية التي تنتج الميثان في جمع الأكسجين ، وبالتالي تحويل المواد العضوية إلى أحماض ثم إنتاج غاز الميثان إلى جانب ثاني أكسيد الكربون CO2 ، وكلاهما يحتوي على مستويات عالية من المواد العضوية.
بالإضافة إلى ذلك ، ينتج عن الهضم اللاهوائي كميات متساوية تقريبًا من الميثان وثاني أكسيد الكربون ، وعند تعرضه للبروتينات والدهون ، يتم إنتاج الميثان بكمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون ، وبالتالي يمكن حرق الميثان لتوليد الكهرباء أو استخدامه في الطهي في مواقع مختلفة. .
نفايات الصرف الصحي
بعد دراسة كيفية توليد غاز الميثان من مخلفات الصرف الصحي نجد أن هذه المخلفات من أهم وأهم مصادر تلوث المياه العذبة مثل الأنهار. وذلك لأنها تحتوي على كمية كبيرة من المواد الكيميائية والكائنات الحية الدقيقة الضارة مثل الفيروسات ، وكذلك بعض المواد السامة غير القابلة للتحلل.
يؤدي التصريف في شبكة الصرف الصحي العامة إلى إطلاق النفايات من مياه المستشفيات والفنادق والمطاعم والمنازل الخاصة والعديد من الأماكن التي تستخدم فيها المياه ، بالإضافة إلى مياه الأمطار والمياه المستخدمة لغسل الشوارع العامة.
لذلك ، يتم تقليل مخاطر هذه النفايات من خلال المعالجة. يتم ذلك عن طريق تنظيف المياه العادمة من الشوائب والملوثات والمواد العضوية الملتصقة. يتم ذلك بحيث يمكن إعادة استخدامها أو التخلص منها عبر المجاري المائية بدلاً من الأنهار دون التسبب في تلوث المياه.
حقائق عن غاز الميثان
الآن بعد أن عرفنا كيف يتكون غاز الميثان من مخلفات الصرف الصحي ، نرى أن هناك الكثير من المعلومات حول هذا الغاز يمكننا شرحها على النحو التالي
- كتلة الميثان 0.43 جم / مول.
- كثافته حوالي 717 كجم / م 3.
- يصبح الميثان غازيًا عند درجة حرارة 112 كلفن.
- يوجد كمادة صلبة عند 5 كلفن.
- يصبح سائلاً عند درجة حرارة أقل من 112 كلفن.
- إنه المكون الرئيسي للغاز الطبيعي لدرجة أنه يشكل حوالي 90٪ منه ، وهي نسبة عالية جدًا.
- يتكون الميثان من كل من الهيدروكربونات والمركبات العضوية البسيطة.
- إنه عديم اللون والرائحة.
- هذا الغاز غير سام ، ولكن عندما يتراوح تركيزه في الهواء بين 15 و 5٪ ، يصبح متفجرًا وقابل للاشتعال.
- فعند تواجده في الهواء بنسبة عالية تنخفض نسبة غاز الأكسجين مما يسبب الاختناق وضيق التنفس وزيادة درجة حرارة الأرض.
- يعتبر غازًا صديقًا للبيئة وبالتالي لا يشكل تهديدًا للناس والصحة.
- يعتبر غاز الميثان الناتج عن تخمير النفايات والنفايات العضوية والدواجن والماشية من أهم أنواع الطاقة البديلة المتجددة والصديقة للبيئة.
- تحب البكتيريا المنتجة التي تنتج هذا الغاز بيئة ذات درجة حرارة عالية لأنه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت قوة تفاعل هذه البكتيريا في إنتاج الميثان.
- مع اختلاف الظروف البيئية للكائنات الحية ، تنشأ البكتيريا التي تفضل العيش في ملوحة مختلفة للتكيف وإنتاج هذا الغاز.
- توجد هذه البكتيريا أيضًا في المياه العذبة.
- تتوقف البكتيريا المنتجة للميثان عن العمل عندما تنخفض درجة الحرارة إلى 15 درجة مئوية ، ويتم إنتاج الغاز مرة أخرى عند 100 درجة مئوية.
تأثير إنتاج الميثان على ظاهرة الاحتباس الحراري
الميثان هو أحد الغازات التي تلعب دورًا مهمًا في الغلاف الجوي ، حيث أنه أقوى 25 مرة من ثاني أكسيد الكربون ويستخدم في عمليات إنتاج المركبات.
يعتبر مفيدا جدا في معالجة المخلفات العضوية ويمكن من خلاله الحصول على المركبات التي يمكن الاستفادة منها. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء بعض الأبحاث حول غاز الميثان وتم إثبات وجوده خارج كوكب الأرض باستخدام أجهزة قياس الطيف. بالإضافة إلى إعلان وكالة ناسا عن وجود غاز الميثان على كوكب المريخ.
استخدام غاز الميثان في حياتنا اليومية
هناك العديد من الاستخدامات لهذا الغاز ، فهو يستخدم بشكل يومي في الحياة وتعتمد عليه حياتنا بشكل كبير. يمكننا شرح استخداماته الرئيسية على النحو التالي
- من خلال عملية الاحتراق ، يتم استخدامه للطاقة ، حيث يولد كيلو واحد منه 13300 سعرة حرارية.
- يتم استخدامه في تصنيع مركب كيميائي يسمى نتروميثان. هذا سائل ذو قوام لزج ولا رائحة تستخدم في صناعة الأدوية.
- يتم استخدامه في إنتاج الغاز التخليقي.
- يتم استخدامه لصنع أسود الكربون الذي يستخدم في أحبار الطباعة وكمقوي لمطاط إطارات السيارات.
- نظرا لوجوده في الغاز الطبيعي فهو يستخدم كوقود للسيارات.
- يستخدم 90٪ في غاز الطهي مع الغازات الأخرى.
- يتم استخدامه في تصنيع حمض الهيدروكلوريك للاستخدام المخبري.
- يُستخدم غاز الميثان في العديد من الصناعات التي نستخدمها يوميًا ، مثل صناعات النايلون والبلاستيك والفورمالديهايد والكحول.
- يستخدم في صناعة المركبات العضوية مثل رابع كلوريد الكربون المستخدم كمذيب أو مطفأة حريق وكلوروفورم.
- يستخدم هذا الغاز في عملية الحرق على أساس تجفيف وإزالة الرطوبة وتعقيم منتجات الشركة.
- يتم استخدامه في إنتاج الأمونيا بدمجه مع مركب الهيدروجين.
- يتم استخدامه لتبريد أو تدفئة المنازل.
- يتم استخدامه في بعض التوربينات الصغيرة لتوليد الكهرباء.
يعتبر غاز الميثان من أهم مصادر الطاقة الصديقة للبيئة ويمكن استخدامه في العديد من المجالات ، على سبيل المثال كبديل لغاز البوتان وكوقود لإنتاج الطاقة الحرارية والكهربائية ورمزه الكيميائي CH4 وهو هو توجد بشكل كبير في الغاز الطبيعي.