تحويل النفايات الى طاقة

التفاصيل

تم إنشاءه بتاريخ الثلاثاء, 24 أيار 2016 19:22

كتب بواسطة: د.هيثم االشيباني

                       الدكتور هيثم الشيباني
                         خبير في البيئة
12مايس 2016
سوف أناقش المواضيع الرئيسية التالية :

كيفية تحويل النفايات الى طاقة.
الغاز الحيوي.
كيف يتم تحويل النفايات الصلبة الى طاقة بنجاح عالميا ؟
طرق تحويل النفايات الصلبة الى طاقة.
التجربة التركية .
حقائق واستنتاجات

  
المدخل:
دخل الولد الى البيت راكضا وهو يقول لأمه : جاء أبو الزبل ( النفايات).
أجابته الأم : لا تقل أبو الزبل , بل نحن أهل الزبل انه أبو النظافة.
أنا من المدافعين عن البيئة وحمايتها من التلوث , وكتبت عددا من المقالات على الموضوع , وسلطت اهتماما خاصا على مصادر الطاقة المستدامه , الصديقة للبيئه.
وكي نستفيد من تجارب العالم في هذا المجال , علينا أن نتأكد ان كنا متأخرين أم لا.
خلال الفترة الممتدة من 2001 إلى 2007، ازدادت كمية الطاقة المولدة من النفايات بحوالي أربعة ملايين طن لكل سنة , فقد قامت اليابان والصين ببناء عدة مصانع تعتمد على الصهر المباشر أو على حرق النفايات الصلبة في قاع مميع , و يوجد في الصين بحدود الخمسين مصنعا لتوليد الطاقة من النفايات. أما  اليابان فربما هى أكبر مستخدمٍ لهذه التقنيه بحجمٍ يقدر ب40 مليون طن .
تتلخص أهداف تقنيه تحويل النفايات الى طاقة بما يلي : أولها ضمان إنتاج الطاقة وتحقيق الفاعلية، وثانيها التقليل من الآثار البيئية.
1.كيف يتم تحويل النفايات الى طاقه
تقوم محطة تحويل النفايات إلى طاقة بتحويل النفايات المحلية والصناعية الصلبة إلى كهرباء و/أو حرارة لاستخدامهما في الأغراض الصناعية، وأنظمة التدفئة المركزية  , وهي طريقة صديقة للبيئة واقتصادية في التكاليف لاسترداد الطاقة. تعمل محطة الطاقة عن طريق حرق النفايات في درجات حرارة مرتفعة ، وتستخدم الحرارة لتوليد البخار , ثم يقوم البخار بتشغيل توربين لتوليد الكهرباء.
إن عملية تحويل النفايات إلى طاقة وسيلة للتخلص من القمامة , كما وأنها إحدى الطرق المستخدمة لاسترداد الموارد ذات القيمة , وصارت تلعب دورًا حيويًا في السلسلة المستدامة لإدارة النفايات .

يعتبر تحويل النفايات إلى طاقة أحد أهم خيارات الطاقة البديلة القوية والفعّالة لتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون واستبدال أنواع الوقود الأحفوري ( النفط  و الغاز والفحم ).
يتم تصنيف حوالي 2/3 من النفايات المنزلية على أنها وقود حيوي , ويمكننا استرداد ثلثي حجم النفايات كوقود محايد ثاني أكسيد الكربون والتقليل من الاعتماد على أنواع الوقود الأحفوري.   
تتمتع المحطات الأوروبية المتخصصة في مجال تحويل النفايات إلى طاقة بأقل مستوى من الانبعاثات في جميع القطاعات الصناعية ، وأن الانبعاثات الصادرة أكثر صحية  حتى من الهواء الذي نتنفسه في العديد من المدن.
 
ان تقنية NextBAT® تضمن  فاعلية عالية تصل إلى (99%) ، فضلاً عن انخفاض كبير في الانبعاثات بنسبة تتراوح بين (95% و99%).  وهي   نتاج  البحث العلمي على مدار سنوات عديدة، من أجل ضمان احتياجات أجيال المستقبل في استخلاص الوقود من النفايات.
يمكن أن يتم اليوم تحويل 50 طنًا من النفايات إلى طاقة تمد 27 مليون نسمة بالكهرباء في أوروبا.
كما وأن4 أطنان من النفايات تساوي طنًا واحدًا من البترول  ,و2 طن من النفايات يساويان طنًا واحدًا من الفحم .

ان مدفن النفايات كنز لا بد من استغلاله من أجل توليد الوقود ,و استرداد الطاقه في صورة حراره وكهرباء , فيتم تقليل النفايات . وان بعض الدول المتقدمه في هذه التقنيه تشتري النفايات الصلبه من دول الجوار بأسعار رخيةجدا كي تحولها الى مصادر للطاقة.
كي نتعرف على السر الكامن في تقنية تحويل النفايات الى طاقه , لا يفوتنا أن
 العالم بحاجة ملحة الى تقليل الاعتماد على المصادر الطاقة الملوثه للبيئه , دون اهمال التنمية من الناحيتين الاقتصادية والاجتماعية ؟
منذ القرون السابقه كان مصير النفايات هو الدفن أو إلالقاء في البحار , الا أن البحار صارت تحتج على التلوث أيضا , لأن فيها أحياء مائية تتأثر كثيرا من التلوث . أما مدافن النفايات  ,فينبعث منها غاز الميثان وغيره من غازات الاحتباس الحراري , وهذه  هي المشكلة التي نسعى لتجنبها.
وحسب تقرير اللجنة الدولية للتغيرات المناخية (IPCC.ch)، فان انبعاثات مدافن النفايات تساهم بحوالي 18% من إجمالي انبعاثات غاز الميثان في الغلاف الجوي , بمعدل يتراوح بين 9 و70 ميجا طن سنويًا , و أن قدرة غاز الميثان على إحداث الاحتباس الحراري تفوق غاز ثاني أكسيد الكربون 21 مرةً
وحسب الدراسة التي أجريت عام 2009 حول معالجة النفايات البلدية في 27 دولةً من الدول الأعضاء في الاتحاد الأوروبي ، نجد أن الدول التي نجحت في تقليل الاعتماد على مدافن النفايات (بنسبة 1% أو أقل)  , قد حققت بالفعل أعلى معدلات لإعادة التدوير في أوروبا .
2.الغاز الحيوي
ان النفايات العضوية – والتي تشمل النباتات الميتة , والحيوانات النافقة , وروث الحيوانات ,ونفايات المطابخ, يمكن تحويلها  إلى وقود غازي يعرف باسم الوقود الحيوي, ويتم  تجميع غاز الميثان وغيره من الغازات من مدافن النفايات ومحطات السماد , وضغطها وإعادة استخدامها كوقود. وفي الوقت الحالي تستخدم السويد , وسويسرا , وألمانيا الغاز الحيوي لتوفير الوقود  لأنظمة النقل العامة.
الا ان هذه الطريقة لها سلبيات على البيئة , نأمل أن نتطرق اليها في مقالات قادمه.
ان تقنية الاحتراق لها المميزات التاليه :
•يتم استرداد ما يقرب من 100% من الطاقة الكامنة في النفايات المحترقة .
•يتم تنقية أكثر من 99% من غازات الاحتراق وتكثيف ما بها من بخار ماء.
•أن المحطات الحديثة لتحويل النفايات إلى طاقة قادرة على:
أولا. تقليل 15% من غازات الاحتباس الحراري عن طريق تجنب دفن النفايات.
ثانيا. تقليل 16% من غازات الاحتباس الحراري عن طريق استبدال الوقود الأحفوري.
يمثل هذا الأمر أكثر من 30% من إجمالي نسبة خفض غازات الاحتباس الحراري المنصوص عليها في خطة الاتحاد الأوروبي لتنفيذها بحلول عام 2020 .
وعلى ذلك فقد تم ما يلي:
•أعلن الاتحاد الأوروبي التزامه بالتقليل من غازات الاحتباس الحراري بنسبة 20% على الأقل بحلول عام 2020.  
•بحلول عام 2020 , تقدر منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية أن أوروبا قد تخلف نفايات تزيد بنسبة 45% عن عام 1995 , وهذا ما يعزز تقنية تحويل النفايات الى وقود.
3.كيف يتم تحويل النفايات الصلبة الى طاقة بنجاح عالميا ؟
تشكل المواد العضوية القابلة للاشتعال في النفايات الصلبة المنزلية او الناتجة عن المدن اكثر من 60 % على الاقل وتصل الى اكثر من 80% في المدن التي تخلو من مصانع اعادة التدوير للبلاستيك والورق وغيره , بينما يكون الجزء المتبقي من النفايات عبارة عن معادن يسهل تدويرها مثل الالمنيوم والحديد , ويعتبر حرق هذه النفايات لإنتاج الطاقة مشروع ناجح على المستوى الاقتصادي والبيئي , لأنه يحقق اكثر من هدف في نفس الوقت فهو يساعد في حل مشكلة النفايات, ويقلل من فاتورة الطاقة المستوردة في البلدان غير المنتجة للنفط  ,ويوفر فرص عمل ويرفع مستوى النظافة ويحسن من مستوى الصحة العامة في المدينة .
تعد تقنيات تحويل تلك النفايات البلدية الناتجة عن المدن والمزارع وصناعات الاغذية الى طاقة افضل وسيلة لتقليل حجم النفايات وبالتالي تقليل المساحات التي يتم استغلالها في طمر تلك النفايات , فمثلا تحتاج النفايات الى اكثر من 25 سنة لتتحلل في المكبات الصحية بينما يمكن ان تتحول الى رماد بحجم اقل بكثير خلال ساعات , او الى سوائل وغازات ومواد صلبة تستعمل كوقود نظيف , ناهيك عن الكم الهائل من المكبات العشوائية التي تنتشر في كثير من الدول النامية ومنها الدول العربية والتي غالبا ما تحرق النفايات  في الهواء الطلق او تنتشر النفايات البلاستيكية منها نحو الاراضي الزراعية فتدمر بنيتها وتقضي على خصوبتها .
تتصدر اليابان حاليا دول العالم في نسبة النفايات التي تحولها الى طاقة من مجموع النفايات الصادرة عن مدنها , وهناك مشاريع ريادية في كثير من الدول الاوروبية والصين والبرازيل في محاولة لتخفيف الضغط عن مكبات النفايات الصحية , ولتوفير جزء من الطاقة  اللازمة لتلك الدول  , وتعد النفايات حاليا ثالث مصدر من مصادر الطاقة المتجددة نموا عبر العالم بعد طاقتي الشمس والرياح , وتساهم مع طاقة الكتلة الحيوية بأكثر من نصف الطاقة المتجددة المستخدمة عالميا , وعلى مستوى الوطن العربي هناك مشاريع تجريبية في كل من الامارات العربية المتحدة ومصر والاردن وفي دول عربية اخرى لكن ما زالت مشاريع تحويل النفايات الى طاقة في طور التجريب والانشاء .

4.طرق تحويل النفايات الصلبة الى طاقة

   

هناك عدة طرق يتم استعمالها حاليا في تحويل النفايات الى طاقة وهي
•الحرق المباشر : الحرق المباشر للنفايات يتم في محارق خاصة على درجات حرارة تزيد عن 800 درجة مئوية , لضمان عدم انبعاث الملوثات الغازية السامة الى الهواء الجوي وهي اكثر طريقة مستخدمة في الدول التي تقوم بإحراق نفاياتها  , اما للحصول على الطاقة بشكل اساسي او لعدم وجود مساحات واسعة من الاراضي لعمل المكبات الصحية , وهذه الطريقة ليست حديثة فقد تم استخدامها منذ منتصف القرن التاسع عشر, وتحديدا في عام 1847 في مدينة نوتنجهام البريطانية , ومنذ ذلك الحين تطور تصميم هذه المحارق وزادت سعتها واستعملت في توليد كميات لا بأس بها من الطاقة الكهربائية في بعض دول العالم مثل السويد والدنمارك, ومن اهم المخاطر التي تحيط بهذا النوع هو احتمال تسرب بعض الغازات السامة مثل الديوكسينات والدقائق المعدنية الضارة , كذلك فهي تنتج كميات كبيرة من غاز ثاني اوكسيد الكربون الذي يصعب التخلص منه , ولذا تم تعديل تصميم كثير من مصانع حرق النفايات في العالم , لتكون اقل انتاجا للانبعاثات الغازية وهو ما جعل مردود الطاقة الناتجة من هذه المصانع قليلة نسبيا , حيث لا تتعدى 20% , كما ان افران الحرق بحاجة دائمة الى الصيانة التي تكلف مبالغ طائلة, لكن من اهم حسناتها انها تقلل حجم النفايات بنسبة تزيد على 98%, وتعد اليابان الاولى عالميا في هذا المجال  .
•التغويز : وهو من احدث التقنيات واكثرها رواجا في مشاريع البحث التطويرية , والتي تهدف الى الاستغناء عن المحارق الصحية التقليدية  , و اصبح كثير منها لا يناسب الخطط الحالية والمستقلبية في انتاج الطاقة من النفايات, وتقوم فكرة  (التغويز ) على تسخين النفايات الى درجات حرارة مرتفعة جدا قد تصل الى 6000 درجة بغياب الاوكسجين , مما يؤدي الى تفكك كافة السلاسل الكربونية المكونة للمواد العضوية وتحولها الى غازات مثل غاز الميثان وغيره من الغازات الهيدروكربونية الخفيفة , او الى غازي ثاني اوكسيد الكربون والهيدروجين , الذان يستعملان حاليا بكثرة في خلايا الطاقة التي تشغل محركات السيارات , واشهر طريقة يتم فيها اجراء التغويز هي قوس البلازما المتأين , ذا درجات الحرارة التي تزيد عن 10000 كلفن ( فهرنهايت) وهذه الحرارة كافية لتكسير كافة الروابط الموجودة في النفايات وتحويلها الى غازات , ومن اهم ميزات ( التغويز ) انه لا ينتج الرماد الذي يعتبر مشكلة اساسية في المحارق التقليدية , كما ان مردود الطاقة من هذه العملية عالي مقارنة بتقنية الحرق المباشر , وما تزال كثير من مصانع انتاج الطاقة بإستخدام  (التغويز ) محصورة في بعض الدول المتقدمة ولم تلق الانتشار الواسع .
•الانحلال الحراري : او التكسير الحراري ويتم لمنتجات البلاستيك   ,التي تتكون من سلاسل طويلة من مركبات هيدروكربونية خفيفة, واذا تم تعريض هذه المواد الصلبة لحرارة وضغط عاليين بغياب الاوكسيجين  , فإنها تتكسر منتجة سوائل شبيهة بالوقود البترولي ويمكن ان تكون بديل ممتاز له في كثير من التطبيقات , ويمكن الاستفادة من الطاقة الضائعة في محارق النفايات , في توفير الحرارة اللازمة للتكسير الحراري لمواد البلاستيك , كما يتم تطبيق تقنيات التكسير الحراري في انتاج الفحم والوقود السائل والغاز من النفايات العضوية .
•انتاج الغاز الحيوي : من المعروف ان انتاج الغاز الحيوي يتم حاليا من المكبات الصحية , ولكن عملية الانتاج تستغرق وقتا قد يزيد على عشرين سنة , وفي تلك المدة يتم انتاج مليارات الاطنان من النفايات , ولتسريع عمليات التحلل اللاهوائي التي تنتج الغاز الحيوي , فقد تم انشاء مصانع تعتمد على استعمال حرارة مرتفعة نسبيا لتحفيز الكائنات الدقيقة المسؤولة عن التحلل , وبذلك فإن العملية التي تحتاج الى سنوات قد تتم في ايام قليلة  , وهذا يزيد من مردود الطاقة ويقلل الحاجة الى مساحات واسعة من الاراضي لإنشاء مكبات جديدة.

                     

تعاني كثير من الدول العربية من ظاهرة المكبات العشوائية , وتستعمل المحارق الصحية حاليا في غالبية هذه الدول لحرق النفايات الطبية فقط , وفي ظل فقر الطاقة الذي تعاني منه كل الدول العربية غير المنتجة للنفط , فإن من الضروري التفكير بمشاريع مستقبلية لتحويل ذلك الكم الهائل من النفايات الى طاقة  , بدل ان تبقى عامل ضغط وارهاق للانظمة البيئية المختلفة في كثير من الحالات , وتعد ابوظبي من المدن العربية الرائدة في هذا المجال , اذ  أن هناك مشاريع يتم تنفيذها حاليا في مشروع مدينة مصدر المستدامة لتحويل كافة النفايات العضوية وغير القابلة للتدوير الى طاقة , وعلى المستوى العالمي فإن هناك مشاريع عملاقة في كل من الولايات المتحدة والصين والبرازيل والسويد واليابان , حيث يوجد اكثر من 100 مصنع لتحويل النفايات الى طاقة في الولايات المتحدة واكثر من 500 في اوروبا واكثر من 400 في اليابان , وتخطط كل هذه الدول حاليا لتطوير اعتمادها على طاقة النفايات كما ونوعا , وهو ما يجعل هذا المصدر المتجدد للطاقة ثالث انواع الطاقة المتجددة من حيث النمو والمساهمة في انتاج الطاقة.

5.التجربة التركية
بسبب تتصاعد كميات كبيرة من الغازات المسببة للاحتباس الحراري من المكبات العشوائية في تركيا , فقد بدأ المسؤولون هناك يشجعون المشاريع التي تعمل في مجال تجميع النفايات وتدويرها لاستخدامها في توليد الكهرباء بأسلوب رفيق بالبيئة.
هدف المشروع:إعادة تدوير النفايات بشكل مستدام , لتلافي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وتقليل نسبة انبعاث غاز الميثان في الغلاف الجوي .
حجم المشروع: سعة المحطة 1500 طن من النفايات في اليوم .
حجم التمويل: 16 مليون يورو.
كمية التوفير في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون: 400 ألف طن سنويا.
عادة ما يتم التخلص من النفايات في تركيا بطمرها في مكبات القمامة , حيث تبقى هناك لفترة طويلة من الزمن  , وعندما تتعفن تلك النفايات وخصوصا العضوية منها , يتصاعد غاز الميثان المسبب للاحتباس الحراري والمضر بالبيئة , ويبدأ العمل في محطة حديثة في منطقة أضنة التركية لتوليد الكهرباء بأسلوب رفيق بالبيئة من هذا الغاز. ان الحكومة المحلية هناك على قناعة تامة بأنها ستجني أرباحا من هذا المشروع الذي سيساهم أيضا في حماية المناخ , كما يشعر سكان المنطقة بسعادة كبيرة , لاسيما أن النفايات التي سيتخلصون منها ستساهم في توليد الكهرباء. وقد قامت شركة  (علي كانتور) باستثمارات كبيرة لاقناع السكان بجدوى فرز النفايات وتوعيتهم بفوائد إنتاج الطاقة بسبل رفيقة بالبيئة , وقد بدأت تلك الاستثمارات تؤتي أولى ثمارها الآن.

 برنامج تلفزيوني عن التجربة التركية
قام الاعلامي السعودي أحمد الشقيري بتأريخ 11 آب 2011  بجولة في مدينة استانبول التركية عارضا تجربتها في تقديم حلول غير تقليدية لأزمة الماء والكهرباء , وقد سمع كلمة تركية  ( شزوملار)ومعناها الحلول , وقد عرض البرنامج على محطة ( أم بي سي)  
  وتجول الشقيري داخل مدينة استانبول التي تولى  رجب اردوغان  منصب رئاسة بلديتها , واستمر عندما أصبح رئيسا لتركيا , في تسليط الاهتمام على بنيتها التحتية  منذ عام 1994 , وحول المدينة الى معلم سياحي يوفر الرفاهية لمواطنيه , ويجذب السواح من كل أرجاء العالم.
كانت المنازل تعيش على التدفئة بالفحم شتاء , ثم تحولت الى الغاز الطبيعي مما جعل سمائها مغطاة باللون الأسود ,أما اليوم فان المدينة أصبحت خالية تماما من التلوث , بفضل تحويل القمامة الى ماء وكهرباء.
 ان الطريقة المتبعة في تركيا هي بجمع القمامة بواسطة 500 شاحنة يوميا من المدينه وفرشها على الأرض في منطقة منعزله وتغطيتها بالرمال لغرض منعها من الأوكسجين لفترة طويلة , وخلال تلك المدة تقوم أنابيب كبيرة بشفط غاز الميثان من القمامه وتحويله الى مصنع لانتاج الكهرباء , وان هذه الطريقة تكفي لتجهيز 100 ألف منزل يوميا بالكهرباء.
كما وأن المياه الملوثة الموجودة بتلك القمامة لا يفرط بها أيضا, وإنما يتم تحويلها إلى مصنع لتطهير المياه وتنقيتها , لتخرج بعد ذلك في صورة صالحة للزراعة والاستهلاك الآدمي.
ونجحت بلدية استانبول في جعل المياه لا تنقطع منذ 17 عاما , وقد استنكر الشقيري كيف أن بعض المدن العربية مخزون مياهها لا يكفي سوى اسبوعين  , مناشدا رؤساء بلديات تلك المدن بضرورة الاستفادة من التجربة التركية في توفير المياه للمواطنين بشكل دائم وحلول مبتكرة. وقد شوهد الشقيري وهو يعرض البرنامج يشرب الماء من محطة تحلية الماء.

6. حقائق واستنتاجات:
 أولا. ليس غريبا أن يتغير المفهوم عن النفايات , من المخاطر التي تحدثها على الانسان والبيئة , الى المصدر الصديق للبيئة الذي اقتحم التكنولوجيا بحيث أصبح يحتل التسلسل الثالث للمصادر الصديقة البيئة بعد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح .
فالسويد تشتري اليوم النفايات بأسعار زهيدة وتستفيد منها لأغراض الطاقة الكهربائية.

ثانيا. تتصدر اليابان حاليا دول العالم في نسبة النفايات التي تحولها الى طاقة من مجموع النفايات الصادرة عن مدنها .
 ثالثا . شاهدت مدن العراق  وفي مقدمتها مدينة بغداد منذ عام 2003  أكداسا من ملايين الأطنان و لم تأخذ العناية اللازمه في ازالتها من وسط المدينة.  رابعا. هناك العديد من دول العالم الثالث لا تولي التعامل مع النفايات اهتماما حضاريا , فلا هي تتخلص منها باسلوب مسيطر عليه , ولا تهتم بانعكاسات سلبياتها على البيئة والانسان.
خامسا. حتى الكميات التي يتم رفعها فانها ترمى في مكبات خارج المدينة أو تلقى عشوائيا في الفراغات بين المناطق السكنية.
سادسا. تلقى الى النهر كميات كبيرة من النفايات ,دون رادع  أو خلسة بعيدا عن أعين الجهات البيئية الرقابية شبه المعطله ,اذ أن النهر هو مصدر الشرب والسقي الرئيسي.
سابعا. والحل الأمثل لمثل هذه المعضلة المركبة هو المباشرة فورا ببناء محطات لتحويل النفايات الى طاقة كهربائية , وهو تكنولوجيا سهلة , ورخيصة التكاليف.
ثامنا. ان بلدا  مثل العراق تحققت له عوائد خرافية من النفط , منذ عام 2003 حتى يومنا هذا حري به أن يباشر فورا بمشاريع نظيفة لتوليد الطاقة , منها تحويل النفايات الى طاقة , ونحن شعب  عريق وأصيل ومشرب بحضارات علمت الأنسانيه , أرقى العلوم وعندنا شواهد كثيره أحدها مسلة حمورابي .
تاسعا. تتسابق المواشي مع فقراء الناس في نبش أكوام النفايات , كل نحو غايته , فالفقراء يجمعون العلب الفارغه وغيرها لأغراض تجار الخرده ,والمواشي التي تأكل منها فتصيبها الأمراض , أقلها أن المواد الكيمياويه وخصوصا بعض المعادن الثقيله تدخل أجسامها وتستقر فترة طويلة في لحومها وأحشائها  وبالتالي فان الناس يأكلون لحومها دون دراية ولا توعية كافية .

  
           الفقراء يعيشون من النفايات