هضم لاهوائي: الفرق بين النسختين

تم إضافة 391 بايت ، ‏ قبل سنة واحدة
ط
بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي)
ط (بوت: إزالة قالب يصل لقيمة خاطئة)
ط (بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V4.2 (تجريبي))
[[ملف:MBT anaerobicdigesters.jpg|تصغير|كل من هذه الصهاريج [[هاضم لاهوائي]]]]
الهضم اللاهوائي أو الهضم من دون أكسجين هو عملية [[تحلل حيوي]] بطريقة طبيعية للمواد العضوية في غياب الأكسجين.
الطريقة المتبعة في إنتاج [[غاز حيوي|الغاز الحيوي]] من المواد ال[[مركب عضوي|عضوية]] القابلة للتحلل الحيوي باستخدام [[ميكروب|الكائنات الحية الدقيقة]] في غياب [[أكسجين|الأوكسجين]].<ref name="nnfcc">[[National Non-Food Crops Centre]]. [http://www.nnfcc.co.uk/publications/nnfcc-renewable-fuels-and-energy-factsheet-anaerobic-digestion "NNFCC Renewable Fuels and Energy Factsheet: Anaerobic Digestion"], Retrieved on 2011-11-22 {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20180710195219/https://www.nnfcc.co.uk/publications/nnfcc-renewable-fuels-and-energy-factsheet-anaerobic-digestion |date=10 يوليو 2018}}</ref> يستخدم الهضم اللاهوائي إما للتخلص من [[مخلفات|النفايات]] ال[[مركب عضوي|عضوية]] (مثل روث الحيوانات أو الفضلات البشرية) أو لإنتاج [[غاز حيوي|الغاز الحيوي]].
 
يتواجد في المستنقعات والرّواسب للمواد العضوية وحقول الأرز والجهاز الهضمي لبعض الحيوانات ،والتي تشير عادة إلى "نشاط لاهوائي".<ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=Koyama, Tadashiro|السنةسنة=1963|العنوانعنوان=Gaseous metabolism in lake sediments and paddy soils and the production of atmospheric methane and hydrogen|journalصحيفة=Journal of Geophysical Research|volumeالمجلد=68|issueالعدد=13|الصفحاتصفحات=3971–3973|doi=10.1029/JZ068i013p03971}}</ref><ref>{{مرجع ويب|المؤلفمؤلف=Pamatmat, Mario Macalalag, and Bhagwat, Ashok M.|السنةسنة=1973|العنوانعنوان=Anaerobic metabolism in Lake Washington sediments|journalصحيفة=Limnology and Oceanography|volumeالمجلد=18|issueالعدد=4|الصفحاتصفحات=611–627|المسارمسار=http://aslo.org/lo/toc/vol_18/issue_4/0611.pdf|مسار الأرشيفأرشيف=https://web.archive.org/web/20131216221344/http://aslo.org/lo/toc/vol_18/issue_4/0611.pdf|تاريخ الأرشيفأرشيف=16 December 2013| وصلة مكسورة = yes|doi=10.4319/lo.1973.18.4.0611}}</ref> مثال : بعض الحشرات كالنمل الأبيض أو بعض الفقاريات كالحيوانات المجترة.
تم اكتشاف [[غاز الميثانميثان|غاز المستنقعات]] من قبل العالم [[ألساندرو فولتا]] في عام 1776.<ref>{{مرجع كتاب|المؤلفمؤلف=Zehnder, Alexander J. B.|السنةسنة=1978|chapter=Ecology of methane formation|المحررمحرر=Mitchell, Ralph|العنوانعنوان=Water pollution microbiology 2|المكانمكان=New York|الناشرناشر=Wiley|الصفحاتصفحات=349–376|الرقم المعياري=978-0-471-01902-2}}</ref><ref>{{Cite journal|المؤلفمؤلف=MacGregor, A. N., and Keeney, D. R.|السنةسنة=1973|العنوانعنوان=Methane formation by lake sediments during in vitro incubations|journalصحيفة=Journal of the American Water Resources Association (JAWRA)|volumeالمجلد=9|issueالعدد=6|الصفحاتصفحات=1153–1158|doi=10.1111/j.1752-1688.1973.tb05854.x}}</ref>
و المادة العضوية المتحللة تتواجد على شكل [[غاز حيوي]] (بأكثر من 90 ٪) ويستخدم الباقي لنمو وصيانة الكائنات الحية الدقيقة .
ويمكن القول أن "التحكم في كل من غاز الميثان وعملية الميكروبيولوجية الطبيعية يسمح بإنتاج غاز الميثان انطلاقا من العناصر المسببة للتلوث".
لا يزال الإنسان يبحث عن فهم للظاهرة حتى يتسنى له السيطرة عليها وبالتّالي إمكانية إسراع العملية وذلك لتلبية حاجات معينة مثل تحويل المواد العضوية في النفايات (الصلبة والسّائلة) لغاية إنتاج الغاز المستخدم كمصدر للطاقة .
الهضم اللاهوائي يستخدم بشكل واسع كمصدر ل[[الطاقةطاقة المتجددةمتجددة|لطاقة المتجددة]].تتضمن العملية إنتاج الغاز الحيوي والذي يتألف من [[ميثان|الميثان]] و[[ثنائي أكسيد الكربون|ثاني أوكسيد الكربون]] ومقدار ضئيل من الغازات الملوثة.<ref name="nnfcc" /> الغاز الحيوي يمكن أن يستخدم مباشرة كوقود لمحركات الغاز التي تنتج الحرارة والطاقة،<ref>[http://www.clarke-energy.co.uk/gas_engines.html GE Jenbacher Biogas Engines], www.clarke-energy.com, accessed 15.04.11 {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20120430002358/http://www.clarke-energy.co.uk:80/gas_engines.html |date=30 أبريل 2012}}</ref> أو تطويره ليصبح مشابه لجودة الغاز الطبيعي.المادة المغذية التي تنتج أيضاً من هذه العملية يمكن استخدامها ك[[سماد]].
عملية الهضم الهوائى تلعب دوراً مهماً في دورة الكربون ويمكن أن يساهم في تغيير المناخ
يمكن للكميات الهائلة للميثان المتواجدة في شكل هيدرات الميثان في التربة المتجمدة والرواسب البحرية إذا تسربت بطريقة فجئية أن تسرع الإحتباس الحراري.
==العملية==
{{مفصلة|تنفس لاهوائي}}
العديد من البكتيريا والمتعضيات الحيوية تؤثر في عملية الهضم لاهوائي،ومن ضمنها [[بكتيريا]] المشكلة للحمض (أستروجونAcetogen)والمشلكة للميثان [[بكتيريا قديمة|البكتيريا القديمة]] (ميثانوجونMethanogen)،هذه الكائنات تعزز عدد من العمليات الكيميائية قي تحويل [[كتلة حيوية|الكتلة الحيوية]] إلى [[غاز حيوي]]<ref>[[National Non-Food Crops Centre]]. [http://www.nnfcc.co.uk/tools/evaluation-of-opportunities-for-converting-indigenous-uk-wastes-to-fuels-and-energy-report-nnfcc-09-012 Evaluation of Opportunities for Converting Indigenous UK Wastes to Fuels and Energy (Report), NNFCC 09-012] {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20170107041638/http://www.nnfcc.co.uk/tools/evaluation-of-opportunities-for-converting-indigenous-uk-wastes-to-fuels-and-energy-report-nnfcc-09-012 |date=01 2يناير7 }}</ref>.
 
غاز الأوكسجين يبعد من التفاعل بواسطة حافظة فيزيائية.يستخدم الميكروب الهوائي مستقبلات الكترون من المصدر ماعدا غاز الأوكسجين.هذه المستقبلات يمكن أن تكون مواد عضوية ويمكن أن تتضمن [[أكسيد]] غير عضوي.عندما الأوكسجين من المصدر في النظام الهضم لاهوائي ينشأ عن المادة العضوية فقط،المركبات المتوسطة هي أوائل [[الكحولكحول|الكحولات]]، [[ألدهيد|ألدهيات]] والأحماض العضوية،بالإضافة إلى ثنائي أوكسيد الكربون.ووجود خليط خاص من الميثان،المركبات المتوسطة تتحول إلى مركبات نهائية جيدة من الميثان، ثنائي أوكسيد الكربون،وأثار من [[كبريتيد الهيدروجين|كبريتيد الهدروجين]].<ref>''Adapted from'' Beychok, M. (1967) [[Aqueous Wastes from Petroleum and Petrochemical Plants]], First edition, John Wiley & Sons, [[رقم الضبط في مكتبة الكونغرس|LCCN 67019834]]</ref> في النظام الهضم اللاهوائي،غالبية الطاقة الكيميائية موجودة في أول المركبات التي تحرر بواسطة البكتيريا القديمةعلى شكل غاز الميثان .<ref name="Fergusen, T. 2006 p49">Fergusen, T. & Mah, R. (2006) Methanogenic bacteria in Anaerobic digestion of biomass, p49</ref>
 
عدد الكائنات الدقيقة غير الهوائية عادة ماتأخذ فترة جيدة من الوقت لتأسس نفسها وتصبح في فعالية كاملة.لذلك،ممارسة شائعة تستخدم لتقديم الكائنات الدقيقة من المواد مع العدد الحالي منها،يطلق على هذه العملية اسم"نثر البذور" في الهاضم،عادة تنجز هذه العملية بإضافة حمأة مياه المجاري أو السوائل المائية للقطيع.<ref>[http://www.unu.edu/unupress/unupbooks/80434e/80434E0k.htm The biogas plant], unu.edu. Retrieved 5.11.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20101202051145/http://unu.edu/unupress/unupbooks/80434e/80434E0k.htm |date=02 ديسمبر 2010}}</ref>
 
===خطوات العملية===
الخطوات الأربع لعملية الهضم لاهوائي تتضمن [[تحلل مائي|حلمهة]]،{{وصلة إنترويكي|عر=Acidogenesis|تر=Acidogenesis|لغ=en|نص=Acidogenesis}}،{{وصلة إنترويكي|عر=Acetogenesis|تر=Acetogenesis|لغ=en|نص=Acetogenesis}}،[[توليد الميثان]].توصف العملية كلها على أنها تفاعل كيميائي،حيث المواد العضوية مثل سكر العنب يهضم حيوياً إلى ثنائي أوكسيد الكربون وميثان بواسطة عمل الكائنات الدقيقة.<ref name="Anaerobic digestion">[http://www.waste.nl/content/download/472/3779/file/WB89-InfoSheet(Anaerobic%20Digestion).pdf Anaerobic digestion], waste.nl. Retrieved 19.08.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20111005194523/http://www.waste.nl/content/download/472/3779/file/WB89-InfoSheet(Anaerobic%20Digestion).pdf |date=05 أكتوبر 2011}}</ref>
<div style="text-align: center; margin: 1em 10%; border: 1px solid; max-width: 450px;">
C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> → 3CO<sub>2</sub> + 3CH<sub>4</sub>
 
==النواتج==
النواتج الرئيسية الثلاثة لعملية الهضم لاهوائي هي الغاز الحيوي،المواد الصلبة،الماء.<ref name="eunomia.co.uk">[http://eunomia.co.uk/NI%20AD%20final%20report.pdf Feasibility study concerning anaerobic digestion in Northern Ireland], eunomia.co.uk {{وصلة مكسورة|تاريخ=فبراير 2010}}, Retrieved 19.08.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20071128093059/http://eunomia.co.uk/NI%20AD%20final%20report.pdf |date=28 نوفمبر 2007}}</ref><ref>[http://www.e-wef.org/timssnet/products/tnt_products.cfm?primary_id=MOP1131&Action=LONG&subsystem=ORD Abstract from Operation of Municipal Wastewater Treatment Plants Manual of Practice-MOP 11 Fifth Edition], e-wef.org. Retrieved 19.08.07. {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081216072135/http://www.e-wef.org:80/timssnet/products/tnt_products.cfm?primary_id=MOP1131&Action=LONG&subsystem=ORD |date=12 20أغسطس }}</ref><ref>[http://anaerobic-digestion.com/anaerobic-digestion-an-introduction Anaerobic Digestion – An Introduction and Commercial Status in the US – As of 2006], anaerobic-digestion.com. Retrieved 07.12.14 {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20171209100605/https://anaerobic-digestion.com/anaerobic-digestion-an-introduction/ |date=09 ديسمبر 2017}}</ref>
===الغاز الحيوي===
{{مفصلة|غاز حيوي}}
| 50–75
|-
| [[ثنائي أكسيد الكربون|ثنائي أوكسيد الكربون]]
| {{كيم|CO|2}}
| 25–50
|-
| [[نيتروجين|نتروجين]]
| {{كيم|N|2}}
| 0–10
| 0–1
|-
| [[كبريتيد الهيدروجين|كبريتيد هيدروجين]]
| {{كيم|H|2|S}}
| 0–3
|-
| [[أكسجين|أوكسجين]]
| {{كيم|O|2}}
| 0–0
|-
| colspan=3 style="font-size: 0.85em; padding: 4px 0 4px 6px; text-align: left; background-color: #f2f2f2;" | المصدر: ''www.kolumbus.fi, 2007''<ref>[http://www.kolumbus.fi/suomen.biokaasukeskus/en/enperus.html Basic Information on Biogas], www.kolumbus.fi. Retrieved 2.11.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20100106022729/http://www.kolumbus.fi/suomen.biokaasukeskus/en/enperus.html |date=06 يناير 2010}}</ref>
|}
الغاز الحيوي هو الناتج النهائي من تغذية البكتيريا بالمواد القابلة للتحلل(تنجز عملية إخراج الغاز في الهضم لاهوائي بواسطة [[بكتيريا قديمة]](كائن حي صغير في فرع مختلف تماما من شجرة [[علم الوراثة العرقي]] لحياة البكتيريا)،ومعظم الغاز الحيوي ميثان وثنائي أوكسيد الكربون،<ref>[http://biogas-digester.com/beginners-guide-to-biogas-energy-explained.html], Beginners Guide to Biogas. Retrieved 04.10.15. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20160110112833/http://biogas-digester.com/beginners-guide-to-biogas-energy-explained.html |date=10 يناير 2016}}</ref><ref>[http://www.eere.energy.gov/consumer/your_workplace/farms_ranches/index.cfm/mytopic=30003 How Anaerobic Digestion (Methane Recovery) Works], eere.energy.gov. Retrieved 19.08.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20080629230841/http://www.eere.energy.gov:80/consumer/your_workplace/farms_ranches/index.cfm/mytopic=30003 |date=29 يونيو 2008}}</ref> مع نسبة صغيرة من الهيدروجين وثلاثي كبريتيد الهيدروجين.(أثناء إنتاجه،يطلق الغاز الحيوي بخار الماء،مع جزء صغير من بخار الماء بسبب حرارة الغاز الحيوي).<ref name="Methods">{{Cite journal| first1الأول1 = B.| first2الأول2 = R.| first3الأول3 = T.| first4الأول4 = W. | titleعنوان = Methods for kinetic analysis of methane fermentation in high solids biomass digesters| last1الأخير1 = Richards | journalصحيفة = Biomass and Bioenergy | volumeالمجلد = 1| issueالعدد = 2 | pagesصفحات = 65–73| yearسنة = 1991 | doi = 10.1016/0961-9534(91)90028-B| last2الأخير2 = Cummings| last3الأخير3 = White| last4الأخير4 = Jewell}}</ref> ينتج معظم الغاز الحيوي خلال منتصف عملية الهضم،بعد نمو البكتيريا،وتتناقص كلما استهلكت المواد القابلة للتحلل.<ref>[http://www.foe.co.uk/resource/briefings/anaerobic_digestion.pdf Anaerobic digestion briefing sheet], foe.co.uk. Retrieved 24.10.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20171128142617/https://www.foe.co.uk/resource/briefings/anaerobic_digestion.pdf |date=28 نوفمبر 2017}}</ref> الغاز عادة مايكون في أعلى الهاضم في فقاعة غاز أو ينقى ويخزن في خزان غاز بجانب المنشأة.
 
يمكن أن يُحرق الميثان الموجود في الغاز الحيوي لينتج الحرارة والكهرباء معا،عادة ب[[محرك متردد]] أو [[عنفة غازية|تروبين صغير]]<ref>[http://www.power-technology.com/contractors/cogeneration/jenbacher/ GE Energy – Jenbacher Gas Engines for Power Generation], power-technology.com. Retrieved 19.08.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20121108182336/http://www.power-technology.com/contractors/cogeneration/jenbacher/ |date=08 نوفمبر 2012}}</ref> وفي ترتيب ل[[توليد مشترك]] حيث الكهرباء والحرارة الضائعة تستخدم في تسخين الهاضم أو المباني.الكهرباء الزائدة يمكن أن تباع إلى المزودين أو توضع في الشبكة المحلية.تعتبر الكهرباء المنتجة من قبل الهضم لاهوائي طاقة متجددة ويمكن أن تدعمها الحكومات.<ref>[http://www.defra.gov.uk/environment/climatechange/uk/energy/renewablefuel/pdf/ukbio0507- work3.pdf UK Biomass Strategy 2007], defra.gov.uk , Retrieved 19.08.07. {{wayback|url=http://www.defra.gov.uk/environment/climatechange/uk/energy/renewablefuel/pdf/ukbio0507- |date=20081216071449 |df=y }} {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20081216071449/http://www.defra.gov.uk:80/environment/climatechange/uk/energy/renewablefuel/pdf/ukbio0507- |date=16 ديسمبر 2008}}</ref> لايسهم الغاز الحيوي في زيادة نسبة غاز ثنائي أوكسيد الكربون في طبقات الجو لأن الغاز لايطلق مباشرة في الهواء ويأتي ثنائي أوكسيد الكربون الموجود في المادة العضوية بدورة كربونية قصيرة.
 
قد يحتاج الغاز الحيوي إلى عملية تنقية أو معالجة قبل استخدامه كوقود.<ref>[http://www.afbini.gov.uk/index/services/specialist-advice/renewable-energy/re-anaerobic-digestion-intro/re-anaerobic-digestion-what-is.htm What is anaerobic digestion?], afbini.gov.uk. Retrieved 24.10.07. {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160110112833/http://www.afbini.gov.uk/index/services/specialist-advice/renewable-energy/re-anaerobic-digestion-intro/re-anaerobic-digestion-what-is.htm |date=01 2يناير6 }}</ref> كبريتيد الهدروجين،منتج سام وهو يتشكل من كبريتات الموجودة في مدخلات الهاضم،ويحرر بنسبة ضئيلة من الغاز الحيوي،وكالات البيئية الوطني الفعالة،مثل [[وكالة حماية البيئة الأمريكية]] أووكالة البيئة الإنكليزية و[[ويلز|ويلزية]]،تضع شروط صارمة بخصوص مستويات كبريتيد الهدروجين في الغازات،واذا كانت المستويات عالية من كبريتيد الهدروجين،فإن معدات تنقية وتنظيف الغاز(مثل معالجة الغاز بالأمين) تكون ضرورية للوصول إلى المستويات القانونية المسموح بها في الغاز.<ref>[http://www.patentstorm.us/patents/5976373-description.html Removal of hydrogen sulfide from anaerobic digester gas], U.S. Patent, patentstorm.us. Retrieved 17.08.07. {{Webarchive|url=httphttps://web.archive.org/web/20071017044913/http://www.patentstorm.us:80/patents/5976373-description.html |date=17 أكتوبر 2007}}</ref> إضافة [[كلوريد الحديد الثنائي]] إلى خزانات الهضم يقلل من إنتاج كبريتيد الهدروجين.<ref>[http://www.cheric.org/research/tech/periodicals/vol_view.php?seq=23639 Abstract from Online Measurement of Dissolved and Gaseous-Hydrogen Sulfide in Anaerobic Biogas Reactors], cheric.org. Retrieved 24.10.07. {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140814221636/http://www.cheric.org/research/tech/periodicals/vol_view.php?seq=23639 |date=08 2يناير4 }}</ref>
 
==انظر أيضاً==
* [[كائن هوائي]]
* [[معالجة الصرف الصحي|معالجة مياه الصرف الصحي]]
*[[كلفة الكهرباء بحسب مصدر الطاقة المولدة منه]]
* [[معايير جودة مياه الصرف الصحي]]
* [http://www.biogas-info.co.uk/ UK's Official Information Portal on Anaerobic Digestion and Biogas]
* [http://www.bioplex.co.uk/glossary.shtml Glossary of Anaerobic Digestion terms]
* [httphttps://web.archive.org/web/20041124201613/www.eere.energy.gov/consumerinfo/factsheets/ab5.html?print US Government Information Sheet: Methane from anaerobic digesters]
* [http://www.ruralcostarica.com/biodigester.html Anaerobic biodigester design for small tropical producers]
* [http://www.biogas.wikispaces.com/ Biogas Community on WikiSpaces]