هضم لاهوائي: الفرق بين النسختين

تم إضافة 119 بايت ، ‏ قبل 6 أشهر
ط
ط
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=https://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 الحيواناتالحيوانات، ،والتيوالتي تشير عادة إلى "نشاط لاهوائي".<ref>{{Citeاستشهاد journalبدورية محكمة|مؤلف=Koyama, Tadashiro|سنة=1963|عنوان=Gaseous metabolism in lake sediments and paddy soils and the production of atmospheric methane and hydrogen|صحيفة=Journal of Geophysical Research|المجلد=68|العدد=13|صفحات=3971–3973|doi=10.1029/JZ068i013p03971}}</ref><ref>{{مرجعاستشهاد ويب|مؤلف=Pamatmat, Mario Macalalag, and Bhagwat, Ashok M.|سنة=1973|عنوان=Anaerobic metabolism in Lake Washington sediments|صحيفة=Limnology and Oceanography|المجلد=18|العدد=4|صفحات=611–627|مسار=http://aslo.org/lo/toc/vol_18/issue_4/0611.pdf|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20131216221344/http://aslo.org/lo/toc/vol_18/issue_4/0611.pdf|تاريخ أرشيف=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 [[ميثان|غاز المستنقعات]] من قبل العالم [[ألساندرو فولتا]] في عام 1776.<ref>{{مرجعاستشهاد كتاببكتاب|مؤلف=Zehnder, Alexander J. B.|سنة=1978|chapter=Ecology of methane formation|محرر=Mitchell, Ralph|عنوان=Water pollution microbiology 2|مكان=New York|ناشر=Wiley|صفحات=349–376|الرقم المعياري=978-0-471-01902-2}}</ref><ref>{{Citeاستشهاد journalبدورية محكمة|مؤلف=MacGregor, A. N., and Keeney, D. R.|سنة=1973|عنوان=Methane formation by lake sediments during in vitro incubations|صحيفة=Journal of the American Water Resources Association (JAWRA)|المجلد=9|العدد=6|صفحات=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[[طاقة متجددة|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=https://web.archive.org/web/20120430002358/http://www.clarke-energy.co.uk/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 الإحتباسالاحتباس الحراري.
 
==العملية==
{{مفصلة|تنفس لاهوائي}}
العديد من البكتيريا والمتعضيات الحيوية تؤثر في عملية الهضم لاهوائي،ومنلاهوائي، 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،المركباتفقط، المركبات المتوسطة هي أوائل [[كحول|الكحولات]]، [[ألدهيد|ألدهيات]] والأحماض العضوية،بالإضافةالعضوية، بالإضافة إلى ثنائي أوكسيد الكربون.ووجود خليط خاص من الميثان،المركباتالميثان، المركبات المتوسطة تتحول إلى مركبات نهائية جيدة من الميثان، ثنائي أوكسيد الكربون،وأثارالكربون، 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،غالبيةاللاهوائي، غالبية الطاقة الكيميائية موجودة في أول المركبات التي تحرر بواسطة البكتيريا القديمةعلىالقديمة على 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،ممارسةلذلك، ممارسة شائعة تستخدم لتقديم الكائنات الدقيقة من المواد مع العدد الحالي منها،يطلقمنها، يطلق على هذه العملية اسم"نثر البذور" في الهاضم،عادةالهاضم، 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=https://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،حيثكيميائي، 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=https://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>
 
*'''الحلمهة'''
في معظم الحالات،تصنعالحالات، تصنع الكتلة الحيوية من بوليمرات عضوية كبيرة،منكبيرة، من أجل أن تدخل البكتيريا إلى مكان الطاقة في المادة،هناكالمادة، هناك سلاسل مع الأوكسجين يجب أن تكسر إلى مكونات أساسي أصغر حجما،هذهحجما، المكوناتهذه المكونات، أو الجزيئات، ،أومثل الجزيئات،مثلالسكر، السكر،تكونتكون متيسرة للبكتيريا الأخرى.عملية كسر هذه السلاسل وتحويلها إلى جزيئات تدعى حلمهة،لذلكحلمهة، لذلك حلمهة مكونات هذه الجزيئات البوليمرية عالية الوزن تكون ضرورية في أول خطوة في الهضم لاهوائي.<ref>Sleat, R. & Mah, R. (2006) Hydrolytic Bacteria ''in'' Anaerobic digestion of biomass, p15</ref> تحلمه المكونات العضوية المعقدة إلى [[سكر أحادي]]،حمض أميني،[[حمض دهني]].
 
==النواتج==
النواتج الرئيسية الثلاثة لعملية الهضم لاهوائي هي الغاز الحيوي،الموادالحيوي، الصلبة،الماءالمواد 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=https://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.{{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=https://web.archive.org/web/20171209100605/https://anaerobic-digestion.com/anaerobic-digestion-an-introduction/ |date=09 ديسمبر 2017}}</ref>
===الغاز الحيوي===
{{مفصلة|غاز حيوي}}
| 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=https://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=https://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=https://web.archive.org/web/20080629230841/http://www.eere.energy.gov/consumer/your_workplace/farms_ranches/index.cfm/mytopic=30003 |date=29 يونيو 2008}}</ref> مع نسبة صغيرة من الهيدروجين وثلاثي كبريتيد الهيدروجين.(أثناء إنتاجه،يطلقإنتاجه، يطلق الغاز الحيوي بخار الماء،معالماء، مع جزء صغير من بخار الماء بسبب حرارة الغاز الحيوي).<ref name="Methods">{{Citeاستشهاد journalبدورية محكمة| الأول1 = B.| الأول2 = R.| الأول3 = T.| الأول4 = W. | عنوان = Methods for kinetic analysis of methane fermentation in high solids biomass digesters| الأخير1 = Richards | صحيفة = Biomass and Bioenergy | المجلد = 1| العدد = 2 | صفحات = 65–73| سنة = 1991 | doi = 10.1016/0961-9534(91)90028-B| الأخير2 = Cummings| الأخير3 = White| الأخير4 = Jewell}}</ref> ينتج معظم الغاز الحيوي خلال منتصف عملية الهضم،بعدالهضم، بعد نمو البكتيريا،وتتناقصالبكتيريا، 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=https://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،عادةمعا، 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=https://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=https://web.archive.org/web/20081216071449/http://www.defra.gov.uk/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،منتجالهدروجين، منتج سام وهو يتشكل من كبريتات الموجودة في مدخلات الهاضم،ويحررالهاضم، ويحرر بنسبة ضئيلة من الغاز الحيوي،وكالاتالحيوي، وكالات البيئية الوطني الفعالة،مثلالفعالة، مثل [[وكالة حماية البيئة الأمريكية]] أووكالة البيئة الإنكليزية و[[ويلز|ويلزية]]،تضع شروط صارمة بخصوص مستويات كبريتيد الهدروجين في الغازات،واذاالغازات، واذا كانت المستويات عالية من كبريتيد الهدروجين،فإنالهدروجين، 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=https://web.archive.org/web/20071017044913/http://www.patentstorm.us/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==