تقنيات الاستفادة من طاقة الكتلة الحيوية

^مقدمة:

هناك عدد من التقنيات التي تستخدم للاستفادة من أنواع الكتلة الحيوية المختلفة باعتبارها مصدر طاقة متجدد، وقد تقوم هذه التقنيات بإطلاق الطاقة بشكل مباشر، أو تقوم بتحويلها إلى شكل آخر مثل الوقود الحيوي السائل أو الغازي.^

**عمليات الاحتراق المباشر:**

& تعتبر عملية الحرق أقدم الطرق المستخدمة لتحوبل الكتلة الحيوية إلى طاقة، المواد الأولية التي تستخدم فيها هي الأخشاب والقش والنفايات الصلبة المحلية، ونفايات الصناعات الغذائية.

تقسم أفران الاحتراق المباشر إلى قسمين رئيسيين، وتستخدم إما لإنتاج الطاقة مباشرة، أو لتوليد البخار، الأفران الهولندية، ومفارش الفحم تتألف من مرحلتين، الأولى مرحلة تجفيف وممكن تغويز جزئي، والثانية لإتمام الاحتراق، وتوجد نماذج أكثر تطوراً لهذه الأنظمة تتضمن وجود قضبان مهتزة أو دوارة تسهل من عملية إزالة الرماد، وبعضها تتطلب مياه للتبريد. &

**العمليات الحرارية الكيميائية:**

& وتسمى العمليات الترموكيميائية (Thermochemical)، يتم فيها تحويل الكتلة الحية إلى حامل طاقة ثانوي باستخدام تفاعلات كيميائية معينة مع التسخين، ويوجد عدد من العمليات الترموكيميائية، يختلف الناتج عنها بين وقود سائل وصلب وغازي.

العملية الترموكيميائية الأولى هي التفكيك الحراري (Pyrolysis) عند درجات حرارة مرتفعة للمواد العضوية بغياب الأوكسجين، وتحدث عند ضغط معين ودرجات حرارة تتجاوز 430°C، وبشكل عام تعطي عن هذه العملية منتجات سائلة وغازية وتخلف بعض البقايا الصلبة الغنية في محتوى الكربون.

وتختلف هذه العملية عن الاحتراق بأنها لا تتضمن التفاعل مع الأوكسجين أو الماء، وتستخدم بشكل كبير في المجالات الصناعية مثل إنتاج الفحم، الميثانول، أو منتجات كيميائية أخرى من الخشب.

عملية التفحيم (Torrefaction) هي معالجة ترموكيميائية للكتلة الحيوية عند درجات حرارة بين 200-320 درجة مئوية تحت شروط جوية بغياب الأوكسجين، وفي أثناء هذه العملية يتم إزالة محتوى الكتلة الحيوية من الماء والمواد المتطايرة الزائدة، وتتفكك المواد البوليميرية الحيوية (السيللوز، نصف السيللوز، الليغنين) جزئياً لتطلق أنواع مختلفة من المواد المتطايرة، والمنتج الأخير هو المواد الصلبة السوداء الجافة الباقية والتي تسمى الكتلة الحيوية المتفحمة أو الفحم الحيوي.

عملية الكربنة (Carbonization) هي عملية قديمة تستخدم لإنتاج الفحم، وهناك ثلاثة طرق مختلفة لها، التسخين الداخلي بالاحتراق المتحكم به للمواد الأولية، التسخين الخارجي باستخدام وقود الخشب والوقود الأحفوري، والغاز الساخن الدائر.

أفران الغاز المدفأة داخلياً هي أكثر أنواع الأفران انتشاراً، لكن الأفران المفاعلات المسخنة خارجياً لا تتضمن استخدام الأوكسجين أبداً، وبذلك تقدم فحماً أكثر كفاءة على مجال أوسع، لكنها تتطلب استخدام مصدر وقود خارجي، والي يمكن أن يكون "الغاز المنتج" بعد أن تبدأ عملية التفكك الحراري.

أنظمة الغاز الدائرة تمتلك الإمكانية لتوليد كميات ضخمة من الفحم مع منتجات جانبية، لكنها محدودة الاستخدام حالياً بسبب أسعار الاستثمار الكبيرة لها للمحطات