عمليات طاقة الكتلة الحيوية

بالعربي/ يمكن تقدير عمليات طاقة الكتلة الحيوية بشكل أفضل بمجرد فهمك لطاقة الكتلة الحيوية والأهداف من إنشائها.

عمليات طاقة الكتلة الحيوية

بحكم التعريف ، يتم إنشاء طاقة الكتلة الحيوية عن طريق الاحتراق (الاحتراق) أو التحويل الكيميائي الحيوي لأي مادة عضوية لاستخدامها في الوقود. تشمل بعض المواد العضوية المستخدمة كمصدر لطاقة الكتلة الحيوية الخشب ونشارة الخشب والأعشاب والذرة وقصب السكر ونفايات المزارع (روث البقر) والحياة النباتية الأخرى. عمليات تحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة عديدة.

الإحتراق

العملية الأكثر شهرة هي بسيطة. إنه يحترق (احتراق). تولد عملية الاحتراق حرارة تتحول إلى طاقة. في عملية الاحتراق ، يتم حرق الكتلة الحيوية وتحويلها إلى طاقة.

تتمثل ميزة احتراق الكتلة الحيوية في أنه يمكنك استخدام الحرارة دون الحاجة إلى تحويلها إلى شكل آخر من أشكال الطاقة مثل الكهرباء. يمكنك ببساطة استخدام الحرارة مباشرة لأشياء مثل تدفئة منزلك وتسخين المياه في منزلك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام حرارة الاحتراق للتدفئة المباشرة في المصانع ومنشآت التصنيع وحتى مباني المكاتب. يمكن أيضًا تحويل الحرارة المباشرة إلى كهرباء.

عملية إطلاق النار المشترك

تعتبر عملية الحرق المشترك طريقة احتراق غير فعالة. في هذه العملية ، تستبدل الكتلة الحيوية في أي مكان من 15 إلى 20 بالمائة من الفحم المستخدم في محطة توليد الكهرباء. هذا يساعد على تقليل الانبعاثات من وقود الفحم وحتى يقلل من تكاليف التشغيل. يعتبر Switchgrass المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة في هذه العملية.

Switchgrass هو عشب صيفي معمر وهو نبات طبيعي يوجد في منطقة السهول الكبرى الأمريكية وفي بعض مناطق الجنوب. إنه نبات قوي مقاوم يمكنه تحمل الجفاف والفيضانات والآفات وتدهور التربة. إنه محصول مرن يمكن زراعته أيضًا دون الحاجة إلى الأسمدة الضارة التي يمكن أن تؤدي إلى تلوث الجريان السطحي في الأنهار والجداول والمحيطات. يعتقد العديد من العلماء أن عشبة التبديل هي مادة أولية أكثر كفاءة في إنتاج الإيثانول من الذرة.

ينتج عن عملية الاحتراق بعض تلوث الهواء وليست فعالة مثل الطرق الأخرى لأن جزءًا كبيرًا من الطاقة المنتجة يتسرب.

التحويل الحراري

تستخدم عمليات التحويل الحراري الحرارة لاستخراج الطاقة عن طريق تغيير الكتلة الحيوية إلى مادة كيميائية مختلفة من خلال تفاعلات كيميائية مختلفة والتفاعل مع الأكسجين. وتشمل هذه:

تغويز

تتم عملية التغويز باستخدام درجات حرارة عالية والتحكم في كمية الأكسجين والبخار عند تحويل مواد الكربون مثل البترول والفحم والكتلة الحيوية والوقود الحيوي إلى هيدروجين وأول أكسيد الكربون. تنتج عملية التحويل هذه ما يعرف بالغاز التخليقي وهو منتج أكثر كفاءة للكتلة الحيوية من عملية الاحتراق. يمكن حرق غاز التخليق مباشرة ، واستخدامه في إنتاج الميثانول والهيدروجين ، بل ويمكن تحويله إلى وقود اصطناعي. قد تكون على دراية بمعالجة التغويز الحالية للوقود الأحفوري.

الانحلال الحراري

يحدث الانحلال الحراري عندما يتم تسخين الكتلة الحيوية دون وجود أي أكسجين في الغرفة. الماء والفحم والقطران والزيت والغازات مثل الهيدروجين والميثان وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون هي منتجات الانحلال الحراري للكتلة الحيوية. يتم تحديد هذه التغييرات الكيميائية حسب نوع الكتلة الحيوية التي تتم معالجتها والوقت الذي يستغرقه التسخين. الفحم هو المنتج النهائي الأكثر شيوعًا الذي يتم إنشاؤه من عمليات الانحلال الحراري ، والذي يستخدم في علم المعادن لتطبيقات الامتصاص.

توريفكشن

إن التفريغ الحراري لإنتاج الكتلة الحيوية هو معالجة حرارية كيميائية باستخدام الحرارة. تتراوح درجة الحرارة المطلوبة لهذه العملية بين 200 إلى 320 درجة مئوية. أثناء العملية ، تتم إزالة الأكسجين وإزالة أي رطوبة في الكتلة الحيوية ، تاركًا ما يسمى مادة متطايرة. تتم أيضًا إزالة المواد المتطايرة الزائدة للحصول على شكل أنقى من الكتلة الحيوية الصالحة للاستخدام. يمكن أن تشتمل المواد المتطايرة غير الضرورية على السليلوز والبوليمرات الحيوية الأخرى التي تنتج مجموعة من المواد المتطايرة أثناء تحللها. تكون نتيجة هذه العملية كتلة حيوية صلبة جافة داكنة تُعرف بالفحم الحيوي. يصنع الفحم الحيوي عادة في كريات أو قوالب ثم يحرق للتدفئة في المنازل والوقود للصناعات. يحتوي الفحم الحيوي على دخان أقل من المواد القابلة للاحتراق الأخرى.

التحويل الكيميائي وعمليات عدم الاحتراق

هناك عمليات أخرى لتحويل الكتلة الحيوية إلى طاقة لا تتطلب حرقًا. هذه الطرق قادرة على تحويل مواد الكتلة الحيوية في الخام وتحويلها إلى أشكال مختلفة من الوقود الصلب والغاز والسائل. عندئذٍ تصبح محطات الطاقة قادرة على استخدام هذه الطاقات المحولة مباشرةً دون أي معالجة إضافية.

نظرًا لأن معظم الكتلة الحيوية تحتوي على كربوهيدرات وافرة ، يمكن اختزالها إلى العديد من المواد الكيميائية المختلفة التي تعتبر مصادر وقود قابلة للتطبيق.

زيوت الكتلة الحيوية

يمكن تحويل الذرة وقصب السكر وفول الصويا والحياة النباتية المتجددة الأخرى إلى أشكال سائلة كوقود واستخدامها بدلاً من الديزل والبنزين. غالبًا ما يتم جمع زيوت الطهي من المطاعم وإعادة تدويرها إلى وقود حيوي.

التخمير والميثان والكحول

يتطلب عدم احتراق النباتات تسخين النباتات في محاولة لتحطيم التركيب الكيميائي للمصنع. هذه المواد الكيميائية صلبة وغازية وسائلة. يمكن استخدام بعض هذه المواد الكيميائية مباشرة ، بينما يحتاج البعض الآخر إلى مزيد من التفصيل من خلال طرق التكرير الأخرى. على سبيل المثال ، لاستخدام الميثان يتطلب مغوي الكتلة الحيوية لاستخراج الميثان عن طريق إجبار النباتات على إطلاقه. ثم يتم استخدام الميثان في شكل غاز لتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء. يتم تحويل الميثان أيضًا إلى وقود هيدروجين يستخدم لتوليد الكهرباء مع انبعاثات منخفضة للغاية.

الكيمياء الحيوية ، عملية التخمير

قد يبدو الأمر غريباً لأن التخمير يرتبط في الغالب بصنع الخمور والبيرة والنبيذ ، لكنها طريقة منطقية لتحويل الطاقة الحيوية. من خلال عملية التخمير ، يتم تحويل الذرة إلى كحول حبوب (إيثانول). غاز الميثان المنبعث من هذه العملية ، والذي يمكن استخدامه لإنتاج الكهرباء.

حدود الكتلة الحيوية

يمكن أن ينتج وقود الكتلة الحيوية ، مثل الإيثانول ، حوالي خمسة أضعاف الطاقة المستخدمة في صنعه ، مما يجعله مصدرًا سليمًا للطاقة اقتصاديًا. الجانب السلبي هو أنه كلما زادت الحاجة إلى شحن الوقود ، أصبح أقل اقتصادا. لذلك ، فإن قيمة عمليات طاقة الكتلة الحيوية هي عندما يتم استخدام الكتلة الحيوية في مكان إنتاجها ، مثل المزارع والمجتمعات المباشرة.

المصدر/ lovetoknow.comالمترجم/barabic.com