كيف يمكن إنتاج الميثان من النبيذ؟
أصبح انتشار مصادر الطاقة البديلة أحد أسباب القلق الكبرى في العالم الصناعي. حيث حث انخفاض احتياطي الطاقة الحالي وارتفاع السعر على استخدام الإيثانول كوقود بديل لوسائل النقل. وسبب الإيثانول المشتق من المصادر المتجددة عدداً من التحديات إلى جانب الفرص في صناعة السكر، حيث يعتبر تأمين أنظمة تكلفة فعالة من أجل معالجة وحفظ وإعادة تدوير مصادر الماء والطاقة حتماً إحدى هذه التحديات.
يواجه النبيذ -وهو السائل المتبقي بعد عملية تقطير الإيثانول بدءاً من مشتقات قصب السكر- تحديات في عملية التخلص منه بشكل متكرر، حيث أثبت أنه يملك إلفة بيوكيميائية عالية للأوكسجين BOD. على أساس متوسط، ويتم إنتاج 12 قدم مكعب من النبيذ نسبة إلى كل قدم مكعب من الإيثانول في التقطير، مع حمل BOD للنبيذ يتراوح بين 1.06 إلى 3.12 باوند في القدم المكعب أي (17000 إلى 50000 مج/ل).
تم إجراء دراسة لتقييم الهضم اللاهوائي (في غياب الأكسجين) للنبيذ من أجل إنتاج الميثان. وكان هدف هذه الدراسة هو جمع معطيات كافية من أجل تقييم لاحق لجدوى التقنية لهذه العملية. تضمن الهضم اللاهوائي مفاعلاً مازجاً كاملاً (هاضم) والذي تضمن نوعين من البكتيريا المحبة للحرارة المنتجة للحمض وللميثان على مرحلتين. وتضمنت المعطيات الحسابية درجة الحرارة 40 مئوية (104 فهرنهايت)، وقدر الزمن المتوسط لبقاء الخلايا بعشرة أيام.
وأظهرت نتائج النموذج الرياضي للهضم اللاهوائي (MADM) -الذي تم بناؤه لتقييم هذه النظام- أنه يمكن الحصول على انخفاض في BOD العائدة للنبيذ بنسبة 90% عبر الهضم اللاهوائي لعملية تقطير قصب السكر وتحويله إلى إيثانول، وإنتاج 1.5 مليون قدم مكعب من الإيثانول سنوياً أي 38 مليون لتر سنوياً.
ويتم الحصول على المنتجات الثانوية من عملية الهضم، كالميثان CH[sub]4[/sub] والغازات الأخرى بكمية كافية لتوليد 3.6 إلى 10.60 ميغاواط من الكهرباء (بافتراض وجود فعالية كهربائية بنسبة 90%)، حيث تراوح مجال BOD للنبيذ بين 1.06 إلى 3.12 باوند في القدم المكعب. قدر معدل إنتاج الغاز نسبة إلى وزن BOD المحطمة ب8.92 قدم مكعب للباوند، بينما كانت نسبة الطعام إلى العضيات الدقيقة (F/M) تقدر بـ 31.03 BOD/cell mass. بالإضافة إلى ذلك، تراوح الإنتاج اليومي من الكتلة الخلوية بين 3.658 و 10.758 باوند يومياً (تتم على مدار 150 يوم سنوياً)، حيث يتراوح BOD للنبيذ ما بين 1.06 و 3.12 باوند في القدم المكعب (17000 إلى 50000 مج/ل).
وتراوح حجم الهاضم ما بين 1,048,836 إلى 440,857 قدم مكعب (أي 29,697 إلى 12,482 كيلوليتر)، عندما كانت قيمة BOD تتراوح بين 1.06 إلى 3.12 باوند في القدم مكعب (أي 17000 إلى 50000 مغ/ل).
وأظهرت المعطيات المحسوبة أن معدل إنتاج الميثان إلى النبيذ يقدر ب5.11 إلى 15.03 قدم مكعب من الميثان إلى كل قدم مكعب من مهضوم النبيذ، وأما معدل إنتاج الميثان إلى الإيثانول تراوح بين 61.31 إلى 180.32 قدم مكعب من الميثان إلى كل قدم مكعب من الإيثانول.
يواجه النبيذ -وهو السائل المتبقي بعد عملية تقطير الإيثانول بدءاً من مشتقات قصب السكر- تحديات في عملية التخلص منه بشكل متكرر، حيث أثبت أنه يملك إلفة بيوكيميائية عالية للأوكسجين BOD. على أساس متوسط، ويتم إنتاج 12 قدم مكعب من النبيذ نسبة إلى كل قدم مكعب من الإيثانول في التقطير، مع حمل BOD للنبيذ يتراوح بين 1.06 إلى 3.12 باوند في القدم المكعب أي (17000 إلى 50000 مج/ل).
تم إجراء دراسة لتقييم الهضم اللاهوائي (في غياب الأكسجين) للنبيذ من أجل إنتاج الميثان. وكان هدف هذه الدراسة هو جمع معطيات كافية من أجل تقييم لاحق لجدوى التقنية لهذه العملية. تضمن الهضم اللاهوائي مفاعلاً مازجاً كاملاً (هاضم) والذي تضمن نوعين من البكتيريا المحبة للحرارة المنتجة للحمض وللميثان على مرحلتين. وتضمنت المعطيات الحسابية درجة الحرارة 40 مئوية (104 فهرنهايت)، وقدر الزمن المتوسط لبقاء الخلايا بعشرة أيام.
وأظهرت نتائج النموذج الرياضي للهضم اللاهوائي (MADM) -الذي تم بناؤه لتقييم هذه النظام- أنه يمكن الحصول على انخفاض في BOD العائدة للنبيذ بنسبة 90% عبر الهضم اللاهوائي لعملية تقطير قصب السكر وتحويله إلى إيثانول، وإنتاج 1.5 مليون قدم مكعب من الإيثانول سنوياً أي 38 مليون لتر سنوياً.
ويتم الحصول على المنتجات الثانوية من عملية الهضم، كالميثان CH[sub]4[/sub] والغازات الأخرى بكمية كافية لتوليد 3.6 إلى 10.60 ميغاواط من الكهرباء (بافتراض وجود فعالية كهربائية بنسبة 90%)، حيث تراوح مجال BOD للنبيذ بين 1.06 إلى 3.12 باوند في القدم المكعب. قدر معدل إنتاج الغاز نسبة إلى وزن BOD المحطمة ب8.92 قدم مكعب للباوند، بينما كانت نسبة الطعام إلى العضيات الدقيقة (F/M) تقدر بـ 31.03 BOD/cell mass. بالإضافة إلى ذلك، تراوح الإنتاج اليومي من الكتلة الخلوية بين 3.658 و 10.758 باوند يومياً (تتم على مدار 150 يوم سنوياً)، حيث يتراوح BOD للنبيذ ما بين 1.06 و 3.12 باوند في القدم المكعب (17000 إلى 50000 مج/ل).
وتراوح حجم الهاضم ما بين 1,048,836 إلى 440,857 قدم مكعب (أي 29,697 إلى 12,482 كيلوليتر)، عندما كانت قيمة BOD تتراوح بين 1.06 إلى 3.12 باوند في القدم مكعب (أي 17000 إلى 50000 مغ/ل).
وأظهرت المعطيات المحسوبة أن معدل إنتاج الميثان إلى النبيذ يقدر ب5.11 إلى 15.03 قدم مكعب من الميثان إلى كل قدم مكعب من مهضوم النبيذ، وأما معدل إنتاج الميثان إلى الإيثانول تراوح بين 61.31 إلى 180.32 قدم مكعب من الميثان إلى كل قدم مكعب من الإيثانول.
الرابط مصدر المقال
