استخدام قش الأرز كمصدر للطاقة الحيوية

ينتج عن زراعة الأرز نوعين من مخلفات الكتلة الحيوية وهما: قش الأرز وقشوره؛ بالإضافة إلى ذلك إمكانية جذبهم فيما يتعلق بعملية توليد الطاقة.
قشور الأرز هى منتج ثانوي تنتج عن عملية طحن الأرز؛ حيث تبلغ نحو 22% من وزن الأرز الخام تقريبًا؛ بينما تتراوح نسبة القش الناتجة عن الأرز الخام بين 1.0 و4.3. وبالرغم من انتشار التقنيات الحديثة الراسخة والمعترف بها دوليًا لاستخدام  قشور الأرز في جميع أنحاء العالم؛ يستخدم قش الأرز على نحو مقتصد كمصدر متجدد للطاقة.

أفضلية استخدام قشور الأرز عن القش
فضلًا عن ذلك يفضل استخدام قشور الأرز؛ وذلك لسهولة شرائه؛ أما بالنسبة لقش الأرز لا يفضل استخدامه وذلك لعدة أسباب:
 أولًا: صعوبة شرائه بسهولة.
 ثانيًا: لا يتوفر بكميات وفيرة فى موسم الحصاد.
بالإضافة إلى ذلك يمكن استخدام قش الأرز بمفرده أو مزجه مع مواد الكتلة الحيوية الأخرى في عملية الحرق المباشرة.  

وتستخدم مراجل الاحتراق إلى جانب التوربينات البخارية لإنتاج الكهرباء والحرارة، ويبلغ محتوى الطاقة نحو 14ميجا جول لكل كيلو غرام من قش الأرز؛ كما يبلغ محتوى الترطيب نحو 10%، وتتمثل المنتجات الثانوية في الرماد المتطاير ورماد القاع، بالإضافة إلى قيمتها الاقتصادية؛ علاوة على ذلك يدخلان في صناعة قوالب الطوب اللبنة والأسمنت، وإنشاء الطرق والسدود وغيرها.

وقد أثبت مدى صعوبة حرق الوقود الناتج عن قش الأرز في  أغلب أفران الاحتراق؛ خاصة أفران الاحتراق المصممة لتوليد الطاقة؛ حيث أن المشكلة الأساسية المتعلقة باستخدام قش الأرز وكتلة الأعشاب الحيوية لتوليد الطاقة؛هى تلوث وتآكل الغلايات؛ فضلًا عن استخدام الكلور والمكونات القلوية  مع الرماد.
يوجد في أوروبا وخاصة دولة الدنمارك خبرة كبيرة في مجال الطاقة الناتجة عن نظام حرق القش، ومحطات الطاقة التي تساعد على توليد الطاقة الكهربائية والحرارة.
ونتيجة لإنتاج كميات كبيرة من حبوب القمح والشوفان في الدنمارك؛ يمثل فائض القش دورًا كبيرًا في استراتيجية الدولة للطاقة المتجددة، وتشمل التقنيات المتقدمة أفران الحرق والغلايات، وهناك مزاعم بأن فكرة الحرارة المفرطة قادرة على العمل مع الوقود الذي يحتوي على نسبة عالية من القلويات، ولديها أنظمة معالجة التي تعمل على تقليل وقت  تحضير الوقود.

قد وظفت المحطات الأوروبية بطرق مختلفة ومتعددة؛ لتحضير القش لعملية الحرق، وتستخدم الشاحنات الآلية ذات المرافع القنطرية لحمل نحو 12 رزمة ضخمة من القش؛ ثم تخزن وترص فوق بعضها البعض  في المخزن المغطى. 
وبعض الأنظمة تدفع جميع العلف داخل حجرة الغلايات؛ حيث تدفع جميع الحزم بداخل حجرة الاحتراق، ويحرق القش إلى جانب الحزم، وربما يعتبر أفضل نظام لحزم العلف هو “Vølund cigar feeding”، وأول من طبقها  شركة بابكوك، ويلكوس فولاند).
ومع  ذلك نقلت المحطات الدنماركية الجديدة من أنظمة الحزم الكاملة إلى أنظمة تقطيع القش للوصول إلى أعلى مستويات الكفاءة، وفى حالة استخدام مسحوق الفحم؛ لحرق القش لا بد من تقطيع القش إلى أجزاء صغيرة أو طحنها جيدًا  حتى يسهل حرقها تمامًا في وقت قصير أو مزجها أثناء عملية الحقن في أنظمة المهد المميع.

كما أن التركيبة الكيميائية التي تحتوى عليها المادة الخام لها تأثير كبير على كفاءة عملية التوليد المشتركة لإنتاج طاقة الكتلة الحيوية. كما تحدد جودة المادة الخام المنخفضة لقش الأرز  بنسبة عالية من محتوى الرماد تتراوح بين10–17% مقارنة بقش القمح يبلغ نسبته نحو 3%، كما يحتوي الرماد على نسبة عالية من محتوى مادة السيليكا، ومن جهة أخرى، يحتوي قش الأرز الخام على نسبة قليلة من المحتوى القلوي، في حين قش القمح يحتوي على  25% من المحتوى القلوي أي أكبر من النسبة التي يحتوي عليها الرماد.
ومع ذلك تختلف جودة قش الأرز بصورة ملحوظة سواء في المواسم أو داخل المناطق، فإذا تعرض القش لهطول الأمطار في الحقول؛ يؤدى ذلك إلى ترشيح المكونات القلوية، وتحسين جودة المواد الخام، وفي ضوء هذا، ينبغي أن تكون نسبة محتوى الترطيب أقل من 10% لأجل تقنية الاحتراق.

وأثناء عملية احتراق قش الأرز تحت  درجة حرارة عالية؛ يتحول البوتاسيوم ويمتزج مع باقى المواد القلوية مثل: الكالسيوم، ثم يتفاعل مع السيليكات مما يؤدى إلى تشكيل هياكل متكلسة بإحكام على الموقد وجدار الفرن؛ كما تعتبر المواد الأتربة القلوية من المواد المهمة التي تساعد على تكوين الرواسب و ركام المعادن، وهذا يعنى أن  الوقود الذى يحتوى على القليل من المواد القلوية لا يسبب مشكلة كبيرة عند حرقه في الغلايات.

مراجعة: مي محمود

الرابط مصدر المقال

Ayaahmed

Ayaahmed

مترجمين المقال