دراسة: نعم.. يمكن توليد الطاقة من قش الأرز
يؤدي حرق ملايين الأطنان من قش الأرز إلى إطلاق كميات كبيرة من غازات الاحتباس الحراري مما يخلق اضطرابات في كيمياء الغلاف الجوي الإقليمي. وقد أدى الحصاد الآلي لمحصول الأرز إلى حرق حقل مفتوح من قش الأرز.
يقدم الدكتور رام شاندرا، أبهيناف تريفيدي، باسكار جها، أميت رانجان فيرما، والدكتور فيرندرا كومار فيجاي دراسة حالة عن استخدام قش الأرز لتوليد الطاقة من خلال طريق إنتاج البيوميتان وإنتاج البيوإيثانول على نطاق تجاري وتحسين الكتلة الحيوية على نطاق محلي.
في الهند، يزرع الأرز في حوالي 43.95 مليون هكتار ينتج حوالي 106.54 مليون طن من الأرز وحوالي 160 مليون طن من القش بنسبة 1: 1.5 لحبوب الأرز المنتجة إلى القش المنتج. البنجاب تنتج 11.27 مليون طن من الأرز وهو ما يمثل 10.6 في المائة من إجمالي إنتاج الهند لعام 2013- 2014، وأنتج ما مجموعه 16.90 مليون طن من قش الأرز. من قش الأرز الذي يتم إنتاجه، يتم استخدام جزء منه كوقود لمحطات توليد الطاقة من الكتلة الحيوية الحديثة، قمائن الطوب، صناعة الكرتون، زراعة الفطر، ويستخدم جزء منها لتغذية طواحين الكتلة الحيوية المحلية في المناطق الريفية.
لا يتم حرق أجزاء من قش الأرز الذي لم يتم جمعه في الحقول بسبب تقنية الحصاد مجتمعة، ثم يتم إعادتها إلى الحقول، والتي تعمل كسماد نافع للمحاصيل القادمة. حقول الأرز المغمورة أيضا تضيف الميثان الإضافي، وهو غاز دفيئة محتمل ينتج من المجتمع البكتيري في ظروف نقص الأكسجين. ولكن، بسبب فائض قش الأرز والمشكلة المرتبطة بتخزينه، يقوم المزارعون ببيع قش الأرز بسعر غير اقتصادي يبلغ 500 لكل طن متري مما يؤدي إلى حرق ما يقرب من ثلثي مياهه علانية في الحقول لتهيئته بسرعة لبذر المقبل محصول القمح.
حرق القش يؤدي إلى إنتاج غازات دفيئة:
يقترح الباحثون أن حرق الحقول المفتوحة من قش الأرز يساهم بشكل كبير في إنتاج انبعاثات غازات الدفيئة الضارة بما في ذلك الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs)، بالإضافة إلى ثنائي بنزو ديوكسين متعدد الكلور (PCDDs) وثنائي بنزو فيوران متعدد الكلور (PCDFs)، إلى الديوكسينات من الناحية التجريبية، وتم تقييم أن طنًا واحدًا من قش الأرز يطلق 3 كجم من الجسيمات، و60 كجم من ثاني أكسيد الكربون، و1.460 كجم من ثاني أكسيد الكربون، و199 كجم من الرماد، و2 كجم من ثاني أكسيد الكبريت. ويؤثر حرق القش المحلي على البيئة حيث أن هذه الملوثات الهوائية لها خصائص سمية كبيرة وهي مسببة للسرطان محتملة بشكل خاص.
وتعرض هذه المقالة تقييمًا تجريبيًا لاستخدام قش الأرز باستخدام طريقتين للطاقة الحيوية، وهما bio methanation لتوليد الطاقة وحبيبات قش الأرز لتلبية احتياجات الطهي المنزلية
وقد تم تفسير الميثانول من قش الأرز بواسطة بيانات تجريبية فعلية من قوة الغاز الحيوي بمقياس توضيحي لمقياس التوليد من 3،800 - 4،000 متر مكعب من الغاز الحيوي في اليوم. كبديل لكعكة روث الماشية لتطبيق الطهي، تم إنتاج كريات قش الأرز، وتم التحقق من إمكاناتها بشكل تجريبي على مقياس المختبر في المصفوفات الصغرية المعتمدة على مسدس الكتلة الحيوية المحسنة. وعلاوة على ذلك، نقلاً عن الإمكانات الهائلة للغاز الحيوي من قش الأرز، يتم تقديم الطاقة وتحليل التكلفة من عملية بيومتايمان مقياس العرض.
نظرًا لتفاوت موارد الطاقة المتجددة وفقًا للظروف الجغرافية، فإن توليد الطاقة الحيوية من قش الأرز له نطاق واسع في ولاية البنجاب والولايات الشمالية الأخرى في الهند.
الهضم اللاهوائي من القش:
تعتبر تكنولوجيا الهضم اللاهوائي الطريقة الأكثر فعالية من حيث نسبة إنتاج/ مدخلات الطاقة لمعالجة موارد الكتلة الحيوية لإنتاج الطاقة والسماد الحيوي. وتتكون عملية الاستدلال الحيوي من قش الأرز المعروضة هنا من البيانات التجريبية الميدانية الفعلية المأخوذة من مصنع مقياس مظاهرة في فازيكا.
وتلقي قش الأرز في بالات من منطقة " فازيكا" بأكملها، البنجاب، ويتم تخزينها في وحدة التخزين. وعلاوة على ذلك، يتم توزيع قش الأرز يدويًا على عرض الحزام الناقل، ليتم تغذيته في وحدة المسحوق، وذلك لتقليل حجمه إلى 3-5 ملم. وكشف التحليل التقريبي أن قش الأرز غير المعالج يحتوي على نسبة رطوبة تصل إلى 10.0 في المائة و90.0 في المائة من إجمالي المواد الصلبة.
على أساس الوزن الرطب، في حين 84.0 في المائة و 16.0 في المائة من المواد الصلبة والمواد الرمادية المتطايرة، على أساس الوزن الجاف على التوالي. نتج التحليل النهائي إلى نسبة 40 في المائة من الكربون و5.50 في المائة من الهيدروجين و 0.75 في المائة من النيتروجين على أساس الوزن الجاف. عند تحليل العناصر، وجد أن كمية محتوى النيتروجين الموجود في الكتلة الحيوية من قش الأرز منخفضة جدًا وكشفت التحاليل التركيبية لقش الأرز عن وجود 39.9 في المائة من السليولوز و 24.0 في المائة من الهيميسيلولوز و 5.6 في المائة.
يبلغ متوسط سعة وحدة تكسير قش الأرز حوالي 1.0 طن / ساعة. يتم تشغيل هذه الوحدة بمحرك كهربائي بقدرة 75.0 كيلو واط، والذي يستهلك ما يقرب من 94 كيلوواط ساعة من الطاقة في الساعة للتشغيل. تتكون هذه الوحدة أيضًا من نظام جمع القش المطحون متبوعًا بنظام الشافطة لجمع الغبار المتولد أثناء عملية المسحوق. يتم تشغيل وحدة الشافطة من خلال الطاقة الكهربائية التي تصل إلى 30 كيلو واط، والتي تستهلك طاقة 37.5 كيلووات ساعة في الساعة للتشغيل.
ويتم إجراء عملية الاستدلال الحيوي في اثنين من أجهزة الهضم اللاهوائية (مصممة في المنزل) بسعة 3400 متر مكعب من المياه. يتم تغذية الركيزة المحضرة من القش مع جهاز الإغراق من خلال وحدة التغذية باستخدام المضخات. وتوفير أي مصدر خارجي للتدفئة في الهضم حيث إن متوسط درجة الحرارة السنوي في المنطقة يقع ضمن نطاق mesophilic.
تم الحفاظ على معدل التحميل ثابتًا عند 6.75 طن VS / يوم للحفاظ على 8-10٪ TS في الهاضم، بينما تم الحفاظ على الهضم في وقت احتجاز هيدروليكي لمدة 30 يومًا بناءً على العمل السابق الذي قام به المؤلفون. تم تمرير الملاط المهضوم من خلال اثنين من آلات الفصل الأفقي الصلبة والسائلة مع قدرة سللرات منخفضة تبلغ حوالي 8.0 م 3 / ساعة. النظام قادر على فصل المواد الصلبة بمعدل حوالي 600 كجم / ساعة مع محتوى الرطوبة حوالي 65 في المائة. يتم إعادة تدوير السائل المنفصل لإعداد طبقة من القش في خزان الخلط.
ويبين الجدول 1 المعلمات الأولية لإجراء الهضم اللاهوائي تغذية مستمرة من القش.
حيث تم الحفاظ على نسبة C / N من قش الأرز المعالجة مسبقًا بإضافة اليوريا بمعدل 18-20 جم / كج من قش الأرز على أساس جاف. كان الهضم مشحونًا بالكامل بروث البقر الطازج لبدء التشغيل وبدأت تدريجياً تغذية قش الأرز.
يجب تخفيض مستوى كبريتيد الهيدروجين في الغاز الحيوي إلى أقل من 50 جزء في المليون لتشغيل المحرك. وتتكون وحدة تنظيف كبريتيد الهيدروجين من محرك كهربائي بقدرة 5.5 كيلو واط لتشغيل مضخة معززة تعمل على ضخ الغاز الحيوي الخام عبر وحدة الغاسل. يتم استخدام محرك كهربائي بقدرة تبلغ 5.5 كيلوواط لتعميم الملاط المهضوم في وحدة الغسل.
وقد بلغ إجمالي استهلاك الطاقة في وحدة تنقية كبريتيد الهيدروجين 11 كيلوواط، والتي تستخدم طاقة 13.75 كيلوواط ساعة في الساعة للتشغيل. تتكون وحدة توليد الطاقة من الغاز الحيوي 1.0 ميجاوات 100 في المائة. وينتج المولد طاقة كهربائية بقدرة 1.2 ميجاوات في الساعة من خلال مولد التيار ثلاثي المراحل 415 فولت. يتم طحن عشرة أطنان / د من قش الأرز وتغذيتها بالهضم اللاهوائي الذي ينتج ما يقرب من 3800-4000 متر مكعب من الغاز الحيوي يوميًا مع غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون محتوى يتراوح بين 50 و 55 في المائة و40 إلى 45 في المائة، على التوالي. يتفاوت محتوى كبريتيد الهيدروجين في الغاز الحيوي المنتج من 500 إلى 600 جزء في المليون.
وتم العثور على معدل إنتاج غاز حيوي محدد في نطاق 390-440 م 3 / طن من إجمالي المواد الصلبة التي تم تغذيتها بالمصنع. وقد لوحظت إنتاجية محددة من إنتاج الميثان في حدود 200-220 م 3 / طن من إجمالي المواد الصلبة للتشغيل القياسي لمدة 12 شهرًا.
يوضح الشكل 1 تدفق عملية قش الأرز إلى توليد الغاز الحيوي.
فالحد الأقصى والحد الأدنى من الغاز الحيوي المولود لكل طن من إجمالي المواد الصلبة في هذه الحالة هو 390 و 440 متر مكعب، على التوالي بعد المعالجة الميكانيكية القصيرة.
تحليل الطاقة والفائدة والتكلفة لإنتاج الغاز الحيوي:
بالنسبة لتوازن الطاقة، يتم إجراء الحسابات من نقطة المعالجة الأولية لبذور القش لإنتاج الغاز الحيوي. من الجدولين 2 و3، ومن الواضح أن تحويل قش الأرز إلى غاز حيوي عن طريق المسحوق يحقق طاقة إيجابية صافية قدرها 655 كيلووات/ طن وفائدة من حيث التكلفة تبلغ 6.916/ طنًا من قش الأرز. وقد تبين أن استخدام قش الأرز لإنتاج الغاز الحيوي يمكن أن يولد توازنًا صافيًا إيجابيًا في الطاقة بين 70 في المائة و 80 في المائة.
الجدول 2: تحليل الطاقة لإنتاج طاقة الغاز الحيوي القائم على قش الأرز:
وهذا يدل على أن المعالجة المسبقة لقش الأرز أمر ضروري لجني محصول أعلى من الميثان. حيث إن المعالجة المسبقة التي تتبعها عملية الإحاطة الحيوية سوف تمكن من الاستخدام التنافسي اقتصادياً لقش الأرز لتوليد الطاقة. سيؤدي ذلك إلى تقليل التأثير البيئي السلبي أثناء حرق قش الأرز في الحقول المفتوحة.
الجدول 3: تحليل التكلفة والفائدة لإنتاج طاقة الغاز الحيوي القائم على القش:
التحبيب. تم تجفيف قش الأرز بواسطة الهواء لمدة خمسة أيام متبوعًا بالتجفيف في فرن الهواء الساخن عند 105 ± 1 درجة مئوية لمدة 12 ساعة ومسحوق. تم مزج قش الأرز المسحوق مع الموثق القياسي وتم صنع كريات بواسطة كريات سعة 100 كجم / ساعة. أجريت اختبارات غليان الماء في المختبر لتقدير الأداء الحراري لموقد طهي الكتلة الحيوية المحسّن الذي تغذيه حبيبات القش. تم قياس الكفاءة الحرارية لطباخ الطعام كنسبة من الحرارة المفيدة الناتجة عن احتراق الحبيبات في موقد طهي محسّن إلى الحرارة (نظريًا) الناتج عن تم تنفيذ قيم CO2 في جزء في المليون باستخدام الإجراء القياسي.
وتم رصد الجسيمات الكلية من خلال نظام مراقبة المكدس. والعثور على كفاءة حرارية لطباخة الكتلة الحيوية المحسنة لتكون 36.11 ± 0.38 في المائة عندما تغذيها حبيبات قش الأرز التي تعادل عندما يتم تغذيت نفس الموقد مع أنواع الوقود الأخرى. تم حساب الانبعاثات على أساس إجمالي مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل طن من كريات القش غير المشبعة بالوقود التي تم تغذيتها في طباخ الكتلة الحيوية المذكور أعلاه.
يعرض الشكل 2 اتجاهات الكفاءة الحرارية أثناء الاختبارات المعملية ومكافئ ثاني أكسيد الكربون.
احتراق كمية معينة من الحبيبات في الموقد (على أساس القيمة الحرارية الصافية للوقود)
إجمالي إنتاجية الغاز الحيوي وإنتاج البيوإيثانول:
ويتضح من الجدول 4 أن إجمالي إنتاجية الطاقة التي يمكن الحصول عليها من طريق البيوميتان تزيد بنسبة 30 في المائة عن مسار الإيثانول الحيوي.
فإذا تم جلب كل الكتلة الحيوية من فائض قش الأرز، والتي تمثل 11.70 مليون طن في البنجاب، لإنتاج البيوميتان، فإنها ستنتج طاقة تعادل 2.238 طن متري، وعند تحويلها إلى إيثان حيوي، ستنتج طاقة تعادل 1.564 مليون طن متري.
يقدم الدكتور رام شاندرا، أبهيناف تريفيدي، باسكار جها، أميت رانجان فيرما، والدكتور فيرندرا كومار فيجاي دراسة حالة عن استخدام قش الأرز لتوليد الطاقة من خلال طريق إنتاج البيوميتان وإنتاج البيوإيثانول على نطاق تجاري وتحسين الكتلة الحيوية على نطاق محلي.
في الهند، يزرع الأرز في حوالي 43.95 مليون هكتار ينتج حوالي 106.54 مليون طن من الأرز وحوالي 160 مليون طن من القش بنسبة 1: 1.5 لحبوب الأرز المنتجة إلى القش المنتج. البنجاب تنتج 11.27 مليون طن من الأرز وهو ما يمثل 10.6 في المائة من إجمالي إنتاج الهند لعام 2013- 2014، وأنتج ما مجموعه 16.90 مليون طن من قش الأرز. من قش الأرز الذي يتم إنتاجه، يتم استخدام جزء منه كوقود لمحطات توليد الطاقة من الكتلة الحيوية الحديثة، قمائن الطوب، صناعة الكرتون، زراعة الفطر، ويستخدم جزء منها لتغذية طواحين الكتلة الحيوية المحلية في المناطق الريفية.
لا يتم حرق أجزاء من قش الأرز الذي لم يتم جمعه في الحقول بسبب تقنية الحصاد مجتمعة، ثم يتم إعادتها إلى الحقول، والتي تعمل كسماد نافع للمحاصيل القادمة. حقول الأرز المغمورة أيضا تضيف الميثان الإضافي، وهو غاز دفيئة محتمل ينتج من المجتمع البكتيري في ظروف نقص الأكسجين. ولكن، بسبب فائض قش الأرز والمشكلة المرتبطة بتخزينه، يقوم المزارعون ببيع قش الأرز بسعر غير اقتصادي يبلغ 500 لكل طن متري مما يؤدي إلى حرق ما يقرب من ثلثي مياهه علانية في الحقول لتهيئته بسرعة لبذر المقبل محصول القمح.
حرق القش يؤدي إلى إنتاج غازات دفيئة:
يقترح الباحثون أن حرق الحقول المفتوحة من قش الأرز يساهم بشكل كبير في إنتاج انبعاثات غازات الدفيئة الضارة بما في ذلك الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs)، بالإضافة إلى ثنائي بنزو ديوكسين متعدد الكلور (PCDDs) وثنائي بنزو فيوران متعدد الكلور (PCDFs)، إلى الديوكسينات من الناحية التجريبية، وتم تقييم أن طنًا واحدًا من قش الأرز يطلق 3 كجم من الجسيمات، و60 كجم من ثاني أكسيد الكربون، و1.460 كجم من ثاني أكسيد الكربون، و199 كجم من الرماد، و2 كجم من ثاني أكسيد الكبريت. ويؤثر حرق القش المحلي على البيئة حيث أن هذه الملوثات الهوائية لها خصائص سمية كبيرة وهي مسببة للسرطان محتملة بشكل خاص.
وتعرض هذه المقالة تقييمًا تجريبيًا لاستخدام قش الأرز باستخدام طريقتين للطاقة الحيوية، وهما bio methanation لتوليد الطاقة وحبيبات قش الأرز لتلبية احتياجات الطهي المنزلية
وقد تم تفسير الميثانول من قش الأرز بواسطة بيانات تجريبية فعلية من قوة الغاز الحيوي بمقياس توضيحي لمقياس التوليد من 3،800 - 4،000 متر مكعب من الغاز الحيوي في اليوم. كبديل لكعكة روث الماشية لتطبيق الطهي، تم إنتاج كريات قش الأرز، وتم التحقق من إمكاناتها بشكل تجريبي على مقياس المختبر في المصفوفات الصغرية المعتمدة على مسدس الكتلة الحيوية المحسنة. وعلاوة على ذلك، نقلاً عن الإمكانات الهائلة للغاز الحيوي من قش الأرز، يتم تقديم الطاقة وتحليل التكلفة من عملية بيومتايمان مقياس العرض.
نظرًا لتفاوت موارد الطاقة المتجددة وفقًا للظروف الجغرافية، فإن توليد الطاقة الحيوية من قش الأرز له نطاق واسع في ولاية البنجاب والولايات الشمالية الأخرى في الهند.
الهضم اللاهوائي من القش:
تعتبر تكنولوجيا الهضم اللاهوائي الطريقة الأكثر فعالية من حيث نسبة إنتاج/ مدخلات الطاقة لمعالجة موارد الكتلة الحيوية لإنتاج الطاقة والسماد الحيوي. وتتكون عملية الاستدلال الحيوي من قش الأرز المعروضة هنا من البيانات التجريبية الميدانية الفعلية المأخوذة من مصنع مقياس مظاهرة في فازيكا.
وتلقي قش الأرز في بالات من منطقة " فازيكا" بأكملها، البنجاب، ويتم تخزينها في وحدة التخزين. وعلاوة على ذلك، يتم توزيع قش الأرز يدويًا على عرض الحزام الناقل، ليتم تغذيته في وحدة المسحوق، وذلك لتقليل حجمه إلى 3-5 ملم. وكشف التحليل التقريبي أن قش الأرز غير المعالج يحتوي على نسبة رطوبة تصل إلى 10.0 في المائة و90.0 في المائة من إجمالي المواد الصلبة.
على أساس الوزن الرطب، في حين 84.0 في المائة و 16.0 في المائة من المواد الصلبة والمواد الرمادية المتطايرة، على أساس الوزن الجاف على التوالي. نتج التحليل النهائي إلى نسبة 40 في المائة من الكربون و5.50 في المائة من الهيدروجين و 0.75 في المائة من النيتروجين على أساس الوزن الجاف. عند تحليل العناصر، وجد أن كمية محتوى النيتروجين الموجود في الكتلة الحيوية من قش الأرز منخفضة جدًا وكشفت التحاليل التركيبية لقش الأرز عن وجود 39.9 في المائة من السليولوز و 24.0 في المائة من الهيميسيلولوز و 5.6 في المائة.
يبلغ متوسط سعة وحدة تكسير قش الأرز حوالي 1.0 طن / ساعة. يتم تشغيل هذه الوحدة بمحرك كهربائي بقدرة 75.0 كيلو واط، والذي يستهلك ما يقرب من 94 كيلوواط ساعة من الطاقة في الساعة للتشغيل. تتكون هذه الوحدة أيضًا من نظام جمع القش المطحون متبوعًا بنظام الشافطة لجمع الغبار المتولد أثناء عملية المسحوق. يتم تشغيل وحدة الشافطة من خلال الطاقة الكهربائية التي تصل إلى 30 كيلو واط، والتي تستهلك طاقة 37.5 كيلووات ساعة في الساعة للتشغيل.
ويتم إجراء عملية الاستدلال الحيوي في اثنين من أجهزة الهضم اللاهوائية (مصممة في المنزل) بسعة 3400 متر مكعب من المياه. يتم تغذية الركيزة المحضرة من القش مع جهاز الإغراق من خلال وحدة التغذية باستخدام المضخات. وتوفير أي مصدر خارجي للتدفئة في الهضم حيث إن متوسط درجة الحرارة السنوي في المنطقة يقع ضمن نطاق mesophilic.
تم الحفاظ على معدل التحميل ثابتًا عند 6.75 طن VS / يوم للحفاظ على 8-10٪ TS في الهاضم، بينما تم الحفاظ على الهضم في وقت احتجاز هيدروليكي لمدة 30 يومًا بناءً على العمل السابق الذي قام به المؤلفون. تم تمرير الملاط المهضوم من خلال اثنين من آلات الفصل الأفقي الصلبة والسائلة مع قدرة سللرات منخفضة تبلغ حوالي 8.0 م 3 / ساعة. النظام قادر على فصل المواد الصلبة بمعدل حوالي 600 كجم / ساعة مع محتوى الرطوبة حوالي 65 في المائة. يتم إعادة تدوير السائل المنفصل لإعداد طبقة من القش في خزان الخلط.
ويبين الجدول 1 المعلمات الأولية لإجراء الهضم اللاهوائي تغذية مستمرة من القش.
حيث تم الحفاظ على نسبة C / N من قش الأرز المعالجة مسبقًا بإضافة اليوريا بمعدل 18-20 جم / كج من قش الأرز على أساس جاف. كان الهضم مشحونًا بالكامل بروث البقر الطازج لبدء التشغيل وبدأت تدريجياً تغذية قش الأرز.
يجب تخفيض مستوى كبريتيد الهيدروجين في الغاز الحيوي إلى أقل من 50 جزء في المليون لتشغيل المحرك. وتتكون وحدة تنظيف كبريتيد الهيدروجين من محرك كهربائي بقدرة 5.5 كيلو واط لتشغيل مضخة معززة تعمل على ضخ الغاز الحيوي الخام عبر وحدة الغاسل. يتم استخدام محرك كهربائي بقدرة تبلغ 5.5 كيلوواط لتعميم الملاط المهضوم في وحدة الغسل.
وقد بلغ إجمالي استهلاك الطاقة في وحدة تنقية كبريتيد الهيدروجين 11 كيلوواط، والتي تستخدم طاقة 13.75 كيلوواط ساعة في الساعة للتشغيل. تتكون وحدة توليد الطاقة من الغاز الحيوي 1.0 ميجاوات 100 في المائة. وينتج المولد طاقة كهربائية بقدرة 1.2 ميجاوات في الساعة من خلال مولد التيار ثلاثي المراحل 415 فولت. يتم طحن عشرة أطنان / د من قش الأرز وتغذيتها بالهضم اللاهوائي الذي ينتج ما يقرب من 3800-4000 متر مكعب من الغاز الحيوي يوميًا مع غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون محتوى يتراوح بين 50 و 55 في المائة و40 إلى 45 في المائة، على التوالي. يتفاوت محتوى كبريتيد الهيدروجين في الغاز الحيوي المنتج من 500 إلى 600 جزء في المليون.
وتم العثور على معدل إنتاج غاز حيوي محدد في نطاق 390-440 م 3 / طن من إجمالي المواد الصلبة التي تم تغذيتها بالمصنع. وقد لوحظت إنتاجية محددة من إنتاج الميثان في حدود 200-220 م 3 / طن من إجمالي المواد الصلبة للتشغيل القياسي لمدة 12 شهرًا.
يوضح الشكل 1 تدفق عملية قش الأرز إلى توليد الغاز الحيوي.
فالحد الأقصى والحد الأدنى من الغاز الحيوي المولود لكل طن من إجمالي المواد الصلبة في هذه الحالة هو 390 و 440 متر مكعب، على التوالي بعد المعالجة الميكانيكية القصيرة.
تحليل الطاقة والفائدة والتكلفة لإنتاج الغاز الحيوي:
بالنسبة لتوازن الطاقة، يتم إجراء الحسابات من نقطة المعالجة الأولية لبذور القش لإنتاج الغاز الحيوي. من الجدولين 2 و3، ومن الواضح أن تحويل قش الأرز إلى غاز حيوي عن طريق المسحوق يحقق طاقة إيجابية صافية قدرها 655 كيلووات/ طن وفائدة من حيث التكلفة تبلغ 6.916/ طنًا من قش الأرز. وقد تبين أن استخدام قش الأرز لإنتاج الغاز الحيوي يمكن أن يولد توازنًا صافيًا إيجابيًا في الطاقة بين 70 في المائة و 80 في المائة.
الجدول 2: تحليل الطاقة لإنتاج طاقة الغاز الحيوي القائم على قش الأرز:
وهذا يدل على أن المعالجة المسبقة لقش الأرز أمر ضروري لجني محصول أعلى من الميثان. حيث إن المعالجة المسبقة التي تتبعها عملية الإحاطة الحيوية سوف تمكن من الاستخدام التنافسي اقتصادياً لقش الأرز لتوليد الطاقة. سيؤدي ذلك إلى تقليل التأثير البيئي السلبي أثناء حرق قش الأرز في الحقول المفتوحة.
الجدول 3: تحليل التكلفة والفائدة لإنتاج طاقة الغاز الحيوي القائم على القش:
التحبيب. تم تجفيف قش الأرز بواسطة الهواء لمدة خمسة أيام متبوعًا بالتجفيف في فرن الهواء الساخن عند 105 ± 1 درجة مئوية لمدة 12 ساعة ومسحوق. تم مزج قش الأرز المسحوق مع الموثق القياسي وتم صنع كريات بواسطة كريات سعة 100 كجم / ساعة. أجريت اختبارات غليان الماء في المختبر لتقدير الأداء الحراري لموقد طهي الكتلة الحيوية المحسّن الذي تغذيه حبيبات القش. تم قياس الكفاءة الحرارية لطباخ الطعام كنسبة من الحرارة المفيدة الناتجة عن احتراق الحبيبات في موقد طهي محسّن إلى الحرارة (نظريًا) الناتج عن تم تنفيذ قيم CO2 في جزء في المليون باستخدام الإجراء القياسي.
وتم رصد الجسيمات الكلية من خلال نظام مراقبة المكدس. والعثور على كفاءة حرارية لطباخة الكتلة الحيوية المحسنة لتكون 36.11 ± 0.38 في المائة عندما تغذيها حبيبات قش الأرز التي تعادل عندما يتم تغذيت نفس الموقد مع أنواع الوقود الأخرى. تم حساب الانبعاثات على أساس إجمالي مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل طن من كريات القش غير المشبعة بالوقود التي تم تغذيتها في طباخ الكتلة الحيوية المذكور أعلاه.
يعرض الشكل 2 اتجاهات الكفاءة الحرارية أثناء الاختبارات المعملية ومكافئ ثاني أكسيد الكربون.
احتراق كمية معينة من الحبيبات في الموقد (على أساس القيمة الحرارية الصافية للوقود)
إجمالي إنتاجية الغاز الحيوي وإنتاج البيوإيثانول:
ويتضح من الجدول 4 أن إجمالي إنتاجية الطاقة التي يمكن الحصول عليها من طريق البيوميتان تزيد بنسبة 30 في المائة عن مسار الإيثانول الحيوي.
فإذا تم جلب كل الكتلة الحيوية من فائض قش الأرز، والتي تمثل 11.70 مليون طن في البنجاب، لإنتاج البيوميتان، فإنها ستنتج طاقة تعادل 2.238 طن متري، وعند تحويلها إلى إيثان حيوي، ستنتج طاقة تعادل 1.564 مليون طن متري.
الرابط مصدر المقال
