أخبارالطاقة

استعادة وقود الديزل الحيوي واستخراجه من النفايات.. بدء الإنتاج يناير المقبل

تحويل الدهون والزيوت والشحوم إلى وقود حيوي انبعاثات دورة حياته أكثر بنسبة 74% أقل من الديزل البترولي

بالنسبة للمنتجات اليومية التي نستخدمها، أصبح النمط مألوفًا بشكل مخدر: يتم صنع شيء ما نستخدمه، نتخلص منه، من أجل مستقبل مستدام – حيث لا نقوم ببساطة باستخراج الموارد ورميها – نحتاج إلى جعل هذه العملية الخطية دائرية، كما يقول البروفيسور الفخري ريتشارد بارناس، قسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية في جامعة UConn.

يبحث بارناس وفريقه عن وقود الديزل الحيوي وكيفية استخراجه من موارد النفايات، حيث شارك بارناس أيضًا في تأسيس أنظمة استرداد موارد REA ، والتي دعمت طالب الدراسات العليا في الهندسة الكيميائية في جامعة UConn ، لتطوير تقنية لتحسين عملية حرجة لإزالة الكبريت من وقود الديزل الحيوي المصنوع من مواد النفايات .

في هذه الحالة، تنشأ المواد من مياه الصرف الصحي، ويتم تنفيذ هذه التقنية في مشروع في مصنع John Oliver Memorial Sewer في دانبري، والذي من المقرر أن يبدأ العمل في يناير 2023، والذي سيحول الدهون والزيوت والشحوم إلى وقود الديزل الحيوي الذي تكون انبعاثات دورة حياته أكثر بنسبة 74٪ أقل من الديزل البترولي.

الشحم البني

يوضح بارناس،أنه بطريقة أو بأخرى، ينتهي المطاف بالدهون والزيوت والشحوم (FOG) في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، ويتم نقل بعضها عن طريق الشاحنات، وبعضها يصل عبر الأنابيب الرئيسية.

ويضيف، أن FOG يتلوث أيضًا بالصابون والمنظفات، وبالطبع في هذه الحالة، مياه الصرف الصحي. في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، يتم فصل FOG عن الماء وتنقيته إلى ما يسمى “الشحم البني”.

يعد التعامل مع FOG أيضًا مكلفًا لأنه يجب نقله خارج الموقع ، إما إلى مكب نفايات صحي أو في محرقة، ما لم تتم إزالته يمكن أن يسبب مشاكل كبيرة للمصنع، لأن FOG يخنق المجتمعات الميكروبية اللازمة لكسر مياه الصرف الصحي، قد يؤدي هذا إلى إغلاق يستمر من أسابيع إلى شهور، ويمكن أن يكون كارثيًا لمرافق الصرف الصحي الحيوية هذه، تعني طبيعة محطات معالجة المياه أنه قد يكون من الصعب إقناع المهندسين المدنيين بالمحطة بتبني تقنيات جديدة.

يضيف بارناس، ” عواقب الفشل هائلة، وهذا يؤدي إلى نوع محافظ من الصناعة حيث إذا كان لديهم شيء يعمل، فهم لا يريدون حقًا أن يتدخل أي شخص في ذلك، إذا كانت محطة معالجة مياه الصرف الصحي تعمل، فإن الشعور العام هو”اتركه وشأنه”.

ومع ذلك، يقول بارناس، إنه بمجرد أن أدرك مشغلو المحطة أن هذه التقنية هي وسيلة للتخلص من FOG وأنه لن يكون هناك أي تدخل في تشغيل المصنع ، فقد أثار اهتمامهم.

تأخذ تقنية بارناس FOG وتنظفها وتحولها إلى وقود حيوي، يتمثل الجزء الحاسم والصعب في ضمان نظافة وقود الديزل الحيوي المنتج بدرجة كافية ، مع إزالة أكبر قدر ممكن من الكبريت.

يقول بارناس: “يحتوي الشحوم البنية على 600 إلى 1000 جزء في المليون من الكبريت بأشكال جزيئية مختلفة”، “المعيار المعمول به في الولايات المتحدة للديزل الحيوي وأنواع وقود الديزل الأخرى هو 15 جزءًا لكل مليون كبريت أو أقل، في أوروبا والصين، المعيار هو 10 أجزاء لكل مليون، ويجب أن نتخلص من حوالي 99٪ من الكبريت.”

إستر ميثيل الأحماض الدهنية

يشرح بارناس، أن المصنع في دانبري سيفعل ذلك في عملية تقوم أولاً بإسترة الأحماض الدهنية الحرة بالميثانول لصنع ما يسمى إستر ميثيل الأحماض الدهنية، وهو جزيء الديزل الحيوي.

ثم يجرون الأسترة فوق أي دهون ثلاثية في الخليط، كجزء من عملية التنظيف الإضافي للديزل الحيوي إلى مستويات تقارب 200 جزء في المليون من الكبريت – لا يزال غير نقي بما فيه الكفاية.

وقود الديزل الحيوي

التقطير الفراغي

يقول: “إن التقنية التي يتم تنفيذها، هي ما يسمى بعملية التقطير الفراغي، حيث نقوم بتسخين المادة حتى 400 درجة فهرنهايت ونقوم بتطبيق ضغط الفراغ”، “من خلال القيام بذلك، نحن قادرون على إزالة أجزاء الكبريت والحفاظ على كل وقود الديزل الحيوي الجيد ولكن هذه عملية مكثفة.”

لقطة كاملة في الظلام

دفعت كثافة العملية بارناس وفريقه إلى التفكير في أنه يجب أن يكون هناك حل أبسط، بدأوا بتجربة أنواع مختلفة من المرشحات والمركبات، ولكن دون نجاح يذكر ، حتى حدثوا مع نوع يعمل بشكل جيد للغاية – مادة تسمى بيتا سيكلودكسترين، لقد قاموا بتفصيل العمل في ورقة منشورة مؤخرًا في تقنية الفصل والتنقية، وقدموا طلب براءة اختراع لاستخدام المواد في عملية تصنيع وقود الديزل الحيوي.

يقول بارناس: “كانت الدكسترينات الحلزونية موجودة منذ فترة في الصناعات الدوائية والغذائية، لأن ديكستران عبارة عن كربوهيدرات وهو في الأساس غير سام”.

وأوضح “يتم استخدامه في عدد هائل من الأشياء في هذه المرحلة، على سبيل المثال ، فيبريز، رذاذ مزيل الروائح يحتوي على سيكلودكسترين فيه، لأن السيكلودكسترين ممتاز في امتصاص الجزيئات المسببة للرائحة، في صناعة الأدوية، تعتبر الدكسترينات الحلقية جيدة في تثبيت الجزيئات غير القابلة للذوبان في الماء حتى يمكن وضعها في حبوب منع الحمل والعبور في بيئة غنية بالمياه، مثل أجسامنا، ويمكنها الوصول إلى مجرى الدم ، ومن ثم استهداف المناطق “.

وأضاف “بدأنا نسأل أنفسنا ما إذا كانت السيكلودكسترين قد تمتص الجزيئات التي نهتم بها.

لقد كانت رصاصة في الظلام ، وكنا محظوظين لأنها عملت بشكل جيد للغاية.”

بعد دراسة حركية التفاعل، صمم الفريق عملية نموذجية سيتم تنفيذها في منشآت مستقبلية، كنوع من الإصدار 2.0 ، كما يقول بارناس، حيث يتم حاليا معالجة حوالي 10 ملايين جالون من المياه يوميًا ، وستنتج منشأة استصلاح FOG حوالي 300000 جالون من وقود الديزل الحيوي سنويًا.

مع الأمل في التوسع ، يقول بارناس إنهم أجروا مسحًا لمحطات معالجة النفايات، وتوصلوا إلى خطة تتضمن ثلاثة محاور رئيسية، لإنتاج ما يقرب من 10 ملايين جالون سنويًا من وقود الديزل الحيوي باستخدام شيء يعتبر حاليًا نفايات.

يقول بارناس: “يبدو الأمر كثيرًا ، لكنه ليس نسبة كبيرة من إجمالي الوقود الذي نستخدمه”.

“الشيء الأكثر أهمية هو أننا نزيل مشكلة التخلص من النفايات السيئة للغاية التي نواجهها في جميع أنحاء العالم، وفي جهود التنظيف يمكننا أن نصنع حوالي اثنين إلى 3% من وقود الديزل الذي نستخدمه في الولايات المتحدة، يمكن المساعدة في تحويل المشكلة في تدفق الإيرادات لدعم جهود التنظيف ويكون لها تأثير ضئيل على مشهد الطاقة المتجددة “.

هذا مثال رائع على الاحتمالات داخل الاقتصاد الدائري، حيث لا يتم التخلص من الأشياء أو التخلص منها “بعيدًا”، ولكن حيث نجد استخدامًا جديدًا للنفايات.

يشير بارناس إلى أن هذه هي الطريقة التي تعمل بها الأشياء في الطبيعة ، حيث يتم إعادة تدوير الموارد بسهولة، هذه التكنولوجيا لتعميم FOG يمكن نشرها على نطاق واسع في غضون عامين إذا كان هناك اهتمام ودعم.

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: