ابتكار جديد يسمح بتحويل النفايات العضوية الخام إلى وقود حيوي.. 80% من النفايات المنزلية تصل إلى مكبات النفايات

تمكن فريق من الباحثين من تطوير ابتكار جديد يسمح بتحويل النفايات الخام الرطبة التي نلقيها في القمامة إلى وقود حيوي سائل وصلب، دون الحاجة إلى تجفيف النفايات.
ويقدر الباحثون أن الوقود المنتج من النفايات العضوية على المستوى الوطني يمكن أن يلبي، من بين أمور أخرى، حوالي ثلث استهلاك الوقود البحري.
أجرى الدراسة البروفيسور ألكسندر جولبيرج من كلية بورتر للبيئة وعلوم الأرض ونشرت في مجلة تحويل الطاقة والإدارة.

تتفاقم مشكلة النفايات، بمتوسط حوالي 1.76 كجم من النفايات للشخص الواحد يوميًا – أي ما يزيد بنحو 30% عن المتوسط الأوروبي. ويزداد هذا الرقم كل عام بنحو 2.6%، وفي الوقت الحالي، ينتهي المطاف بنحو 80% من النفايات المنزلية في مكبات النفايات.

وتشكل النفايات العضوية تحديًا كبيرًا، حيث تضر بالبيئة من خلال انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري العالمي، وتكوين الرشح، وتلوث الهواء والماء والتربة، وغالبًا ما تكون مصحوبة بروائح كريهة.

“تنتج النفايات العضوية غاز الميثان، وهو غاز دفيئة، كما أنها تلوث المياه الجوفية”، كما يوضح البروفيسور جولبيرج، “إن معالجة النفايات قضية بالغة الأهمية.

لقد وصلت مواقع مكبات النفايات إلى سعتها القصوى، وعلى الرغم من الرغبة في تقليص مكبات النفايات إلى الحد الأدنى، فإننا مضطرون إلى فتح مواقع جديدة، لأنه لا يوجد حل آخر. الميزة الرئيسية لاقتراحنا هي أننا سنقلل من الحاجة إلى العديد من مواقع مكبات النفايات، تستثمر البلديات أموالاً كبيرة في نقل النفايات ومعالجتها، وهذا الحل لديه القدرة على خفض هذه النفقات بشكل كبير”.
من أجل تقييم إمكانات النفايات البلدية، قام الباحثون بتحليل نتائج مسح رائد أجراه عام 2018 إ. إليميليش وآخرون فحص المسح تكوين القمامة التي تنتجها 190 أسرة على مدار أسبوع.

36.4 % من نفايات الغذاء و16.4% من النفايات المنزلية

وكشفت النتائج أن النفايات العضوية القابلة للقياس تشكل نحو 36.4% من نفايات الغذاء ونحو 16.4% من إجمالي النفايات المنزلية.
وتم تحليل فئة النفايات العضوية المقاسة بشكل أكبر، حيث تبين أنها تتألف من 67% فواكه وخضروات، و14% خبز ومعكرونة وحبوب، و8% بيض ومنتجات ألبان، و5% منتجات ثانوية مثل القشور والجلود، و3% لحوم وأسماك ودواجن، و2% حلويات وكعكات، و1% مشروبات غازية. وبشكل عام، تحتوي هذه النفايات العضوية على نحو 80% من الماء.

تقليل كمية الماء والأكسجين في الوقود الحيوي

يقول البروفيسور جولبيرج: “شكلت نتائج هذا المسح الأساس لنموذج النفايات في دراستنا، لقد قمنا ببناء مفاعل مستمر – والذي سيكون في النهاية قابلاً للتكيف مع استخدام الطاقة الشمسية – لتسخين النفايات إلى 280 درجة مئوية، وتمكنا من تقليل كمية الماء والأكسجين في الوقود الحيوي بشكل كبير.

“لقد توصلنا إلى محفزات فعالة من حيث التكلفة تجعل من الممكن التحكم في النسبة بين منتجات الوقود السائل والصلب. ويمكن استخدام الوقود الصلب كفحم حيوي، مما يعمل على عزل ثاني أكسيد الكربون بشكل فعال لفترات طويلة، ويمكن حرق الفحم الحيوي في محطات الطاقة مثل الفحم العادي، ويمكن للوقود الحيوي السائل، بعد ترقيته، تشغيل الطائرات والشاحنات والسفن.”

إنتاج وقود حيوي سائل بنسبة إنتاج تصل إلى 29.3% بالوزن

وباستخدام النموذج التمثيلي للنفايات العضوية المقاسة، نجح الباحثون في إنتاج وقود حيوي سائل بنسبة إنتاج تصل إلى 29.3% بالوزن ووقود صلب بنسبة إنتاج تصل إلى 40.7% بناءً على المواد الخام الجافة.
وهذه العملية متعددة الاستخدامات ومناسبة لمعالجة أي نفايات عضوية رطبة أو بقايا، على سبيل المثال، النفايات العضوية من مصانع الأغذية والمطابخ المؤسسية والمستشفيات.

ويخلص الباحثون إلى أن “إنتاج الوقود الحيوي من مكونات النفايات العضوية يمكن أن يقلل بشكل كبير من حجم النفايات البلدية المرسلة إلى مكبات النفايات، وبالتالي تقليل التلوث البيئي للتربة والمياه والهواء، وعلاوة على ذلك، فإن الحد من مكبات النفايات من شأنه أن يخفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري ويقلل الاعتماد على النفط والفحم، كما أن تحويل النفايات إلى طاقة يوفر حلاً محليًا لاستقلال وأمن الطاقة”.