د.سالي فودة: من المخلفات إلى الطاقة.. أنواع مفاعلات التحلل الحراري ودورها في تثبيت الكربون

يُعَدّ التحلل الحراري عملية كيميائية حرارية تُحوِّل المخلفات الزراعية والعضوية إلى منتجات ذات قيمة، مثل الفحم الحيوي (Biochar) والزيت الحيوي والغاز التخليقي، في غياب الأكسجين.

وتُعَدّ هذه التقنية من ركائز الاقتصاد الدائري، إذ تسهم في تقليل البصمة الكربونية من خلال منع الحرق المكشوف وتثبيت الكربون في صورة مستقرة داخل الفحم الحيوي.

1. المفاعل الثابت

يتميز بتصميم بسيط وتكلفة منخفضة، حيث تُسخَّن المادة دون تحريكها. يُنتج كميات كبيرة من الفحم الحيوي الذي يخزن الكربون في التربة لفترات طويلة، لكنه يعاني من توزيع حراري غير متجانس.

2. المفاعل الدوّار

يتكون من أسطوانة دوّارة توفر تسخينًا متجانسًا وتسمح بالتشغيل المستمر، ما يجعله مناسبًا للتطبيقات الصناعية. يحقق توازنًا بين إنتاج الفحم الحيوي والزيت والغاز، ويساعد على تقليل الانبعاثات الناتجة عن الحرق التقليدي للمخلفات.

3. المفاعل ذو السرير المميع

يستخدم طبقة من الرمل أو المحفزات يتم تسييلها بواسطة الغاز لتوزيع الحرارة بكفاءة عالية. يُنتج كميات أكبر من الزيت الحيوي وأقل من الفحم، ويُعد مثاليًا لإنتاج الطاقة بانبعاثات منخفضة.

4. المفاعل اللولبي (أو القادوسي)

ينقل المادة داخل أنبوب مسخَّن بواسطة لولب دوّار، مما يسمح بالتحكم الدقيق في زمن الإقامة. يتميز بصغر حجمه وتكامل نظامه الآلي، ما يجعله مناسبًا للأنظمة اللامركزية التي تقلل انبعاثات النقل.

5. المفاعل الفراغي

يعمل تحت ضغط منخفض لزيادة استرجاع الأبخرة وتقليل الأكسدة. يُنتج زيتًا حيويًا عالي الجودة ويحافظ على الكربون داخل مركبات مستقرة.

6. المفاعلات الحديثة (الطاقة الشمسية والموجات الدقيقة)

تعتمد على مصادر الطاقة النظيفة في التسخين، وتتميز بانبعاثات شبه صفرية ودعمها للأنظمة السالبة الكربون.

الأثر على البصمة الكربونية

يسهم كل نوع من المفاعلات بطريقة مختلفة في تقليل الانبعاثات:

• الفحم الحيوي يخزن الكربون في التربة لقرون طويلة.

• الغاز والزيت الحيوي يُستخدمان كبديل للوقود الأحفوري، مما يقلل الانبعاثات غير المباشرة.

وتُظهر الدراسات أن التحلل الحراري يمكن أن يخفض البصمة الكربونية للمخلفات الزراعية بنسبة تتراوح بين 60 و90٪ تبعًا لكفاءة النظام المستخدم.

الخاتمة

تتشارك جميع مفاعلات التحلل الحراري، رغم اختلاف تصميماتها، في هدف واحد هو تحويل المخلفات إلى طاقة نظيفة مع تثبيت الكربون. إنها ليست مجرد تقنية لمعالجة المخلفات، بل أداة رئيسية لتحقيق الاستدامة البيئية والزراعة الذكية مناخيًا.