الطّــــاقات الناتجة عن تخمير المخلفات و الشـّــــمس.. اســـــتخدامـــات متعــــدّدة

العـــــدد 9387

الإثنـــــين 15 تموز 2019

توفير الطاقة يعد من أهم متطلبات الحياة العصرية، ومقياساً لمدى التقدم البشري مع الأخذ بعين الاعتبار: المحافظة على سلامة البيئة من جهة، ورخص الطاقة المستخدمة من جهة أخرى.

ومن الآثار السلبية للاستخدام المتزايد للوقود الحالي:
ارتفاع متوسط درجة حرارة الأرض، وسقوط الأمطار الحامضية، وكذلك حدوث ثقب في طبقة الأوزون، لذلك كان من المهم جداً البحث عن مصادر للطاقة (الطاقة البديلة) حول هذا الموضوع كان الاستطلاع الآتي:
– الدكتور أحمد الأكراد: (البيوجاز) أو ما يسمى (غاز المستنقعات) يعطي طاقة حيوية، وهو عبارة عن خليط غازي يمثل الميثان نحو ثلثيه، أما الثلث الباقي فيشتمل على غازات أخرى كثيرة، وهذا الغاز ينتج عن تعفن المواد النباتية والمخلفات، والبيوجاز يشتعل جيداً في الهواء بلهب يميل إلى الزرقة الباهتة، شديد الحراة، ولكن طاقته الحرارية تختلف باختلاف محتواه من الميثان والغازات الأخرى المصاحبة.
الجدير بالذكر أن المتر المكعب الواحد من البيوجاز يكفي لتشغيل ثلاجة عشرة أقدام لمدة (12) ساعة، ويمكن كذلك أن يستخدم في توليد (1.25) كيلو واط كهرباء، أيضاً يعطي طاقة حرارية صافية تعادل الطاقة الناتجة عن حرق 7.45 كغ من الروث الجاف، فعلى سبيل المثال: الروث الناتج اليومي من عشر بقرات يعطي /1.8/ متر مكعب بيوجاز، وهذه تعادل /1.3/ ليتر من النفط وهي كمية من الطاقة تكفي لإضاءة مصباح قوته مائة شمعة لمدة أربع عشرة ساعة.
من جهة أخرى لو استخدمت المخلفات الحيوانية وبقايا النباتات في تخصيب التربة لحققت فائضاً إضافياً من الحبوب الغذائية يصل إلى عشرات الملايين من الأطنان وللحصول على البيوجاز تجارياً يقتضي تطبيق تقنية تعني بتخمير المخلفات العضوية ميكروبياً بمعزل عن الهواء وذلك داخل خزانات تقام تحت الأرض، ولكن لا بد من توافر ظروف خاصة إذ أنها تحتاج لحرارة معينة /30- 35/ درجة مئوية، ودرجة حموضة خاصة /6-8/، وإلى توازن منضبط بين مكونات بيئة التخمر، وعندها تنشط جماعات البكتيريا اللاهوائية لتنتج في النهاية غاز الميثان الذي ينطلق على هيئة فقاعات صغيرة تتجه لأعلى غرف التخمير حيث يجرى تجميعه في غرف خاصة، ومنها إلى المنازل والمصانع عبر الأنابيب.
الدكتورة ردينة عطا الله: يعد الهيدروجين طاقة بديلة، ومن مزايا هذه الطاقة أن الهيدروجين يحتوي على أكبر قدر من الطاقة لوحدة الكتلة، حيث أن حرق كيلو غرام منه يعطي حوالي ثلاثة أمثال القيمة الحرارية لأي من البنزين أو الديزل، كما يمكن التعامل مع الهيدروجين واستخدامه في عدة أشكال فيمكن نقله مثلاً على هيئة غاز مضغوط في خطوط أنابيب، وفي صورة سائل يمكن تعبئته وخزنه في صهاريج واسطوانات.
ولا يقتصر الأمر على الطورين الغازي والسائلي، بل يتعداهما إلى الطور الصلب.
إن سهولة تخزين الهيدروجين لفترات طويلة تعطي حرية لاستخدامه طبقاً لرغباتنا ولا نضطر للتأقلم مع القيود التي يفرضها مصدر طاقة لا يمكن خزنه، ومن أهم مميزات الهيدروجين أيضاً أنه يتوفر بكثرة في الطبيعة، فكل جزيء من الماء يحتوي على ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من الأوكسجين كما أن ارتفاع درجة حرارة لهب الهيدروجين تجعله مناسباً للاستخدام في الأغراض الصناعية.
والسؤال الذي يطرح نفسه هنا: إذا كان للهيدروجين كل هذه المزايا كوقود، فلماذا لم يطرد البترول من مملكة الطاقة، وينفرد هو بالمكانة السامية والدرجة الرفيعة؟ والإجابة: إن تقنيات الحصول على الهيدروجين ما زالت ذات كلفة عالية وهناك حاجة ماسة لتطوير وإبداع في تقنيات إنتاج واستخدام الهيدروجين.
أبحاث مجدية
تعد الشمس بمثابة فرن ذري يتحول فيه غاز الهيدروجين إلى هليوم لينطلق طاقة هائلة إلى الفضاء تنتج عن احتراق حوالي خمسة ملايين طن متري من الهيدروجين في كل ثانية، هذا وتقدر كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى كوكب الأرض خلال ساعة واحدة بكمية يمكن أن تكفي العالم كله كوقود مدة عام كامل إذا أمكن الاستفادة من طاقاتها بشكل جيد، وقد شاع استخدام السخانات الشمسية في المنازل كذلك في بعض الأجهزة الالكترونية ويمكن تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء دون احتراق أو تلوث للبيئة باستخدام وحدة يطلق عليها اسم الخلية الشمسية الكهربيضوئية.
وتتلخص فكرة توليد الطاقة في أن بلورة السيلكون تحول أشعة الشمس إلى كهرباء وتمتاز هذه الخلايا بأنها مصنوعة من السيلكون، وهي مادة موجودة بكميات كبيرة في القشرة الأرضية ولها قدرة عالية على التحمل ويمكن أن تعمل دون تلف مدة عشرين عاماً.
الجدير بالذكر أن هذه الخلايا الشمسية استخدمت لأول مرة في الولايات المتحدة بالقمر الصناعي –فانجارد- عام 1958 ثم شاع استخدامها في الآلاف من الأقمار الصناعية التي تجوب الفضاء في الوقت الحاضر، حيث تقوم البطاريات المكونة من عدة خلايا شمسية بتوليد الطاقة لهذه الأقمار لتغذية أجهزة الإرسال والاستقبال، وتشغيل أجهزة التصوير الدقيقة والكمبيوتر وهي تعمل بشكل أفضل في درجات الحرارة المنخفضة، وهذا ما يتوافر في الفضاء ويسعى العلماء إلى زيادة قدرة الخلايا الشمسية على تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء حيث أن قدرتها الحالية لا تتعدى تحويل سدس الأشعة التي تسقط عليها، ويتوقع أنه في عام /2025/ ستتمكن الخلايا الشمسية الكهربيضوئية من سد (10%) من احتياجات الدول الأوروبية من الطاقة.
من جهة أخرى أوضحت الدراسات العلمية أن محطات توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية سوف تأخذ مساحات كبيرة فوق سطح كوكب الأرض التي تجمع أشعة الشمس، ثم اتجه التفكير إلى إنشاء محطات فضائية لاستغلال الطاقة الشمسية وتتكون محطة الفضاء للطاقة الشمسية من قمر صناعي ضخم تمتد منه لوحات ينتشر عليها عدد كبير من الخلايا الشمسية وتبدو في الفضاء أجنحة هائلة يبلغ طول كل منها /10 كم/ وعرضها /5 كم/ وعندما تسقط أشعة الشمس على الخلايا الشمسية تنتج الطاقة الكهربائية التي تصل من محطة الفضاء إلى سطح الأرض عبر هوائي إرسال يتوسط أجنحة محطة الفضاء، ويبلغ طوله حوالي كيلو متر واحد، ويتكون من مجموعة من المحولات التي تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية الناتجة إلى موجات كهرومغناطيسية دقيقة تبث إلى محطات استقبال فوق سطح الأرض تبلغ مساحة كل منها حوالي سبعة كيلو مترات مربعة ثم طاقة كهربائية مرة أخرى حيث تحول الموجات الدقيقة إلى توزعها على المراكز السكانية والصناعية ويمكن لكل محطة فضاء للطاقة أن تولد خمسة آلاف ميغا واط، وهذا يفوق بمرات عديدة أكبر مولدات الطاقة الكهربائية الموجودة في الوقت الحاضر على سطح الأرض.

رفيدة يونس أحمد