( مشاهده پاسخ شماره 1 تا 4 / از مجموع 4 پاسخ )

موضوع: انرژی بیو گاز

  1. #1

    تاریخ عضویت
    Aug 2009
    رشته
    مهندسی شیمی
    سن
    34
    نوشته ها
    398

    پیش فرض انرژی بیو گاز




    اغلب مواد آلی در شرایط مناسب و دور از اکسیژن در مجاورت میکروارگانیسم های خاصی تخمیر شده وگاز متان (ch4) تولید می کنند. همچنین تخمیر مواد زائد کشاورزی و دامی درشرایط غیر هوازی ، گازی تولید می کنند که اصطلاحاً آن را بیوگاز می نامند .

    استفاده از سیستم بیوگاز دراغلب کشورهای جنوب شرقی آسیا که با مشکل سوخت فسیلی مواجه هستند وجود دارد. از این سیستم برای سه منظور استفاده می شوند: تولید انرزی برای روستاها با قیمت ارزان ، بهسازی محیط زیست وجلو گیری ازآلودگی آن و تهیه کود حیوانی غنی تر برای کشاورزی.

    در اغلب روستاهای هندوستان و چین از گاز متان برای پختن غذا وگرمایش استفاده می کنند. از چند سال پیش دولت های هندوستان و چین برای مبارزه با افزایش سریع قیمت نفت وارداتی ، گسترش همه جانبه ای برای تولید گاز بعمل آورده اند .

    به طور نظری از فضولات یک گاو می توان مقدار کافی گاز متان برای پختن غذای یک نفر به دست آورد. برای این کار فضولات گاو و آب را به نسبت حجمی 4 به 5 مخلوط می کنند و سپس آن را در دستگاه تولید گاز برای تخمیر می ریزند. پس از عمل تخمیر ،گازمتان از لوله ای خارج گشته و به مصرف پخت و پز می رسد. کشور چین با تقریباً هفت میلیون دستگاه بیوگاز مقام اول را در جهان داراست.



    پسماند مزرعه ای برای تولید بیوگاز

    رشد جمعیت بیش از افزایش منابع غذایی در کشورهای در حال توسعه است . برای واژگون ساختن این روند بحرانی لازم است کشاورزان این کشورها از روش های کشاورزی کارآمدتری بهره گیرند.

    برنامه توسعه سازمان ملل متحد(UNDP) و دانشگاه این سازمان (UNU) مدل زراعی یکپارچه ای را طرح کرده اند. شرکت کنندگان کارگاهی این دانشگاه فرصت یافته اند تا در عمل این مزرعه را مشاهده کنند . پژوهش دهندگان در کشورهای صنعتی، بزرگترین مصرف کننده غلات و کنجاله سویا هستند. 50 درصد از محصول غله جهان به مصرف خوراک دام می رسد .طبق تحقیقات انجام شده این مقدار محصول برای تغذیه 10 میلیارد نفر از مردم جهان ، رقمی که انتظار می رود جمعیت جهان در این مقدار تثبیت شود وکفایت می کند . عده ای طرفدار یک نظام یک پارچه بر پایه ((باز چرخش)) هستند . در این نظام کشاورزی کشورهای در حال توسعه برای تغذیه دام های خود به کشت گیاهان و باز چرخش پسماند های تولید شده می پردازند .این گردش دارای سودهای اقتصادی و بوم شناختی فراوان است. دامداری ها و مرغداری ها، گوشت ، شیر و تخم مرغ فراهم می کنند ، از فضولات حیوانی بیوگاز تولید می شود که برای خوراک پزی ،گرما و روشنایی استفاده می شود پسماند آن به کمپوست و کود حیوانی بدل می گردد.



    حفظ محیط زیست با تولید بیو گاز

    افزایش مواد زائد در جهان اعم از مایع یا جامد و تولید بیوگاز از این مواد ، با توجه به سهولت فناوری و ساخت دستگاه تولید بیوگاز در شرایط غیرهوازی سبب شده است که تولید مصرف آن در بسیاری کشورها به دو صورت (صنعتی وسنتی) مورد توجه قرار گیرد.

    در ارتباط با پدیده ی گلخانه ای که مسئله روز جهانی است ، گفته می شود در جهان سالانه حدود 74 میلیون تن گاز متان از فضولات دامپروری و40 میلیون تن از این گاز تنها از زباله های شهری خود به خود تولید می شود و در جو زمین پراکنده می گردد و محیط زیست را آلوده می سازد. جمع آوری این مواد زاید و تولید گاز متان با استفاده ازدستگاه های بیوگاز به خوبی امکان پذیراست.

    کشورهای هند و چین در دهه ی 1930 میلادی به طور وسیع به ساخت دستگاه های بیوگاز اقدام نمودند.

    در ایران از سال 1353 مطالعات پراکنده ای برای تولید بیوگاز توسط موسسه های تحقیقاتی و دانشگاهی انجام گرفته است که منجر به ساخت دستگاه های بیوگاز شده است.



    توسعه بیوگاز در جهان

    شروع تحقیقات در زمینه تجزیه مواد عالی در شرایط غیر هوازی به شخصی به نام دیوی در سال 1808 میلادی مربوط می شود. دیوی درآزمایش خود 3/0 لیتر گاز متان از تخمیر فضولات گاوی به دست آورد.

    زانگن اولین رساله تحقیقی در زمینه تولید بیوگاز را در سال 1906 به رشته تحریر درآورد. امروزه به وضوح دیده می شود که تجزیه مواد تحت تأثیر آنزیم های مختلف تا حدود الکل و اسیدهای چرب و سپس تولید گاز متان انجام می شود. گاین شاگرد لویی پاستور در سال 1884 از تخمیر یک متر مکعب کود در حرارت 35 درجه سانتیگراد 100 لیتر گاز متان به دست آورد. یکی از پیروان پاستور در سخنرانی خود تأکید کرد که گاز حاصل از تخمیر فضولات دامی منابعی برای سوخت و روشنایی به وجود می آورد. در سال 1899 حدود 60 مزرعه در هلند از گاز طبیعی برای روشنایی و پخت و پز استفاده کردند. به کاراندازی موتور با استفاده از گاز متان در سال 1907 مورد آزمایش قرار گرفت. در سال 1914 در کشور اندونزی ، یک هلندی مبادرت به تولید گاز متان از خاک اره نمود. بعد از جنگ جهانی اول در انگلستان علاقه به تولید گاز متان از مواد زاید کشاورزی شدت یافت و این علاقه در زمان جنگ جهانی دوم بیشتر شد.

    از سال 1904 دانشمندان فرانسوی در آفریقای شمالی تحقیقات زیادی برای تولید گاز متان از مواد زاید انجام دادند. در سال 1951 تخمین زده شد که 1000 دستگاه تولید گاز متان از مواد زاید کشاورزی توسط فرانسویان در فرانسه و آفریقای شمالی مورد استفاده قرار گرفته است.



    توسعه بیوگاز در ایران

    طبق یک بررسی کلی تاکنون حدود 60 دستگاه آزمایشی بیوگاز به شکل های مختلف در ایران ساخته شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است. مدت زمان بهره برداری و اینکه چه تعداد از این دستگاه ها در حال بهره برداری است ، مشخص نیست.

    اولین «گوارنده» تولید گاز متان در ایران در روستای نیازآباد استان لرستان در سال 1354 ساخته شده است. این دستگاه با ظرفیت 5 متر مکعب در روز قرار بود با استفاده ار فضولات گاوی روستا ، بیوگاز مصرفی حمام آنجا را تأمین کند. در سال 1359 دو واحد کوچک تولید بیوگاز آزمایشی در دانشگاه بوعلی سینای همدان احداث گردید که از فضولات کشتارگاه و فضولات دامی استفاده می کرد.

    دانشگاه صنعتی شریف در سال 1361 یک واحد 3 مترمکعبی بیوگاز را به صورت آزمایشی با فضولات گاوی مورد مطالعه قرار داد. از آن پس معاونت انرژی وزارت نیرو و بخش انرژی های نو سازمان انرژی اتمی ایران در سال های 1361 تا 1365 فعالیت های تحقیقاتی خاصی را در این زمینه انجام داده اند. از آن به بعد 10 واحد بیوگاز توسط معاونت انرژی وزارت نیرو در سیستان و بلوچستان و کردستان ساخته شد.

    برنامه استفاده از بیوگاز در قسمت واحد انرژی و عمران وزارت جهاد کشاورزی مطرح شد و در پی آن مطالعاتی در شهرهای مختلف کشور انجام گرفت که دستاورد آن ایجاد 40 واحد آزمایشی در 9 استان کشور بود.به هر صورت طی سال های اخیر با توسعه تحقیقات علمی در کشور، مطالعات پراکنده ای در زمینه بیوگاز به عمل آمده است و امید می رود با توجه به تجربیات کسب شده ، مراحل بعدی کار نیز به صورت علمی کاربردی ادامه یابد.
    فايل هاي پيوست شده
    ویرایش توسط ابراهیم شبانکاره : 10-04-2010 در ساعت 10:05 AM
    زندگی صحنه یکتایی هنرمندی ماست، هرکسی نغمه خود خواند و از صحنه رود صحنه پیوسته بجاست خرم آن نغمه که مردم بسپارند به یاد

  2. #2

    تاریخ عضویت
    Aug 2009
    رشته
    مهندسی شیمی
    سن
    34
    نوشته ها
    398

    پیش فرض چشم اندازهاي روشن بيوگاز

    چكيده
    در سالهاي اخير روند رو به رشد مصرف انرژي، پديده بحران انرژي را در جهان بوجود آورده است. مصرف روز افزون انرژي حاصل از سوختهاي فسيلي اگر چه رشد سريع اقتصادي جوامع مختلف را بهمراه داشته است اما بواسطه انتشار آلايندههاي‎ حاصل از احتراق سوختهاي فسيلي و افزايش دي اكسيد كربن در اتمسفر و پيامدهاي ناشي از آن، جهان را با تغييرات تهديد آميزي روبرو ساخته است؛ از ديگرسوي محدوديت منابع فسيلي، غيرقابل تجديدپذير بودن اين منابع و پيش بيني افزايش قيمتها موجب گرديده است تا سياست گذاران و برنامه‎ريزان بخش انرژي با انجام مطالعات ساختاري، تغيير حاملهاي انرژي و حركت بسوي سوختهاي پاك را در رئوس برنامه‎هاي كاري خود قرار دهند و يكي از اين گزينه‎ها، استفاده از انرژي حاصل از منابع زيست توده مي‎باشد.
    در حال حاضر بيوگاز بعنوان يكي از منابع عمده تأمين انرژي در دنيا مطرح است و اين گاز را هم بطور مستقيم در تأمين انرژي حرارتي و روشنايي و هم بعنوان يك گزينه مناسب براي استفاده در مولدهاي احتراق داخلي، ميكروتوربينها، پيلهاي سوختي و... جهت توليد برق مورد استفاده قرار مي‌دهند. در كشورمان ايران نيز تحقيقات گسترده‎اي در زمينه كاربرد بيوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بيوگاز چشم انداز بسيار روشني را در آينده براي بخش انرژي كشور ترسيم مي‎نمايد. در اين مقاله سعي شده است تا ضمن بررسي جايگاه اين منبع انرژي زيستي در تأمين انرژي مورد نياز، اهميت كاربرد آن مورد بررسي قرار گيرد.

    واژه‎هاي كليدي: بيوگاز ـ زباله‎هاي شهري ـ آلايندههاي زيست محيطي ـ سوختهاي فسيلي
    مقدمه
    اگر چه مصرف گسترده انرژي حاصل از سوختهاي فسيلي رشد سريع اقتصادي جوامع پيشرفته صنعتي را بهمراه داشته است اما بواسطه انتشار آلايندههاي‎ حاصل از عمل احتراق و افزايش دي اكسيد كربن در اتمسفر و پيامدهاي آن، جهان را با تغييرات برگشت ناپذيري روبرو ساخته است كه افزايش دماي زمين، تغييرات آب و هوايي، بالا آمدن سطح آب درياها و در نهايت تشديد منازعات بين المللي از جمله اين پيامدها محسوب مي‎شوند؛ از سوي ديگر كاهش شديد مواد سوختي نظير نفت، زغال سنگ و گاز طبيعي و غيرقابل تجديدپذير بودن اين سوختها و پيش بيني افزايش قيمتها بيش از پيش بر اهميت و لزوم جايگزيني سيستم انرژي فعلي تأكيد دارد و يكي از اين گزينه‎ها، استفاده از انرژي ناشي از منابع زيست توده مي‎باشد. در برخي مناطق صعب العبور كه امكان استفاده و دسترسي به ساير منابع انرژي وجود ندارد با ايجاد دستگاههاي بيوگاز مي‎توان جوابگوي بسياري از معضلات انرژي مورد نياز منطقه بود؛ در ضمن آنچه كه انرژي بيوگاز را نسبت به ساير انرژيهاي تجديدپذير متمايز مي‎كند جمع ‎آوري و كنترل مواد آلي زائد شهرها و صنايع مي‎باشد كه تأثير بسزايي در حفاظت محيط زيست داشته و از ورود گازهاي گلخانه‎اي زياد به اتمسفر زمين جلوكيري مي‎نمايد. در برنامه‎ها و سياستهاي بين المللي نقش مهمي به منابع تجديد پذير انرژي محول گرديده است؛ اما سازگار نمودن اين منابع با سيستم فعلي مصرف انرژي جهاني هنوز با مشكلاتي همراه است كه بررسي و حل آنها حجم وسيعي از تحقيقات علمي جهان را در دهه‎هاي اخير به خود اختصاص داده است. متأسفانه شرايط اقتصادي و توسعه تدريجي كاربرد اين انرژيها و استفاده از منابع فسيلي ارزان مانع رشد چشمگير اين نوع انرژيها گرديده است. بيوگاز بعنوان يكي از اين انرژيها، از تجزيه و تخمير زباله‎ها و ساير باقيمانده‎هاي كشاورزي، فضولات انساني و حيواني و فاضلابهاي صنعتي با توليد گاز متان بدست مي‎آيد. بيوگاز بعنوان يك حامل انرژي مي‎تواند جايگزين بسيار مناسبي براي سوختهاي فسيلي باشد.
    در سال 1997 ميلادي كنوانسيون تغييرات آب و هوايي با هدف تثبيت غلظت گازهاي گلخانه‌اي در اتمسفر، پروتكل كيوتو را مطرح نمود كه به ‌موجب اين پروتكل كشورهاي صنعتي ملزم به كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي شده‎اند و هدف اصلي از اين كنوانسيون دستيابي به تثبيت غلظت گازهاي گلخانه‌اي در اتمسفر تا سطحي است كه مانع تداخل خطرناك فعاليتهاي بشري با سيستم آب و هوايي گردد و چنين سطحي در يك چارچوب زماني مناسب قابل انجام خواهد بود تا اكوسيستمها بطور طبيعي خود را با تغيير آب و هوايي‌ تطبيق دهند و اطمينان حاصل ‌شود كه امنيت‌ غذايي تهديد نمي‌شود و توسعة ‌اقتصادي بطور پايدار ايجاد مي‌گردد؛ از ديگر سوي مجموعه انرژيهاي تجديدپذير روز به روز سهم بيشتري در سيستم تأمين انرژي جهان بعهده مي‌گيرد. عمده‎ترين چالش فراوري انرژيهاي تجديدپذير، مسائل اقتصادي آنهاست. در حال حاضر هزينه توليد اين انرژيها معمولاً بيشتر از ساير انواع انرژي است؛ با اين حال اين هزينه در طول سالهاي اخير بدليل پيشرفت فناوري بشدت كاهش يافته و در صورت ادامه اين روند، آهنگ رشد توليد انرژيهاي تجديدپذير از سرعت بيشتري برخوردار خواهد بود.


    تاريخچه بيوگاز
    در طي قرن دهم قبل از ميلاد مسيح در آشور و در قرن شانزدهم در ايران از بيوگاز براي گرم كردن آب جهت حمام و شستشوي بدن استفاده مي‎شد. در سال 1776 ميلادي الكساندر ولتا نتيجه گرفت كه بين مقدار مواد آلي فساد پذير و ميزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقيمي وجود دارد. در سال 1859 اولين واحد تخمير بيهوازي در بمبئي هند ساخته شد و در سال 1860 ميلادي ‌اولين واحد استفاده شده براي تصفيه مواد جامد فاضلاب بوسيله شخصي بنام اچ ـ موراس بكار گرفته شد. در اروپا برخي واحدهاي بيوگاز بيشتر از‌20 سال است كه مشغول به كار هستند و در حال حاضر بيش از600 واحد هاضم در اروپا مشغول بكار مي‌باشند و تنها در كشور آلمان در حدود250 واحد بيوگاز طي پنج سال گذشته نصب شده است. از نيمه اول قرن بيستم در بسياري از كشورها ساخت دستگاههاي توليد كننده بيوگاز و استفاده از گاز حاصله آن بمنظور پخت و پز، تأمين روشنايي و بكار انداختن موتورهاي احتراقي وسايل نقليه بسرعت توسعه يافت و در اين بين كشورهاي چين و هند بيش از ساير كشورهاي ديگر به ساخت و بهره‎برداري از دستگاههاي توليد كننده بيوگاز پرداخته‎اند . بيش از نيم قرن پيش در تصفيه خانه‎هاي فاضلابهاي شهري در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمير مواد بيولوژيكي مطرح بود اما استفاده از بيوگاز بصورت متداول از جنگ جهاني دوم به بعد مطرح شد و در ده سال اخير بعلت كمبود انرژي و افزايش قيمت آن در كشورهاي وارد كننده مواد سوختي مورد توجه خاص قرار گرفته است.
    در ايران قدمت استفاده از بيوگاز به سه قرن قبل برمي‎گردد. متأسفانه توليد بيوگاز غير از احتمالاتي كه به استفاده از سوخت متان در حمام شيخ بهايي اصفهان نسبت داده‎اند، سابقه ديگري از آن وجود ندارد ؛ ليكن در سالهاي اخير برخي سازمانها و ارگانهاي دولتي فعاليتهايي را در اين زمينه آغاز نموده‎ و تا حدود زيادي پيشرفت داشته‎اند و اهميت اين فناوري در ابعاد مختلف بهداشتي، اجتماعي و اقتصادي مورد بحث قرار گرفته و بخشي از برنامه‎هاي توسعه كشور نيز مباحثي را در چارچوب انرژي در برگرفته‎اند. اولين هاضم توليد متان بصورت نوين در سال 1354 در روستاي نياز آباد لرستان ساخته شد و در سال 1361 يك واحد سه مترمكعبي در دانشگاه صنعتي شريف مورد مطالعه قرار گرفت و در سالهاي 1361 تا 1365 مركز تحقيقات انرژيهاي نو در سازمان انرژي اتمي پژوهشهاي ويژه‎اي را در اين زمينه به انجام رساند كه از جمله مي‌توان به احداث10 واحد بيوگاز در استانهاي سيستان و بلوچستان، ايلام و كردستان اشاره نمود. در دهه 1360 وزارت جهاد سازندگي نيز در اين راه اقداماتي صورت داد و ابتدا در سال 1363 يك واحد آزمايشي در حيدر آباد كرج ساخته شد و سپس در سال 1364 يك نمونه واقعي در يكي از روستاههاي شهر گرگان احداث گرديد؛ در ضمن جهاد كشاورزي40 هاضم ديگر در مناطق مختلف كشور ساخت كه 18 واحد آن به مرحله گاز دهي رسيد. آنچه مسلم مي‎باشد اين است كه بايد تكيه بر تجربيات ساير كشورها، با توجه به امكانات طبيعي و شرايط اقليمي صورت گيرد.


    بيوگاز
    بيوگاز به گازهاي توليد شده در اثر تخمير و تجزيه بيهوازي مواد آلي بوسيله باكتريهاي بيهوازي بويژه متان‎زا كه در يك محفظه تخمير بوجود مي‎آيند، اطلاق مي‎شود. بيوگاز سوخت تميزي است كه ايجاد آلودگي زيست محيطي نمي‎كند؛ در ضمن خطر انفجار بيوگاز كم است و با توجه به وجود گاز CO2 در آن، بعنوان يك ضد آتش عمل مي‎نمايد. افزايش CO2 در مخلوط بيوگاز، ارزش حرارتي و قابليت اشتعال آنرا به شدت كاهش مي‎دهد؛ لذا با استفاده از فيلترهايي جهت جداسازي CO2 ميزان ارزش حرارتي بيوگاز را افزايش مي‎دهند. اين مخلوط گازي كه از تخمير مواد زايد آلي در شرايط بيهوازي حاصل مي‎شود داراي ميزان70-60 درصد متان، 40-30 درصد دي ‎اكسيد كربن و مقادير ناچيزي از گازهاي ديگر مانند هيدروژن، نيتروژن، اكسيژن، منواكسيد كربن و سولفيد هيدروژن است و همانطور كه مشخص است قسمت اعظم اين گاز از متان و دي اكسيد كربن تشكيل شده است ولي در عين حال نسبت تركيبات مختلف آن بستگي به نوع مواد اوليه و نيز تا حدودي بميزان حرارت محيط و زمان توقف مواد در مخزن تخمير دارد. بيوگاز منبع با ارزشي از انرژي است كه اغلب به هدر مي‎رود. اگر متان با ايمني كامل جمع آوري شود و بدرستي ذخيره گردد، مي‎تواند منبع مهمي از انرژي باشد. از اين گاز مي‎توان بعنوان يك حامل انرژي مستقيماً در تأمين انرژي حرارتي و روشنايي ساختمانها استفاده نمود يا اينكه جهت توليد برق در ژنراتورهاي گازي آنرا بكار برد.
    دستگاه بيوگاز واحدي است كه در آن مواد اوليه هضم مي‌شوند و بيوگاز توليد و ذخيره مي‎گردد. بطور كلي ساختمان دستگاه بيوگاز از دو قسمت محفظه تخمير و محفظه گاز تشكيل شده است كه محفظه تخمير براي نگهداري مواد اوليه بر اساس ظرفيت دستگاه و مقدار مواد اوليه ساخته مي‌شود و محفظه گاز مخزني است كه جهت نگهداري گاز از آن استفاده مي‎شود. تفاوت عمده دستگاههاي بيوگاز در نحوه قرار گرفتن دستگاه و نحوه استفاده از آن است.



    بيوگاز با يك شعله آبي رنگ مي‎سوزد و وقتي با نسبت حجمي 1 به20 (يك حجم بيوگاز و20 حجم هوا) با هوا مخلوط مي‎شود، بشدت قابل اشتعال بوده و بعنوان سوختي كه هر فوت مكعب آن داراي ارزش حرارتي در حدود BTU600(1975/151 كيلوكالري) مي‎باشد، مي‎تواند به منظور ايجاد حرارت، روشنايي و نيز پخت و پز مورد استفاده قرار گيرد. ارزش حرارتي بيوگاز به درصد گاز متان توليد شده بستگي دارد كه آن هم با كيفيت مواد آلي وارد شده به تانك تخمير دستگاه بيوگاز ارتباط مستقيم دارد و هر چه ميزان متان توليدي بيشتر باشد، در نتيجه قابليت سوخت گاز بيشتر مي‎شود. در صورتي كه مقدار دي اكسيد كربن در بيوگاز بيشتر از50 درصد باشد، بيوگاز قابل احتراق نيست. جدول زير خواص ساير گازهاي سوختي را در مقايسه با بيوگاز نشان مي‎دهد و همانطور كه در جدول ذيل ملاحظه مي‎شود بيوگاز در مقايسه با گاز شهري از ارزش حرارتي بيشتري برخوردار است.

    نوع گاز متان بوتان گاز طبيعي گاز شهري بيوگاز
    هواي مورد نياز (m3) 5/9 9/3 7 7/3 7/5
    ارزش حرارتي (kwh/m3) 94/9 02/34 52/7 07/4 94/5
    چگالي نسبت به هوا 55 07/2 38 41 96
    سرعت فشار در هوا (m/s) 43 45 60 82 40
    جدول1ـ مقايسه خواص گازهاي سوختني با بيوگاز

    اين مطلب بيانگر اين واقعيت است كه روزانه مقادير قابل توجهي از انرژي نهفته در مواد آلي بدون هيچ گونه استفاده‎اي به هدر مي‎رود؛ لذا با اجراي فراگير طرح بيوگاز با عنوان گامي نو در صنايع بازيافت مي‎توان با صرف هزينه‎هاي اندك به نتايج قابل توجهي دست يافت؛ بنابراين در مناطق دور دست و صعب العبوري كه دسترسي به سيستمهاي گاز رساني امكان پذير نمي‎باشد، مي‎توان بيوگاز را بعنوان يك منبع سوختي مهم مورد استفاده قرار داد. از ميان انواع دستگاههاي بيوگاز دو نوع زير ‌در كشورهاي صنعتي و در حال توسعه كاربردهاي بيشتري دارد كه عبارتند از:
    1. دستگاههاي بيوگاز با مخزن شناور گاز كه در گذشته عمدتاً در هندوستان ساخته مي‎شدند و به نوع هندي معروف هستند. در اين دستگاهها مخزن گاز بطور مستقيم درون پساب مخزن هاضم شناور است. اين دستگاهها معمولاً براي هضم فضولات دامي و انساني كه روزانه به درون دستگاه هاضم وارد مي‎گردند، ساخته مي‎شوند و نحوه كار با اين نوع دستگاهها ساده است.
    2. دستگاههاي با مخزن گنبدي ثابت به نوع چيني معروف هستند و گاز در آنها در بالاترين قسمت مخزن هاضم جمع مي‎گردد. زماني كه توليد گاز آغاز مي‎گردد، پساپ موجود در مخزن هاضم به سوي حوضچه خروجي جابجا مي‎شود و هر چه ميزان گاز توليدي بيشتر شود، فشار آن در مخزن افزايش مي‎يابد.

    دستگاههاي بيوگاز را مي‎توان بر اساس حجم و اندازه آنها به صنعتي و خانگي نيز تقسيم نمود. سيستمهاي خانگي بيشتر در كشورهاي جهان سوم متداول شده‎اند در حالي كه كشورهاي صنعتي سيستمهاي تجاري و صنعتي را بيشتر مورد توجه قرار داده‎اند. هر يك از اين دو مدل دستگاه بيوگاز با توجه به شرايط اقليمي، اقتضا امكانات مالي و منطقه‎اي قابليت كاربرد در مناطق مختلف را دارند. دستگاههاي بيوگاز مدل چيني بدليل سادگي ساختمان و عدم نياز به وسايل در ايران نسبت به مدل هندي براي روستاههاي ما در اولويت بيشتري قرار دارد. در اكثر كشورها تحقيقات گسترده‎اي در زمينه كاربرد بيوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بيوگاز چشم انداز بسيار روشني را در آينده براي بخش انرژي ترسيم مي‎نمايد. بيوگاز بعنوان گزينه مناسب بمنظور استفاده در موتورهاي احتراق داخلي، پيلهاي سوختي، موتورهاي گازي، ژنراتورها و... از پتانسيل بسيار مناسبي برخوردار است.


    تشريح واكنش توليد بيوگاز
    واكنشهاي هضم در دستگاه بيوگاز مشتمل بر يك سري فرايندهاي شيميايي و بيولوژيكي است كه در غياب اكسيژن و در حضور ارگانيسمهاي بيهوازي، آب و دماي 35 الي70 درجه سانتيگراد، گازي توليد مي‎شود كه بخش عمده اي از آن مخلوطي از گازهاي متان و دي اكسيد كربن است. در دستگاههاي بيوگاز واكنشهاي تخمير شامل يك سري فعل و انفعالات شيميايي بهم پيوسته مي‎باشد كه در عين مجزا بودن، ارتباط تنگاتنگي با يكديگر دارند. اصول هضم شامل مراحل زير مي‎باشد كه هر مرحله توسط گروه خاصي از ارگانيسمها انجام مي‎گيرد:
    در مرحله اول مرحله مواد آلي پيچيده مانند كربوهيدراتها، چربيها و پروتينها توسط باكتريهاي اسيد ساز به مواد آلي ساده مانند قندهاي ساده، اسيدهاي چرب و اسيدهاي آمينه تبديل مي‎شوند. اين باكتريها مواد پيچيده آلي را به اسيدهاي چرب فرار تجزيه نموده و علاوه بر اسيد استيك و اسيد پروپيونيك مقداري آمونياك و گاز كربنيك نيز توليد مي‎شود.
    در مرحله دوم باكتريهاي اسيد ساز (اسيد لاكتيك، اسيد پروپيونيك، اسيد استيك و اسيد بوتيريك)، مواد آلي مركب را به اسيدهاي فرار تبديل مي‎كنند. پروتينها در ابتدا به اسيدهاي آمينه و سپس به اسيدهاي فرار شكسته مي‎شوند، كربوهيدراتها در ابتدا به قندهاي ساده و سپس به اسيدهاي چرب فرار تبديل شده مي‌شوند و اسيدهاي چرب به اسيدهاي چرب فرار تغيير مي‎يابند؛ در ضمن مواد ديگري همانند هيدروژن، دي اكسيد كربن، سولفيد هيدروژن، اتانول و مقادير بسيار جزيي از گازهاي متان، ازت و آمونياك در اين مرحله بوسيله باكتريهاي اسيد ساز توليد و آزاد مي‎شوند.
    در مرحله سوم باكتريهاي متان‎زا، اسيدهاي توليد شده در مرحله قبلي را به متان و دي اكسيد كربن تجزيه مي‎كنند. اين گروه، مركب از تعداد معدودي از باكتريها هستند كه رشد و تكثير آنها به كندي صورت گرفته و نسبت به محيط خود بسيار حساس است. در دستگاه هاضم كه بطور صحيح عمل مي‎كند، تعادل اين دو گروه از باكتريها بايد چنان باشد كه متان سازها فقط اسيدهايي است كه اسيدسازها توليد مي‎كنند، به مصرف برسانند. برخي ديگر از انواع باكتريها نيز هيدروژن و دي اكسيد كربن را جهت توليد متان به مصرف مي‏رسانند. در حقيقت در اين مرحله است كه فعل و انفعالات اصلي متان زدايي را شامل مي‎شود.
    در يك دستگاه در حال تعادل، متان سازها اسيدهايي را كه اسيد ساز توليد مي‎كنند، به مصرف مي‎رسانند. هنگامي كه اسيد سازها فعاليت بيشتري نسبت به متان سازها داشته باشند، PHمحلول كاهش يافته و جلوي رشد باكتريهاي متان ساز گرفته مي‎شود تا سرانجام عمل هضم متوقف گردد.
    گوارش بيهوازي مي‎تواند براي مواد مايع مانند فاضلابها يا براي مواد جامد مانند فضولات دامي و بقاياي گياهي انجام شود. در هر دو حالت وجود رطوبت كافي و مناسب براي انجام واكنشها الزامي است. فرايند هضم در راكتورهايي به نام هاضم صورت مي‎گيرد. دستگاههاي بيوگاز را از لحاظ عملكردي به دو دسته پيوسته و ناپيوسته تقسيم مي‎كنند كه در مدل پيوسته ورود مواد هر روز و خروج آنها نيز به ازاي ميزان فضولات ورودي همزمان انجام مي‎شود اما در مدل ناپيوسته كل مخزن تخمير در يك زمان پر و در زمان ديگري بطور كامل تخليه مي‎شود.


    سلامتي محيط ميكروبها براي ايجاد بيوگاز بستگي به فاكتورهاي متعددي دارد كه همواره بايد مورد توجه قرار گيرد كه مهمترين آنها بشرح ذيل مي‎باشند:
    1. درجه حرارت محيط تخمير
    معمولاً دستگاههاي بيوگاز در حد فعاليت باكتريهاي مزوفيليك عمل نمايد كه دماي مطلوب آن 0C 37 است. در درجه حرارتهاي پايين‎تر از0C 30 ممكن است دستگاه اسيدي شود و در دماي بالاتر از 0C 70 ، باكتريها از بين مي‎روند؛ از اينرو باكتريهاي متان‎زا نسبت به نوسانات سريع درجه حرارت كاملاً حساس بوده و در توليد بيوگاز تأثير منفي دارد. درجه حرارت در مخزن تخمير باعث از بين رفتن بسياري از باكتريهاي بيماري‎زا و انگلها مي‎شود.

    2. خاصيت اسيدي يا PH‌ مواد
    باكتريهاي متان‎زا كه در فرايند تخمير شركت مي‎كنند نسبت به PH محيط حساسيت دارند و فعاليت اين باكتريها و ديگر ارگانيسمهاي بيهوازي در محيطي با PH در حدود2/7-8/6 امكان پذير مي‎باشد. كاهش PH باعث اختلال در زندگي باكتريهاي متان‎زا شده و توليد گاز متان متوقف مي‎شود. در صورتي كه محيط قليايي شود وPH آن بالا رود، بايد صبر نمود تا PH‌ محيط دوباره به حالت تعادل برگردد و سپس مواد اوليه را به آن اضافه نمود.

    3. نسبت كربن به ازت مواد
    باكتريهاي بيهوازي براي زنده ماندن و انجام فعاليتهاي خود نيازمند كربن و ازت مي‎باشند. باكتريهاي بيهوازي معمولاً كربن را بعنوان منبع انرژي جهت رشد و نمو و ازت را براي ساختن ديواره سلولي خود مصرف مي‎كنند. نسبت اين مواد در كنترل فعل و انفعالات بسيار مهم است؛ ميزان مصرف كربن نسبت به ازت 30 تا 35 برابر سريعتر مي‎باشد؛ لذا نسبت موجود در مواد اوليه جهت فعاليت باكتريهاي بيهوازي و سرعت تخمير و متعاقب آن توليد گاز متان بسيار موثر است. وقتي نسبت زياد شود، ازت زودتر از كربن تمام مي‎شود و كربن باقيمانده باعث اسيدي شدن محيط مي‎گردد و بالعكس زماني كه نسبت كم شود، ازت بصورت گاز آمونياك از محيط خارج و موجب قليايي شدن محيط مي‎گردد و نيز توليد گاز بعلت عدم وجود كربن متوقف مي‎شود. در حالت ايده‎ال اين نسبت كربن به ازت در حدود30-25 مي‎باشد.

    4. ميزان رطوبت و آب مورد نياز
    ميزان آب در مواد اوليه كه بايستي مورد تخمير قرار گيرند در حدود90% از وزن كل مواد را تشكيل مي‎دهد. افزايش و يا كاهش زياده از حد رطوبت مواد در مخزن تخمير، تأثير بسزايي در توليد گاز دارد.

    5. درجه غلظت مواد
    براي اينكه باكتريها بتوانند مواد آلي را جذب كنند، لازم است كه مواد بصورت محلولي رقيق درآيند. در مخازن بيوگاز بهترين غلظت مواد جهت عمليات تخمير بيهوازي در حدود 7 الي 9 درصد مواد جامد مي‎باشد. ازدياد غلظت مواد موجب افزايش چسبندگي و مانع از رشد باكتريها و كاهش غلظت موجب لايه لايه شدن محلول مي‎شود كه مستلزم همزدن مداوم محلول است. معمولاً مواد اوليه مورد استفاده در تخمير بيهوازي غلظت بالايي داشته و لازم است تا با نسبت معيني آب رقيق شوند.

    6. عدم وجود عناصر بازدارنده سمي
    در سيستمهاي بيوگاز وجود عناصري مانند در غلظتهاي زياد بعنوان بازدارنده توليد گاز هستند و موجب كندي يا توقف رشد باكتريهاي متان‎زا مي‎شوند؛ اما غلظت كمي از آنها مي‎تواند سبب تحريك رشد باكتريها و افزايش سرعت توليد گاز گردد.

    7. مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هاضم
    اين مدت زمان در حقيقت فاصله ميان زمان ورود حجم مشخصي از فضولات از طريق لوله ورودي به مخزن هاضم و زمان خروج آن از طريق لوله خروجي بشمار مي‎آيد. زمان ماند بسيار حائز اهميت است زيرا چنانچه مواد ورودي به اندازه كافي درون مخزن باقي نمانند و روند هضم و تخمير كامل نشود، بيوگازي توليد نخواهد شد؛ در اين صورت از آنجايي كه مخزن هاضم تنها براي مدت كوتاهي در اشغال حجم معيني از فضولات ورودي مي‎باشد، عامل مذكور نقشي را در طراحي مخزن هاضم بازي نخواهد كرد. توليد گاز با افزايش زمان ماند، روند افزايشي دارد؛ بعبارت ديگر توليد گاز متان با زمان ماند طولاني‎تر بيشتر خواهد شد.

    8. يكنواخت بودن محلول
    يكنواخت نگهداشتن محلول از نظر غلظت و درجه حرارت بر روي سرعت تكثير باكتريها تأثير مثبت دارد. همزدن مواد داخل محفظه تخمير كه با افزودن روزانه مواد به محفظه تخمير صورت مي‎گيرد، موجب تحريك بيشتر باكتريها و متعاقب آن توليد گاز مي‎شود.


    مزاياي توليد بيوگاز
    ? فاقد آلودگي زيست محيطي بوده و بدون دود و بو مي‎سوزد.
    ? كميت و كيفيت نيتروژن موجود در كود حاصل از تأسيسات بيوگاز به مراتب بهتر و غني‌تر از كودي است كه از شيوه‎هاي متداول از مواد گياهي بدست مي‎آيد.
    ? از نظر اقتصادي پساپ حاصل از مخازن هاضم مي‎تواند جايگزين مناسبي براي كودهاي شيميايي باشد؛ بعلاوه نيتروژن موجود در كود حاصل از فرايند بيوگاز عاري از بوهاي زننده است؛ در ضمن موجب بهبود خاك و افزايش محصولات كشاورزي نيز مي‎گردد.
    ? اين گاز احتياجات سوختي و روشنايي خانوارها را تأمين مي‎نمايد؛ در ضمن علاوه بر حفاظت از محيط زيست، موجب صرفه جويي در وقت افراد خانواده جهت تأمين مواد سوختني نيز مي‎شود.
    ? جايگزين بسيار مناسبي براي سوختهاي انرژي‎زا محسوب مي‎شود و همواره در دسترس بوده و نيز اقليم تأثير چنداني در كاربري آن ندارد.
    ? يكي از مزاياي استفاده از بيوگاز، پايين بودن ميزان آلودگي حاصل از سوختن آن در مقايسه با ساير سوختهاي فسيلي مي‎باشد.
    ? تأسيسات بيوگاز موجب حفظ مراتع و جنگلها و صرفه‌جويي در استفاده از سوختهايي همانند چوب، زغال سنگ يا نفت مي‎شود و معمولاً فضولات حيواني و گياهي كه خطرات جدي را براي سلامتي بشر بهمراه دارد، به كودهاي آلي تبديل مي‎كنند.
    ? بيوگاز يك منبع سوختي جديدي جهت مكانيزه كردن كشاورزي و صنايع روستايي محسوب مي‎شود.


    توليد بيوگاز از زباله‏‎هاي شهري و كاربرد آن
    امروزه با رشد جوامع بشري، توسعه شهرنشيني و پيدايش كلان شهرها، نياز انسانها به مواد مصرفي روز به روز بيشتر مي‏شود و زياد شدن مواد مصرفي موجب افزايش زباله‌ها مي‎گردد. وجود زباله‎هاي شهري علاوه بر مشكلات شهري، تهديدات جدي را براي محيط زيست بهمراه دارد. در حال حاضر وجود زباله‎ها در كلان شهرهاي كشور از معضلات عمده شهرداريها محسوب مي‎شود؛ در ضمن دفن غيراصولي زباله‎ها در كشور توليد شرابه‌هاي سمي را بهمراه دارد كه احتمال نفوذ و آلوده نمودن آبهاي زير زميني و نيز توليد گازهاي گلخانه‎اي از محل دفن زباله‎ها از خطرات بزرگ زيست محيطي است كه در صورت حل نكردن اين معضل، خسارات جبران ناپذيري را در برخواهد داشت و كنترل آن هزينه‎هاي زيادي را مي‎طلبد؛ اما از طرفي جمع‎آوري صحيح زباله‎ها و دفن اصولي آنها علاوه بر كنترل آلودگيهاي ناشي از زباله‎ها و كاهش گازهاي گلخانه‌اي در راستاي اهداف پروتكل كيوتو، پتانسيل بسيار مناسبي از انرژي را بهمراه دارد كه از آن در صنعت و توليد انرژي الكتريكي مي‎توان استفاده نمود و گامي مثبت در جهت رسيدن به صنعت سبز و توسعه پايدار مي‎باشد.


    ساليانه از هر تن زباله شهري مقادير فراواني گاز قابل استحصال خواهد بود و افزايش اين مقدار با طراحي و مديريت صحيح محل دفن زباله‌ها امكان پذير است. احتراق گاز قابل استحصال از دفنگاههاي زباله‌ها داراي آلودگي كمي است و چون دماي شعله اين گاز پايين است، علاوه بر آلودگي پايين ميزان احتراق آن در حدود70-60 درصد كمتر از احتراق گاز طبيعي خواهد بود. با توجه به اين مسئله كه گازهاي حاصل از مراكز دفن زباله جزء سوختهاي تجديدپذير به حساب مي‎آيد، لذا صاحبان اين مراكز مي‎توانند از معافيتهاي مالياتي استفاده‌ فراواني كنند و اين امر باعث ايجاد انگيزه بيشتر براي استفاده از اين انرژي مي‎شود. طي ساليان اخير در بسياري از كشورها تكنولوژي بيوگاز بسيار مورد توجه قرار گرفته است و از گاز حاصل از دفنگاههاي زباله براي توليد الكتريسيته استفاده مي‎كنند. گروهي از كشورها پا را از اين مرحله نيز فراتر گذاشته و بدنبال آن هستند كه از گاز حاصل از مراكز دفن زباله در تكنولوژي پيل سوختي استفاده نمايند تا بدين وسيله ارزش افزوده محصول توليدي را بالاتر برند. بخشهاي دولتي و خصوصي امتياز اين فناوري را بعنوان يك منبع انرژي مقرون به صرفه با قابليتهاي متعدد تشخيص داده‎اند. بالا بودن بازده كلي اين فناوري در مقايسه با توليد برق و حرارت بصورت مجزا نشان مي‎دهد كه توليد همزمان حرارت و برق باعث كاهش چشمگيري در ميزان انتشار دي اكسيد كربن و افزايش راندمان سوخت مي‎گردد.



    بر اساس آناليز زباله‌هاي شهرهاي مختلف كشور، امكان استحصال حجم قابل توجهي بيوگاز كه از زباله‎هاي شهري بدست مي‎آيد، وجود دارد و با استفاده از يك سري روشهايي مي‎توان حجم گاز توليدي از مراكز دفن زباله را افزايش داد. نظر به كميت و كيفيت زباله‌هاي شهري، قابليت توليد برق بيوگازي در كشور بالا مي‌باشد؛ بنابراين با برنامه‌ريزي منظم و منسجم مي‌توان ميزان قابل توجهي برق بيوگازي در كشور توليد نمود. با وجود پتانسيل سنجي موجود در سطح كشور در هيچ يك از مراكز دفن زباله كشور، از گاز حاصله از زباله‌ها استفاده صنعتي نشده است و تنها در سه شهر شيراز، مشهد و اصفهان به جمع آوري قسمتي از اين گاز اقدام شده است.


    نتيجه گيري
    ? تكنولوژي بيوگاز از نقطه نظر اقتصادي قابل قبول است و بر اساس يك روند طبيعي، اين گاز بدون صرف هيچ هزينه‎اي توليد مي‎گردد؛ اما كنترل، بهينه‎سازي و بهره برداري از اين گاز متضمن صرف هزينه مي‌باشد.
    ? استفاده از بيوگاز علاوه بر سالم سازي محيط زيست و تهيه كود غني و توليد گاز سوختي، از نقطه نظر اقتصادي داراي اهميت بسيار زيادي است.
    ? توليد انرژي الكتريكي حاصل از سوخت بيوگاز بسيار اقتصادي‌تر از سوزاندن مستقيم اين گاز است.
    ? پايين بودن قيمت سوختهاي فسيلي، افزايش تقاضاي انرژي، آلودگيهاي زيست محيطي و ....، موجب گرديده است تا بيوانرژي از لحاظ اقتصادي بسيار مورد توجه قرار گيرد.
    ? با ساخت و توسعه نيروگاههاي بيوگاز علاوه بر تأمين بخشي از انرژي مورد نياز كشور، مي‌توان گامي موثر در زمينه بحران عظيم ناشي از زباله‌هاي شهري و كاهش انتشار آلايندههاي زيست محيطي برداشت كه داراي اثرات اقتصادي و اجتماعي چشمگيري خواهد بود.
    ? استفاده از منابع زيست توده در ظرفيتهاي بزرگ و در زمانهاي كاري زياد مقرون به صرفه مي‌باشد و اعطاي وامهاي كم بهره در اين زمينه مي‌تواند بسيار موثر باشد.
    ? با احداث نيروگاههاي بيوگاز ضمن جمع آوري و كنترل آلايندههاي زيست محيطي و كمك به حفظ بهداشت و سلامت عمومي جامعه مي‎توان بخشي از انرژي الكتريكي و حرارتي مورد نياز را تأمين نمود.
    فايل هاي پيوست شده
    ویرایش توسط ابراهیم شبانکاره : 10-04-2010 در ساعت 10:07 AM
    زندگی صحنه یکتایی هنرمندی ماست، هرکسی نغمه خود خواند و از صحنه رود صحنه پیوسته بجاست خرم آن نغمه که مردم بسپارند به یاد

  3. #3

    پیش فرض

    انرژی باحالیه

  4. #4

    تاریخ عضویت
    Nov 2009
    رشته
    مهندسی برق ومهندسی شیمی
    سن
    32
    نوشته ها
    876

    پیش فرض

    دومطلب به صورت پی دی اف پیوست شد
    کورش بزرگ(درود خداوند بر روان پاکش) : هرگز سلطنت خود را بر هيچ ملت تحميل نخواهم كرد و هر ملت آزاد است ، كه مرا به سلطنت خود قبول كند يا ننمايد .



اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

موضوعات مشابه

  1. انرژی فعال سازی
    توسط سعید رضازاده در انجمن مقالات مهندسی شیمی
    پاسخ: 0
    آخرين نوشته: 01-16-2010, 12:03 AM
  2. قابلیت های گازطبیعی درجهان
    توسط saeedoo در انجمن مقالات مهندسی شیمی
    پاسخ: 0
    آخرين نوشته: 11-07-2009, 10:25 PM
  3. ترمودینامیک
    توسط yooseph367 در انجمن جزوات مهندسی مکانیک
    پاسخ: 0
    آخرين نوشته: 10-11-2009, 10:56 PM
  4. مختصری درباره انواع نیروگاه ها
    توسط آرمان بنافی در انجمن مقالات مهندسی برق
    پاسخ: 0
    آخرين نوشته: 10-04-2009, 10:57 AM
  5. از تولید زوج الکترون تا اتحاد الکترومغناطیس_گرانش
    توسط miss eng در انجمن مقالات مهندسی شیمی
    پاسخ: 0
    آخرين نوشته: 08-26-2009, 01:09 PM

کلمات کلیدی این موضوع

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •