حفاظت محیط زیست، بهداشت زباله و مواد زائد
دکتر احمد قدس • ۲۴ آبان ۱۳۹۰ • دانش • شماره ۱۳۹۰ – پاییزبیوگاز
در تمدن هند نیز از ۶۵۰۰ سال پیش، دفع فضولات مورد توجه بود. چینی‌ها در بیش از ۳۰۰۰ پیش راجع به مواد هوموسی زباله‌ها و استفاده از آن در کشاورزی، قوانینی داشته اند.
در اوایل سده‌ی ۱۳ میلادی، اولین کارشناس تمیزکردن خیابان در شهر پاریس، که آن زمان عروس شهرهای جهان خوانده می‌شد، بکار گمارده شد. وظیفه‌ی این شخص، کنترل نظافت خیابانی بود که می‌بایست بوسیله‌ی اهالی ساکن در آن خیابان انجام می‌گرفت. از آن پس، تمیزی خیابان‌ها به اندازه‌ای مورد توجه واقع شد، که از طرف پادشاه آن زمان، شهر پاریس به ۷ منطقه تقسیم شد و در هر منطقه، تشکیلات متظمی برای نظافت شهری ایجاد شد.
در سال ۱۴۷۳ کشور هلند که در آن زمان مقام اول را در نطافت شهری داشت، آشغالدان‌های ویژه‌ای در نقاط مختلف شهر آمستردام برپا نمود. اولین کامیونی با تجهیزات بهتر از نظر حمل فضولات انسانی در دانشگاه مادرید بوجود آمد. در سال ۱۸۷۶ اولین زباله‌سوز، به علت اشکالاتی که در دفن زباله در انگلستان پیش آمد، در آن کشور راه‌اندازی شد. این عمل، به زودی گسترش یافت و از انرژی حرارتی حاصل از دستگاه‌های زباله سوز، استفاده‌های بسیار بعمل آمد.
بحران انرژی و کمبود آن در اثر محدودیت ذخائر نفتی، دانشمندان را بر آن داشت تا با استفاده از انرژی حاصل از نور خورشید، باد، آب، اتم، گرمای زمین و نیز انرژی‌های بیولوژیکی، این کمبود را جبران کنند. یکی از موفق‌ترین مطالعات برای بدست آوردن نیروی جدید و طبیعی، کاربرد مواد زاید حیوانی و پس‌ماند‌ه‌های مواد آلی آن‌هاست که هم اکنون به صورت روش‌های ارزان تحت عنوان بیوگاز ارائه می‌شود.
در خلال جنگ جهانی دوم، در کشورهای اروپایی به طرح بیوگاز برای تأمین انرژی مورد نیاز، بویژه برای مناطق دور از شهرها، مورد توجه قرار گرفت، ولی با خاتمه‌ی جنگ و ارزانی انرژی‌های فسیلی، از قبیل: نفت و ذغال سنگ این تکنولوژی بفراموشی سپرده شد و دوباره در اوایل سال‌های ۱۹۶۰ در اروپا و آسیای شرقی مورد توجه قرار گرفت. بطور کلی، بیوگاز در اثر تخمیر بی‌هوازی مواد آلی بدست می‌آید. مواد زاید بیولوژیکی بویژه، فضولات دامی، ریشه و ساقه‌ی گیاهان و زباله‌ی خانگی در مخزن دربسته‌ای تحت عمل تخمیر قرار می‌گیرد، می‌پوسد و تولید گاز قابل اشتعال می‌نماید.
این گاز که به نام بیوگاز شناخته شده است، مخلوطی از ۷۰- ۶ درصد گاز متان و ۳۰ تا ۴۰ درصد اکسید دو کربن می‌باشد و به آن گاز چاه فاضلاب یا مرداب نیز گفته می‌شود، زیرا در مرداب‌ها و چاه‌های فاضلاب وجود دارد و حتا باعث انفجارهایی نیز می‌شود. متان، گازی است که به صورت طبیعی در منابع زیرزمینی وجود دارد. بیوگاز بدون رنگ و بو می‌باشد و به سادگی قابل اشتعال می‌باشد. در هر متر مکعب آن معادل ۶/۰ مترمکعب گاز طبیعی انرژی تولید می‌کند. معمولاً تمام مواد آلی بیولوژیکی قابلیت تخمیر و تولید بیوگاز را دارا می‌باشند ولی فضولات دامی و انسانی برای این عمل مناسب‌تر می‌باشند. بنابراین، در مناطق دامداری مثلاً در روستاها یا نقاط پرورش مرغداری و طیور می‌توان از فصولات آن‌ها مقدار انرژی نورد نیاز را تأمین کرد.
از قدیم، روستائیان آسیایی و حتا بعضی نقاط ایران از فضولات دامی به عنوان منبع سوخت استفاده می‌کرده اند و هنوز هم سنت‌های قدیمی را حفظ کرده اند. به‌این‌ترتیب که، فضولات دامی به صورت توده‌های قرصی‌شکل درآورده و این کلوخ‌ها را برای سوخت مصرف می‌کنند. ولی میزان بازدهی کلوخ هیزم، در تولید انرژی حرارتی، بسیار کم است، بویژه اگر در فضای باز سوزانیده شود. این گاز بازدهی معادل ۶۰ درصد انرژی اولیه را دارد.
چون فعالیت باکتری‌های غیرهوازی متان‌زا که عامل تخمیر مواد آلی بیولوژیکی و تولید بیوگاز می‌باشند، در درجه‌ی حرارت‌های بین ۳۵-۵۰ درجه سانتیگراد بیشتر می‌باشد، ازاینرو، واکنش تولید بیوگاز در مناطق گرم بهتر و با سرعت بیشتری انجام می‌گیرد. این عمل معمولاً در مخازنی بنام هضم‌کننده و یا تخمیرکننده انجام می‌گیرد و به طور متوسط از هر متر مکعب حجم مفید در حدود ۱۵۰ لیتر بیوگاز تولید می‌شود. زمان توقف مواد بیولوژیکی در مخزن برای کامل شدن واکنش، بسته به درجه‌ی حرارت محیط از ۳۰ تا ۹۰ روز متفاوت است.
درصد گازهای متصاعد شده بعد از تخمیر بیوگاز
گاز درصد حچمی
متان ۴۰ – ۷۵ درصد
کربن دو اکسید ۲۵ – ۵۵ درصد
بخارآب ۰ – ۱۰ درصد
ازت ۰ – ۵ درصد
اکسیژن ۰ – ۲ درصد
هیدروژن ۰ – ۱ درصد
آمونیاک ۰ – ۱ درصد
هیدروژن سولفوره ۰ – ۱ درصد
بطور کلی برای ساخت و یا بهره‌برداری از مخزن تخمیر، نیازی به تخصص زیاد و تکنولوژی پیشرفته نیست و این عمل در بسیاری از کشورهای دنیای درحال توسعه با تکنولوژی ساده‌تر استفاده می‌شود.
بیوگاز علاوه بر تولید انرژی از امتیازات مهم دیگری نیز برخوردار است که اهم آن‌ها عبارتند از:
۱. حفظ جنگل‌ها، زیرا با جایگزین کردن بیوگاز نیازی به هیزم و قطع درختان جنگلی نیست.
۲. سوزاندن گاز بمراتب ساده‌تر از سوزاندن هیزم می‌باشد و آلودگی هوا بمراتب کمتر می‌باشد.
۳. مواد تخمیر شده از مخزن تخمیر، از نظر ازت و فسفر غنی بوده و خاصیت کودی فضولات دامی فشرده‌تر و غنی‌تر می‌شود.
۴. به علت سوزانده نشدن مواد گیاهی زاید به دامداری نیز کمک زیادی خواهد شد، زیرا این مواد را به عنوان علوفه و خوراک دام، می‌توان مصرف کرد.
۵. تخم علف‌های هرزه‌ی موجود در کودهای حیوانی در اثر تخمیر از بین می‌روند و بکار بردن و مصرف دفع آفات گیاهی کمتر می‌شود.
۶. درصورت تولید و مصرف بیوگاز، صرفه‌جویی در مصرف سایر اشکال انرژی مانند نفت و ذغال سنگ و گاز طبیعی خواهد شد.
۷. علاوه بر امتیازات اقتصادی فوق، بیوگاز باعث بوجود آمدن محیطی سالم و بهداشتی نیز خواهد گردید.
مشکل بهداشت، بویژه در روستاها به علت رعایت نکردن نکات اولیه‌ی بهداشتی از قبیل روباز بودن آبریزگاه‌ها، وجود پشه و مگس، نبودن آب لوله‌کشی و آلودگی آب مورد مصرف به علت پخش فصولات دامی در آبروها و غیره وکود دارد. با ایجاد مخازن تخمیر و اتصال کان‌ها به این مخازن و جمع‌آوری و تخمیر فضولات انسانی و دامی، بیش از ۹/۹۹ درصد میکرب‌های خطرناک و بیش از ۹۰ درصد انگل‌های مضر از بین می‌روند و در نتیجه، تکثیر حشرات آلوده کننده، مانند: پشه و مگس وآلودگی آب محیط زیست کنترل می‌گردد.
خلاصه، بیوگاز روش علمی و ساده برای تبدیل ضایعات بیولوژیکی به انرژی و مواد قابل استفاده می‌باشد. به علت سهولت این تکنولوژی، بسیاری از کشورها، بویژه کشورهای جهان سوم، گام‌های مؤثری در کاربرد و رواج آن برداشته‌اند. به عنوان مثال در چین، از چندین میلیون واحد روستایی بیوگاز می‌توان نام برد. همچنین، واحدهای بزرگتری برای تولید برق شهرها و یا خودکفایی کامل دامداری‌ها و مرغداری‌ها در شرق آسیا احداث گردیده‌اند که قابل اهمیت می‌باشند. در هند، دولت با پرداخت وام‌های درازمدت، روستاییان را تشویق به نصب مخازن تخمیر و استفاده از بیوگاز نموده و در کشورهای اروپایی و امریکایی نیز کاربرد بیوگاز و استفاده از پس‌مانده‌ها برای تولید انرژی بسیار مورد توجه قرار گرفته است.
این سیستم، همچنین در ایران نیز برای تأمین انرژی مورد نیاز مردم، که نقش عمده در حفاظت از محیط زیست نیز خواهد داشت، بیش از هر چیز مورد اهمیت و ضرورت تام می‌باشد.
منابع:
