تحويل النفايات إلى طاقة نظيفة: حلول تكنولوجية للتنمية الريفية المستدامة

في سياق التحول في مجال الطاقة وتنفيذ التزام صافي الصفر، أكملت مجموعة بحثية بقيادة البروفيسور دكتور بوي فان جا (جامعة العلوم والتكنولوجيا - جامعة دانانغ) مشروع "وحدة إنتاج كهرباء متصلة بالشبكة ذات سعة صغيرة من النفايات المنزلية والإنتاجية في المناطق الريفية"، مما أدى إلى نتائج رائدة، وحل المشكلات البيئية وفتح آفاق تطوير الطاقة النظيفة للمناطق الريفية.

وبحسب فريق البحث، فإن النفايات المنزلية والإنتاجية لا تشكل عبئًا بيئيًا فحسب، بل تشكل أيضًا موردًا قيمًا إذا تمت معالجتها بشكل صحيح.

حاليًا، لا يزال يتعين دفن معظم النفايات الصلبة بعد إعادة تدويرها، مما يتسبب في تلوث التربة والمياه، وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري (CH₄ وCO₂) وإهدار الموارد. في الوقت نفسه، تُقدر طاقة الكتلة الحيوية بإمكانيات هائلة، حيث تحتل المرتبة الرابعة بعد الفحم والنفط والغاز. إذا تم تحويلها إلى وقود غاز اصطناعي لإنتاج الكهرباء، ستمتص الأشجار كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة، مما يساهم في توازن الكربون بدلًا من إنتاج CH₄ - وهو غاز دفيئة أقوى بعشرين مرة.

الرسم التخطيطي الشامل لنظام الطاقة المتجددة الهجين الشمسي وطاقة الرياح والكتلة الحيوية.

يتميز المشروع بوحدة تحويل النفايات إلى كهرباء مدمجة في نظام الطاقة المتجددة الهجين (HRES)، الذي يجمع بين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والكتلة الحيوية وتكنولوجيا إنتاج الهيدروجين الأخضر. وفي هذه الوحدة، تُضغط النفايات صعبة التحلل في كريات وقود RDF لتحويلها إلى غاز اصطناعي، بينما تُستخدم النفايات العضوية سهلة التحلل لإنتاج الغاز الحيوي. يُخلط هذان النوعان من الغاز، بعد تنظيفهما، مع الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي للماء باستخدام مصادر الطاقة المتجددة. ويُغذّى هذا الخليط المرن من الوقود في محرك احتراق داخلي مُحسّن لتوليد الكهرباء، ويمكن توصيله مباشرةً بالشبكة الكهربائية.

يُظهر تحليل برنامج هومر أن وحدة تحويل النفايات إلى كهرباء مع إنتاج الهيدروجين تُضاهي الوحدة غير المُنتجة للهيدروجين من حيث الكفاءة الاقتصادية ، لكنها تُقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل أكبر. كما يُمكن استخدام الهيدروجين المُنتَج كوقود نظيف للدراجات النارية، وهي مركبة شائعة الاستخدام في المناطق الريفية. وبشكل خاص، تُصدر الدراجات النارية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين انبعاثات غازات دفيئة بنسبة 15% فقط مُقارنةً بالمركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات، مع تمتعها بميزة سرعة إعادة التزود بالوقود وطول مدى التشغيل.

للتغلب على القيود التقنية للكتلة الحيوية، اقترح فريق البحث العديد من الحلول: ضغط النفايات في كريات الوقود المُعاد تدويره لزيادة كثافة الطاقة بعشرة أضعاف، واستخدام هواء غني بالأكسجين لمضاعفة القيمة الحرارية للغاز الاصطناعي، واستخدام مواد ترشيح جديدة لكبريتيد الهيدروجين من البنتونيت والزيوليت المُجدد لإطالة عمر المحرك. بالإضافة إلى ذلك، عُدِّل المحرك الثابت التقليدي بنظام فوهة مزدوجة يتم التحكم فيه إلكترونيًا، مما يتيح استخدامًا مرنًا لمزيج الغاز الاصطناعي والغاز الحيوي والهيدروجين.

من الاتجاهات البحثية الجديرة بالملاحظة دمج الهيدروجين مع الوقود الحيوي. فعند إضافة الهيدروجين، تتحسن بشكل ملحوظ المشاكل التقنية المتعلقة بالوقود الحيوي ذي المحتوى العالي من الإيثانول (التآكل، صعوبة بدء التشغيل في درجات حرارة منخفضة، تقصير مسافة النقل)، مما يدعم خطة زيادة نسبة E10 وE20 مستقبلًا.

وتفتح نتائج البحث المجال أمام إمكانية تطبيق واسع النطاق: من وحدات إنتاج الكهرباء الصغيرة التي تخدم الأسر والتعاونيات، إلى أنظمة الطاقة المتجددة الهجينة التي تجمع بين إنتاج الهيدروجين الأخضر للمجتمعات الريفية؛ ومن تحسين المحركات الحالية إلى تصنيع الدراجات النارية التي تعمل بالوقود الحيوي الهيدروجيني، إلى التحرك نحو الدراجات النارية التي تعمل بخلايا وقود الهيدروجين.

لا يقتصر هذا الموضوع على أهميته العلمية فحسب، بل له أيضًا قيمة عملية، إذ يُسهم في معالجة النفايات، ويُقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري، ويُوفر الطاقة الأحفورية، ويُعطي زخمًا لصناعة الطاقة المتجددة في فيتنام. وفي سياق إعلان الحكومة عن خارطة طريق لوقف استخدام المركبات التي تعمل بالوقود الأحفوري بدءًا من عام ٢٠٤٠، يُتوقع أن يُمثل عمل فريق البروفيسور بوي فان جا حلاً فعالًا، يُسهم في تحقيق التزام صافي الانبعاثات الصفري بحلول عام ٢٠٥٠.

مركز الاتصالات العلمية والتكنولوجية

المصدر: https://mst.gov.vn/bien-rac-thanh-nang-luong-sach-giai-phap-cong-nghe-cho-nong-thon-phat-trien-ben-vung-197251120081322798.htm