הפיכת פסולת לאנרגיה נקייה: פתרונות טכנולוגיים לפיתוח כפרי בר-קיימא

בהקשר של מעבר אנרגטי ויישום התחייבות לאפס אנרגיה נקייה, קבוצת מחקר בראשות פרופ' ד"ר בוי ואן גה (אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה - אוניברסיטת דאנאנג) השלימה את הפרויקט "מודול ייצור חשמל בעל קיבולת קטנה המחובר לרשת מפסולת ביתית וייצור באזורים כפריים", שהביא לתוצאות פורצות דרך, הן בפתרון בעיות סביבתיות והן בפתיחת סיכויים לפיתוח אנרגיה נקייה באזורים כפריים.

על פי צוות המחקר, פסולת ביתית וייצור היא לא רק נטל סביבתי אלא גם משאב יקר ערך אם מטופלים כראוי.

נכון לעכשיו, רוב הפסולת המוצקה לאחר מיחזור עדיין צריכה להיקבר, מה שגורם לזיהום קרקע ומים, פליטות גזי חממה (CH₄, CO₂) ובזבוז משאבים. בינתיים, אנרגיית ביומסה מוערכת כבעלת פוטנציאל גדול, והיא מדורגת במקום הרביעי אחרי פחם, נפט וגז. אם תומר לדלק סינתזה לייצור חשמל, כמות ה-CO₂ הנפלטת תיספג על ידי עצים, ותתרום למאזן הפחמן במקום ליצור CH₄ - גז חממה חזק פי 20.

תרשים כללי של מערכת אנרגיה מתחדשת היברידית של סולארית-רוח-ביומסה.

המאפיין המיוחד של הפרויקט הוא מודול פסולת-חשמל המשולב במערכת האנרגיה המתחדשת ההיברידית (HRES), המשלבת אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח, ביומסה וטכנולוגיית ייצור מימן ירוק. במסגרתה, פסולת קשה לפירוק נדחסת לכדורי דלק RDF כדי להפוך לגז סינתזה, בעוד שפסולת אורגנית מתפרקת בקלות משמשת לייצור ביוגז. שני סוגי גז אלה, לאחר ניקוים, מעורבבים עם מימן המופק מאלקטרוליזה של מים באמצעות מקורות אנרגיה מתחדשים. תערובת דלק גמישה זו מוזנת למנוע בעירה פנימית משופר לייצור חשמל, וניתן לחבר אותה ישירות לרשת החשמל.

ניתוח תוכנת HOMER מראה כי מודול המרת פסולת לחשמל בשילוב עם ייצור מימן יעיל מבחינה כלכלית כמו מודול ללא ייצור מימן, אך מפחית את פליטות ה-CO₂ בצורה משמעותית יותר. המימן המיוצר יכול לשמש גם כדלק נקי לאופנועים - כלי רכב פופולרי באזורים כפריים. בפרט, לאופנועים המשתמשים בתאי דלק מימן יש פליטות גזי חממה של 15% בלבד בהשוואה לרכבים חשמליים המונעים בסוללות, ובמקביל יש להם יתרון של זמן תדלוק מהיר וטווח פעולה ארוך.

כדי להתגבר על המגבלות הטכניות של ביומסה, צוות המחקר הציע פתרונות רבים: דחיסת פסולת לכדורי RDF כדי להגדיל את צפיפות האנרגיה פי 10, שימוש באוויר עשיר בחמצן כדי להכפיל את הערך הקלורי של גז סינתזה, יישום חומרי סינון חדשים של H₂S מבנטוניט וזאוליט מחודש כדי להאריך את חיי המנוע. בנוסף, המנוע הנייח המסורתי שונה עם מערכת כפולה של זרבובית מבוקרת אלקטרונית, המאפשרת שימוש גמיש בתערובת גז סינתזה - ביוגז - מימן.

כיוון מחקר ראוי לציון נוסף הוא שילוב של מימן עם דלק ביולוגי. כאשר מוסיפים מימן, הבעיות הטכניות של דלק ביולוגי עם תכולת אתנול גבוהה (קורוזיה, קושי בהתנעה בטמפרטורות נמוכות, מרחק נסיעה מופחת) משתפרות משמעותית, מה שתומך במפת הדרכים להגדלת שיעור ה-E10 וה-E20 בעתיד.

תוצאות המחקר פותחות אפשרות ליישום רחב: החל ממודולים קטנים לייצור חשמל המשרתים משקי בית וקואופרטיבים, ועד מערכות אנרגיה מתחדשת היברידיות המשלבות ייצור מימן ירוק עבור קהילות כפריות; החל משיפור מנועים קיימים ועד לייצור אופנועים המונעים באמצעות מימן ודלק ביולוגי, ועד לאופנועים המונעים באמצעות תאי דלק מימן.

לנושא יש לא רק משמעות מדעית אלא גם ערך מעשי, שכן הוא תורם לטיפול בפסולת, מפחית פליטות גזי חממה, חוסך באנרגיה מאובנים, ובמקביל יוצר מומנטום לתעשיית האנרגיה המתחדשת בווייטנאם. בהקשר לכך שהממשלה הכריזה על מפת דרכים להפסקת השימוש ברכבים המונעים בדלק מאובנים החל משנת 2040, עבודתה של קבוצתו של פרופסור בוי ואן גא צפויה להיות פתרון יעיל, שיתרום למימוש המחויבות לאפס פליטות פחמן עד שנת 2050.

המרכז לתקשורת מדע וטכנולוגיה

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