شرح مراحل ساخت یک نمونه دستگاه تولید بیوگاز و آزمایش آن با کود حیوانی

دسته بندي : علوم پایه » زیست شناسی
مهم¬ترین مسئله¬ای که در قرن 21 بشریت با آن مواجه است مسئله انرژی و سوخت می¬باشد. زیرا از یک طرف تعداد صنایع مصرف کننده انرژی رو به افزایش است و از طرف دیگر سوخت¬های فسیلی (مهم¬ترین انرژی¬ مصرفی این صنایع) رو به اتمام می¬باشند. این در حالی است که هم اکنون آلودگی¬هایی که این سوخت¬ها ایجاد می¬کنند، موجب مشکلاتی در جهان گردیده است و اتحادیه¬های جهانی در حال تصویب قانون¬هایی مبنی بر حذف یا به حداقل رساندن مصرف این سوخت¬ها در دهه¬های آینده می¬باشند. بنابراین تمام کشورهای صنعتی، نیمه صنعتی و حتی اکثر کشورهای جهان سوم در تلاش¬اند تا برای جایگزین کردن این سوخت¬ها چاره¬ای بیاندیشند و اتمام این منابع را به تأخیر اندازند (عدل و همکاران، 1379). در جوامع کنونی وجود انرژی مستمر، پایدار و اقتصادی لازمه هر¬گونه توسعه و رشد اقتصادی می¬باشد. پس از انقلاب صنعتی، انرژی به تدریج به یکی از عوامل اصلی در تولید ملی و حرکت چرخ¬های اقتصادی کشورهای صنعتی و به دنبال آن، سایر کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است (ثقفی، 1382). اقتصاد و تمدن کنونی تا حدی به انرژی وابسته است که تصور حتی لحظه¬ای ادامه زندگی در عصر حاضر بدون انرژی امکان پذیر نیست. به طوری¬که با اختلال و یا توقف در عرضه¬ی آن، ماشین اقتصاد از کار خواهد افتاد. بنابراین تمامی کشورها در صدد هستند به هر نحو ممکن از انرژی مستمر و پایداری برخوردار باشند. از طرفی رشد اقتصادي و افزايش تقاضاي انرژي در جهان سبب شده كه قيمت نفت و گاز افزايش پیدا کرده و اتكا به اين منابع براي تأمين انرژي كاهش يابد (تابنده، 1376). منابع فسيلي مرسوم و تجديد ناپذير تأثير شگرفی بر امنيت انرژي دارند. اين مسئله بسياري از كشورهای جهان را واداشته است كه به مسئله امنيت عرضه انرژي تمايل پيدا كرده و به تغييرات گسترده¬اي در اقتصاد انرژي خود اهتمام تام ورزند. در اين زمينه پيشرفت¬هاي فناوري، نويد بخش راه حل¬هايي نو درباره توليد انرژي مورد نياز بشر است. با شناسايي اين روش¬هاي جديد، گامي بلند در زمينه تغيير زيرساخت¬هاي تولید انرژی برداشته شده است (علیزاده، 1375). استفاده از ذخاير نامحدود انرژي تجديدپذير در اين خصوص تأثيرات مهمي دارد. گستردگي و توزيع اين عوامل در طبيعت باعث شده است كه سيستم¬هاي توليد انرژی به سمت سيستم¬هاي محلي پيش رود؛ كه انرژي¬هاي نوین به خوبي مي-توانند براي اين منظور به كار گرفته شود. هم اکنون مسائلی مانند انرژي، محيط زيست، ازدياد مواد زائد خطرناك، اتمام پذيري منابع فسيلي و رشد فزاينده مصرف انرژي از جمله مفاهيمي هستند كه تحقيقات مختلفي را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. به واقع این مسائل روشن می¬کنند که ديگر نمي¬توان به منابع موجود انرژي متكي بود (تابنده، 1376). در حقيقت، انجام تحقيقات گسترده در جهت دستيابي به منابع جديد و سالم كه در چند دهه¬ی اخير توسعه ويژه‌اي پيدا كرده‌اند را مي‌توان بیانگر ميزان اهميت اين نوع مفاهيم و علوم مرتبط به آنها دانست.هم اکنون بیشتر کشورهای جهان برنامه¬های خود را طوری تنظیم کرده¬اند تا با بهینه کردن مصرف این منابع بر عمر منابع فسیلی خود بیفزایند و این در حالی است که با به کارگیری فناوری انرژی¬های تجدید پذیر سعی دارند که میزانی از سهم مصرف منابع فسیلی را بر عهده این منابع بگذارند تا هم عمر منابع فسیلی را به تأخیر اندازند و هم جایگزینی برای آن یافته باشند (حیدری، 1365). مدارک بسیاری وجود دارد که سیاست¬های انرژی جهانی که استفاده¬ کار¬آمد از سوخت¬های فسیلی و انرژی را ارتقاء می¬دهند، به لحاظ محیطی غیر مسئولانه هستند؛ زیرا آن¬ها باعث فساد جدی محیطی در سطوح محلی، منطقه¬ای و جهانی می¬گردند. مطالعات نشان داده¬اند که با ادغام منابع انرژی تجدید پذیر و ترکیب انرژی کلی، هر یک از این تأثیرات محیطی منفی را می¬توان کاهش داد، یا مانع آن شد (حیدری، 1365). باید اذعان داشت که در قرن 21 سوخت¬های فسیلی کم کم جای خود را به انرژی¬های تجدید پذیر (انرژی خورشیدی، بادی، برق آبی، بیومس، زمین¬گرمائی و غیره) خواهند داد. در میان این انرژی¬ها، بیوگاز حاصل از بیومس، از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. در این میان، بيوگاز به علت سالم‌سازي محيط زيست، توليد انرژي و كود مرغوب و قابليت ايجاد آن در جوار اجتماعات بشري از اهميت و جايگاه ويژه‌اي برخوردار است (الماسی، 1361). گرچه شناسايي بيوگاز در جهان سابقه¬ای طولانی دارد، اما استفاده عمومي و رايج آن در خلال قرن اخير و بويژه در سه دهه گذشته بوده است. بیوگاز که منبع آن توده¬های زیستی است، در انتخاب منابع جایگزین انرژی برای روستاها، مورد ایده آلی می¬باشد، بدین مفهوم که ارزان بوده و به لحاظ تولید و منشأ، محلی است. همچنین منبعی از انرژی است که برای چندین کاربری از جمله: گرم کردن، روشن کردن، ایجاد توان الکتریکی با مقیاس کوچک و غیره سودمند می¬باشد. از طرفی بيوگاز علاوه بر توليد انرژي باعث تولید کود کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماري¬ها مي¬شود. همچنین راه حلی مناسب براي ‏دفع مواد زائد جامد مي¬باشد (دهقان و همکاران، 1365). فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد مي¬گردد، باعث آلودگي ‏شديد محيط مي¬شوند که مي-توان با فناوری بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انرژي و ‏کود توليدي آن نيز استفاده نمود (رضویان، 1374). استحصال بيوگاز را مي-توان از فرآيند¬هاي بي هوازي تصفيه فاضلاب (‏UASB) و همچنين از محل¬هاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينه¬هاي مصرفي این سایت¬ها را جبران نمود (حیدری، 1365). منافع زيست محيطي سيستم¬هاي بيوگاز حتی فراتر از سيستم¬هاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده ‏قرار مي¬گرفتند. اين منافع، علاوه بر آنچه بیان شد، شامل كنترل بو، بهبود ‏كيفيت آب و هوا، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانه¬اي و دست¬يابي به ‏بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي مي¬باشد؛ ‏که خود بیوگاز تولیدی می¬تواند به طور همزمان انرژي الكتريكي و حرارتي توليد کند (تابنده، 1376). در این پژوهش ابتدا مدلی از رآکتور بیوگاز برای تولید بیوگاز در مزرعه طراحی و ساخته شد. سپس این دستگاه مورد آزمایش قرار گرفت تا علاوه بر مشخص شدن صحت کار آن، گاز  تولیدی حاصل از کود مرغی و کود بلدرچین مورد آزمایش و مقایسه قرار گیرد.