استخدام مواد صلبة حيوية من مياه الصرف الصحي لإنتاج الهيدروجين
استخدام مواد صلبة حيوية من مياه الصرف الصحي لإنتاج الهيدروجين
إنتاج الهيدروجين
محتويات المقالة :
استخدم الباحثون المواد الصلبة الحيوية لإنتاج الهيدروجين من مياه الصرف الصحي، في تقنية جديدة تدعم إعادة التدوير الشاملة لأحد الموارد البشرية غير المحدودة “مياه الصرف الصحي”.
يركز الابتكار على إعادة التدوير المتقدمة للمواد الصلبة الحيوية والغاز الحيوي، والمنتجات الثانوية لعملية معالجة مياه الصرف الصحي.
تم تطوير هذه التقنية الحاصلة على براءة اختراع بواسطة باحثين في جامعة RMIT، وهي تستخدم مادة خاصة مشتقة من المواد الصلبة الحيوية لإحداث تفاعلات كيميائية لإنتاج الهيدروجين من الغاز الحيوي.
يعني هذا النهج أنه يمكن الحصول على جميع المواد اللازمة لإنتاج الهيدروجين في الموقع في محطة معالجة مياه الصرف الصحي، دون الحاجة إلى محفزات باهظة الثمن.
تقوم الطريقة أيضًا بحبس الكربون الموجود في المواد الصلبة الحيوية والغاز الحيوي، والذي يمكن في المستقبل تمكين قطاع مياه الصرف الصحي عديم الانبعاثات تقريبًا.
رئيس الباحثين “كالبيت شاه”
وقال البروفيسور المساعد كالبيت شاه “رئيس الباحثين”، إن الأساليب التجارية الحالية لإنتاج الهيدروجين تتطلب انبعاثات كثيفة رأس المال وتعتمد بشكل كبير على الغاز الطبيعي.
قال شاه، نائب المدير (الأكاديمي) لمركز ARC للتدريب على تحويل موارد المواد الصلبة الحيوية الأسترالية في RMIT: “تقدم تقنيتنا البديلة نهجًا مستدامًا وفعالًا من حيث التكلفة ومتجددًا وفعالًا لإنتاج الهيدروجين”.
“لتمكين الانتقال إلى الاقتصاد الدائري، نحتاج إلى تكنولوجيا تمكّننا من تقليص القيمة الكاملة من الموارد التي عادةً ما تذهب سدى. وتعتمد تقنيتنا الجديدة لصنع الهيدروجين على مواد النفايات الموجودة أساسًا في العرض غير المحدود.
من خلال تسخير قوة المواد الصلبة الحيوية لإنتاج وقود نظيف تمامًا من الغاز الحيوي -مع منع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الوقت نفسه- يمكننا تحقيق مكاسب بيئية واقتصادية حقيقية “.
تُستخدم المواد الصلبة الحيوية بشكل شائع كسماد وتعديل للتربة في الزراعة، ولكن يتم تخزين حوالي 30% من موارد المواد الصلبة الحيوية في العالم أو إرسالها إلى مكب النفايات، مما يخلق تحديًا بيئيًا.
الدكتور أرافيند سورابانيني
قال الدكتور أرافيند سورابانيني، كبير علماء البحث والتخطيط في شركة ساوث إيست ووتر ونائب مدير (الصناعة) لمركز التدريب التابع لوكالة ARC لتحويل موارد المواد الصلبة الحيوية في أستراليا، إن البحث في الاستخدامات الجديدة والقيمة للمواد الصلبة الحيوية أمر حيوي.
قال سورابانيني: “يتطلع قطاع مياه الصرف الصحي باستمرار إلى تطوير طرق جديدة لتحويل المواد الصلبة الحيوية إلى منتجات عالية القيمة، بطرق مستدامة بيئيًا ومسؤولة”.
كيف تعمل التقنية
في الطريقة الجديدة، التي نُشرت في المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية، يتم تحويل المواد الصلبة الحيوية أولاً إلى الفحم الحيوي – وهو شكل غني بالكربون من الفحم يستخدم لتحسين صحة التربة.
يحتوي الفحم الحيوي المشتق من المواد الصلبة الحيوية على بعض المعادن الثقيلة، مما يجعله حافزًا مثاليًا لإنتاج الهيدروجين من الغاز الحيوي.
كجزء من الدراسة التجريبية، اختبر الباحثون العملية بغاز غني بالميثان يشبه الغاز الحيوي.
أظهروا أن الفحم الحيوي المصنوع من المواد الصلبة الحيوية فعال للغاية في تحلل الغاز إلى عناصره المكونة – الهيدروجين والكربون.
يمكن أيضًا إجراء عملية التحلل في مفاعل مصمم خصيصًا وعالي الكفاءة تم تطويره وحصوله على براءة اختراع بواسطة RMIT، والذي يمكن أن ينتج كلاً من الهيدروجين والفحم الحيوي عالي القيمة المغطى بمواد كربون نانوية.
من خلال تحويل الكربون الموجود في الغاز الحيوي والمواد الصلبة الحيوية إلى مواد متناهية الصغر من الكربون، يمكن لطريقتهم أيضًا التقاط غازات الدفيئة وعزلها لمنع إطلاقها في الغلاف الجوي.
يحتوي الفحم الحيوي المطلي بمادة النانو الكربونية الذي يتم إنتاجه من خلال التقنية الجديدة على مجموعة من التطبيقات المحتملة بما في ذلك المعالجة البيئية، وتعزيز التربة الزراعية وتخزين الطاقة.
استخدام مواد صلبة حيوية من مياه الصرف الصحي لإنتاج الهيدروجين
تكنولوجيا المفاعلات الحاصلة على براءة اختراع
قال شاه إن المفاعل الفريد الذي طوره فريق كلية الهندسة في RMIT كان في قلب نهج إعادة التدوير المبتكر هذا.
وقال: “لقد قمنا بتحسين نقل الحرارة والكتلة بشكل جذري في مفاعلنا، مع تقليص التكنولوجيا لجعلها عالية الحركة”.
“لا توجد مفاعلات متاحة يمكنها تحقيق مثل هذا التكامل الهائل للحرارة والكتلة، في مثل هذه الحزمة الصغيرة والفعالة من حيث التكلفة.
وعلى الرغم من أنها موفرة للطاقة بالفعل، مع مزيد من التكامل، يمكن لهذا المفاعل تحويل المواد الصلبة الحيوية والغاز الحيوي إلى عملية تنتج الطاقة بدلا من استهلاكها “.
بالإضافة إلى استخدامه في معالجة مياه الصرف الصحي، فإن للمفاعل الجديد تطبيقات محتملة في صناعات الكتلة الحيوية والبلاستيك والطلاء.
تم دعم البحث من قبل شركة South East Water، التي ستختبر تكنولوجيا تحويل المواد الصلبة الحيوية والغاز الحيوي في مصنع تجريبي قيد التصنيع حاليًا.
الدكتور ديفيد بيرجمان
قال الدكتور ديفيد بيرجمان، مدير البحث والتطوير في شركة South East Water، إن التكنولوجيا لديها إمكانية تبنيها من قبل الصناعة.
وقال بيرجمان: “إن دعم هذه الأنواع من التقنيات الناشئة المبتكرة هو جزء مهم من التزامنا تجاه خفض الانبعاثات ونهج الاقتصاد الدائري الذي يشمل مياه الصرف الصحي”.
يجمع مركز التدريب التابع لمجلس البحوث الأسترالي حول تحويل موارد المواد الصلبة الحيوية الأسترالية ومقره في RMIT خبرات من 20 شريكًا وطنيًا ودوليًا من أستراليا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة بما في ذلك الجامعات وقطاع مياه الصرف الصحي وشركاء الصناعة المتحالفين.
تم نشر “إنتاج الهيدروجين عن طريق تحلل الميثان التحفيزي باستخدام الفحم الحيوي والفحم المنشط المنتج من الانحلال الحراري للمواد الصلبة الحيوية” في المجلة الدولية للطاقة الهيدروجينية.
يمكن قراءة المزيد من الابتكارات والاختراعات المختلفة من خلال الرابط التالي: https://jordanrec.com/archives/category/innovations-and-inventions
للاطلاع على المزيد من المواضيع وأبرز المقالات عبر موقع سجلات الأردن:
