العوامل المؤثّرة على إنتاج الغاز الحيوي Factors affecting biogas production
العوامل المؤثّرة على إنتاج الغاز الحيوي Factors affecting biogas production
من الضروري
اجراء مراقبة دورية للهاضم الحيوي ، وخاصة درجة التفاعل ودرجة الحرارة والاحماض
الدهنية المتطايرة والامونيا لضمإنَّ الامثل للنظام، ونذكر أهم العوامل المؤثّرة
على إنتاج الغاز الحيوي هي:
1- الاحماض
الدهنية المتطايرة:
ذكر Shelford وآخرون (2019) إنَّ الاحماض الدهنية المتطايرة جزء اساسي من تكوين
الغاز الحيوي كحامض الخليك ، ولكن عند التراكيز العالية جداً يمكن إنَّ يمنع عملية
الهضم ، ومن ثَمَّ ايقاف إنتاج الغاز الحيوي ، ويكون التركيزها 500 ppm في الهاضم المصمم بشكل جيد والتشغيل الجيد ، وعندما تزذاد تركيزها
من 1500- 2000 ppm تثبط إنتاج الغاز الحيوي.
2- درجات
الحرارة:
بين Gerardi (2003) إنَّ معدل إنتاج غاز الميثان تعتمد على معدلات درجات
الحرارة ، اذ إنَّ درجة الحرارة تؤثر على الإنَّشطة الحيوية داخل الهاضم الحيوي ،
بالاضافة إلى تدمير المسببات المرضية.
3- درجة التفاعل (pH):
إنَّ بكتري الميثانوجين المولدة لغاز الميثان حساسة جداً لتغيرات درجة
التفاعل. لذا يجب الحفاظ على درجة التفاعل ما بين 6.8-7.2 لان هذه قيمة لدرجة
التفاعل هي الامثل لنشاط بكتريا الميثان (Khanal ، 2011). تلعب درجة الحموضة دورا
رئيسيا في التحلل الحيوي اللاهوائي ، من خلال تاثيرها على نشاط الإنَّزيمات
المائية (Mathew وآخرون ، 2014). وقد ذكر Yadvika وآخرون (2004) إنَّ درجة الحموضة
الامثل للهضم اللاهوائي تتراوح بين 6.8-7.2. في درجة الحموضة أقل من 5.5 فإنَّ
البكتريا الحامضية تبقى نشطة ، ولكن تثبط البكتريا الميثانوجينية ، ما تؤدي إلى
تقليل محتوى الميثان في الغاز الحيوي ،عادة ما تنخفض درجة الحموضة إلى أقل من 6.6
اذا كإنَّ هناك تراكم للاحماض الدهنية المتطايرة في مرحلة تكوين الحوامض ، وإنَّ
سبب إنَّخفاض الحموضة هي اما بسبب زيادة المواد العضوية او بسبب السموم الموجودة
في المواد الأولية التي تمنع نشاط بكتريا الميثانوجين ، وفي هذه الحالة يجب ايقاف
عملية التغذية حتى تتوقف عملية إنتاج الحوامض ، وستتمكن بكتريا تكوين الخلات
وبكتريا تكوين الميثان من تحليل الحوامض المتراكمة ، وهناك حل اخر وهو اضافة الكلس
لرفع درجة الحموضة إلى المستوى الامثل (Ngan وآخرون ، 2020).
4- الملوحة:
التراكيز العالية للملوحة والامونيوم تؤثر سلبيا على العمليات الحيوية للهضم
اللاهوائي (Fang وآخرون ، 2011). توصل ِAlhraishawi وAlani (2018) إنَّ اضافة ملح كلوريد
الصوديوم بتركيز (0 و16 و30 و60) غم.لتر-1 إلى مخلفات الطعام المستعملة
في إنتاج الغاز الحيوي ، قد اثر سلبيا على إنتاج الغاز الحيوي وبلغ (45 و 21 و5
و2) مل.يوم-1 بالتتابع مع زيادة التراكيز الملحية ، وقد فسرا ذلك إلى إنَّ
زيادة التراكيز الملحية تؤدي إلى ازالة ماء الخلايا البكتيرية بسبب زيادة الضغط
الازموي. وفي تجربة اخرى قام بها Anwar وآخرون (2016) اوضح إنَّ اضافة ملح كلوريد
الصوديوم بتركيز 8 غم.لتر-1 إلى مخلفات الطعام لم يكاد تاثيره يذكر في
تثبيط إنتاج الغاز الحيوي ، بينما التراكيز الاكثر من 8 غم.لتر-1 اثر
بشكل كبير في تثبيط إنتاج الغاز الحيوي.
5- نسبة الكاربون إلى النتروجين C/N
ratio:
بشكل عام تعتبر المغذيات غير المتوازنة في المواد العضوية عاملا محددا في الهضم
اللاهوائي (Goswami وآخرون ، 2016). تلعب نسبة الكاربون إلى
النتروجين دورا مهما في الهضم اللاهوائي ، وإنَّ النسبة المثالية هي بحدود 20-35 (Mathew وآخرون ، 2014). إنَّ المواد
العضوية متباينة في محتوها من نسبة الكاربون إلى النتروجين. ولذلك فإنَّ خلط المواد
العضوية المختلفة مهم جداً للوصول إلى
نسبة مناسبة (Goswami وآخرون ، 2016). اذا كانت نسبة الكاربون إلى
النتروجين أعلى من الحد الامثل ، فإنَّ معدل التحلل سيكون بطيأ ، وعندما تكون
النسبة منخفضة يمكن إنَّ يتراكم الامونيا الذي سوف يثبط من نشاط البكتريا (Ngan وآخرون ، 2020).
6- نسبة المواد الصلبة إلى السائلة:
إنَّ النسبة المئوية لمحتورى المادة الجافة المناسبة للهضم اللاهوائي هي
9-10% مواد صلبة ، بينما يساعد زيادة المواد الصلبة إلى 20% إلى تخفيض حجم الهاضم
الحيوي إلى 50% ، ولكنه قد يؤدي إلى إنخفاض درجة حموضة الهاضم ، ومن ثَمَّ تقليل إنتاج
الغاز الحيوي (Ngan وآخرون ، 2020).
7- الخلط:
يزيد الخلط من ملامسة البكتيريا للمواد العضوية ومن ثَمَّ تسرع عملية الهضم ،
كما إنَّه يقلل من ترسب المواد الصلبة على الجزء السفلي من الهاضم ويجنب تكون
الرغوة والحثالة على سطح محلول التخمير ، البكتيريا لا تتوزع بالتساوي في الهاضم ،
وهذا يؤدي إلى اتصال غير متساو للبكتيريا مع المواد العضوية ، هناك العديد من
المناطق الميتة في الهاضم إذ تكون كثافة البكتيريا منخفضة للغاية والتحلل فيها
ضعيف ، ولذلك فإنَّ الخلط يسهل من عملية التحلل (Ngan وآخرون ، 2020).
المصادر
Alhraishawi A., Alani W.
2018. The cofermentation of organic substrates: A review performance of biogas
production under different salt content. Paper presented at the sixth
scientific conference, renewable energy and its applications, pp 1–14.
Anwar N, Wang W, Zhang J,
Li Y, Chen C, Liu G, Zhang R.2016. Effect of sodium salt on anaerobic digestion
of kitchen waste. Water Sci Technol 73(8):1865–1871.
Fang, C., Boe, K., & Angelidaki, I. (2011). Anaerobic co-digestion
of desugared molasses with cow manure; focusing on sodium and potassium
inhibition. Bioresource technology, 102(2), 1005-1011.
Gerardi, M.H., 2003. The microbiology of anaerobic digesters.
John Wiley & Sons.
Goswami, R.; Chattopadhyay,
P.; Shome, A.; Banerjee, S.N.; Chakraborty, A.K.; Mathew, A.K.; Chaudhury, S.
2016. An overview of physico-chemical mechanisms of biogas production by
microbial communities: A step towards sustainable waste management. 3 Biotech
6, 1–12. [CrossRef] [PubMed].
Khanal, S.K., 2011. Anaerobic biotechnology for bioenergy
production: principles and applications. John Wiley & Sons.
Mathew AK, Bhui I, Banerjee
SN, Goswami R, Shome A, Chakraborty AK, Balachandran S, Chaudhury S. 2014.
Biogas production from locally available aquatic weeds of Santiniketan through
anaerobic digestion. Clean Technol Environ
Policy.doi:10.1007/s10098-014-0877-6.
Ngan,N. V. C.,
F. M. S. Chan, M. C. Maguyon-Detras, D. V. Hung , D. M. Cuong,
N. V. Hung. 2020. Anaerobic Digestion of Rice Straw for Biogas
Production. Chapter 5. Sustainable Rice Straw Management, https://doi.org/10.1007/978-3-030-32373-8_5.
Shelford, T., C. Gooch, A.
Choudhury, and S. Lansing. 2019. A
Technical Reference Guide for Dairy-Derived Biogas Production, Treatment and
Utilization. UNIVERSITY OF MARYLAND, DEPARTMENT OF ENVIROMENTAL SCIENCE AND
TECHNOLOGY. 104 P.
Yadvika S, Sreehrishnan TR,
Kohli S, Rana V .2004. Enhancement of biogas production from solid substrates
using different techiniques – a review. Bioresour Technol 95:1–10.
تعليقات
إرسال تعليق