تغويز الكتلة الحيوية هو عملية كيميائية حرارية كيميائية تحوّل الكتلة الحيوية، وهي وقود صلب، إلى وقود غازي ذي قيمة أعلى، يتكون أساساً من أول أكسيد الكربون والهيدروجين. وتعمل هذه العملية عند درجات حرارة تتجاوز 700 درجة مئوية في وجود عامل تغويز مثل الهواء أو الأكسجين أو البخار أو ثاني أكسيد الكربون. والهدف الأساسي من تغويز الكتلة الحيوية هو إنتاج غاز، يُعرف باسم الغاز المتخالف، بتركيزات عالية من الهيدروجين ومحتوى قليل من القطران.
تفاصيل العملية:
-
التحويل الكيميائي الحراري: تبدأ العملية بتسخين الكتلة الحيوية عند درجات حرارة عالية في وجود عامل تغويز. ويسهل هذا العامل تحويل البنى الكيميائية للكتلة الحيوية إلى منتجات غازية. يجب أن تتجاوز درجة الحرارة 700 درجة مئوية لتفكيك الكتلة الحيوية بشكل فعال إلى الغازات المكونة لها.
-
التفاعلات: تشمل التفاعلات الرئيسية في تغويز الكتلة الحيوية ما يلي:
- C + CO2 → 2CO: هذا التفاعل ماص للحرارة ويمتص الحرارة حيث يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الكربون لتكوين أول أكسيد الكربون.
- C + H2o → CO + H2: تفاعل آخر ماص للحرارة حيث يتفاعل الماء مع الكربون لإنتاج أول أكسيد الكربون والهيدروجين.
- C + 2H2 C + 2H2 → CH4: يحدث هذا التفاعل، وهو تفاعل طارد للحرارة، عند درجات حرارة أعلى من 500 درجة مئوية، حيث يتحول الهيدروجين والكربون إلى ميثان.
-
تكوين الغاز المتزامن: لا يحتوي الغاز التخليقي الناتج على أول أكسيد الكربون والهيدروجين فحسب، بل يحتوي أيضًا على مكونات أخرى مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان والقطران والهيدروكربونات الأخف وزنًا والنيتروجين ومركبات الكبريت وآثار الكلوريد. ويمكن أن تؤثر هذه المكونات الإضافية على جودة الغاز، ومن ثم الحاجة إلى تقليلها إلى الحد الأدنى.
-
الفوائد البيئية والاقتصادية: يعتبر تغويز الكتلة الحيوية تقنية متعددة التوليد لأنها يمكن أن تنتج منتجات متعددة في وقت واحد مثل الغاز وفحم الكتلة الحيوية وخل الخشب وقطران الخشب. وتعتبر هذه التقنية مفيدة لحماية البيئة والفوائد الاقتصادية على حد سواء، حيث أنها تستخدم مخلفات الكتلة الحيوية المتاحة محلياً، مما يقلل من النفايات ويوفر مورداً قيماً للطاقة.
-
مقارنة مع الانحلال الحراري: بينما ينطوي كل من الانحلال الحراري والتغويز على التحلل الحراري للكتلة الحيوية، إلا أنهما يختلفان في وجود الأكسجين ونطاق درجة الحرارة. يحدث الانحلال الحراري في بيئة خالية من الأكسجين في درجات حرارة منخفضة (500 درجة مئوية - 700 درجة مئوية)، مما ينتج عنه زيت خام حيوي وغاز وفحم. في المقابل، يعمل التغويز في درجات حرارة أعلى (أكثر من 700 درجة مئوية) مع أكسجين متحكم به لإنتاج الغاز المتزامن.
الخلاصة:
تغويز الكتلة الحيوية هو تقنية متطورة لتحويل الطاقة تعمل على تحويل الكتلة الحيوية منخفضة القيمة إلى وقود غازي عالي القيمة، مما يساهم في حلول الطاقة المستدامة وإدارة النفايات. إن قدرتها على إنتاج مخرجات متعددة وفوائدها البيئية تجعلها تقنية واعدة للمستقبل.
