دراسة جديدة تحدد إمكانات الغاز الحيوي من روث الماشية

تخيل مزرعة لم تعد فيها أكوام النفايات الحيوانية الشاهقة عبئًا بيئيًا بل مصدرًا ثابتًا للطاقة النظيفة. هذه الرؤية قابلة للتحقيق من خلال إنتاج الغاز الحيوي، حيث يتم تحويل روث الماشية إلى وقود متجدد عن طريق الهضم اللاهوائي. يعد التقدير الدقيق لإنتاج الغاز الحيوي أمرًا ضروريًا لتحسين هذه العملية وإطلاق العنان لإمكاناتها الكاملة.

إنتاج الغاز الحيوي ليس قيمة ثابتة ولكنه يختلف اختلافًا كبيرًا بناءً على عوامل مترابطة متعددة:

• أنواع الحيوانات: يحتوي روث الأبقار والدواجن والخنازير على تركيبات عضوية مميزة تؤثر على إمكانات الميثان.
• تركيبة العلف: تؤدي الأنظمة الغذائية الغنية بالبروتين إلى روث غني بالنيتروجين بخصائص هضم مختلفة عن العلف الغني بالألياف.
• إدارة الروث: تؤثر طرق التجميع (الكشط مقابل التدفق) وظروف التخزين على محتوى المواد الصلبة المتطايرة.
• معلمات الهاضم: تؤثر درجة الحرارة (الميزوفيلية مقابل الثيرموفيلية) ووقت الاحتفاظ وتوازن الأس الهيدروجيني وكفاءة الخلط بشكل حاسم على النشاط الميكروبي.

يستخدم الباحثون عدة مناهج للتنبؤ بإنتاج الغاز الحيوي:

النماذج التجريبية تستخدم حسابات مبسطة بناءً على معدلات إنتاج الروث وعوامل تحويل الغاز الحيوي الثابتة لكل وحدة حيوانية. في حين أنها عملية للتخطيط على نطاق المزرعة، فقد تتجاهل هذه الظروف الخاصة بالموقع.

النماذج النظرية تطبق موازنات الطلب على الأكسجين الكيميائي (COD) أو المعادلات القياسية للتنبؤ بأقصى توليد ممكن للميثان من تحلل المواد العضوية.

الاختبارات المعملية من خلال تجارب الهضم اللاهوائي الدفعي أو المستمر يوفر التقييم الأكثر دقة لأنواع الروث المحددة، وقياس حجم الغاز الحيوي الفعلي ومحتوى الميثان في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

بالإضافة إلى توليد الطاقة، تعالج أنظمة الغاز الحيوي تحديات الاستدامة المتعددة:

• يقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري عن طريق منع إطلاق الميثان من تخزين الروث التقليدي
• ينتج سمادًا غنيًا بالمغذيات يمكن أن يحل محل الأسمدة الاصطناعية
• يوفر حلول طاقة لامركزية للمجتمعات الريفية

يتيح التقدير الدقيق للغاز الحيوي الحجم المناسب لأنظمة الهضم، مما يضمن الجدوى الاقتصادية مع زيادة إنتاج الطاقة المتجددة من تدفقات النفايات الزراعية.