جاء في موقع آي بي مي عن ما المقصود بتحويل النفايات إلى طاقة؟ للكاتبتين ألكسندر جونكر والياس جومستن: كيف تعمل عملية تحويل النفايات إلى طاقة؟ معظم المنشآت الكبيرة لتحويل النفايات إلى طاقة تولِّد الطاقة من النفايات باستخدام طريقة حرق خاضعة للرقابة. تتَّبع العملية عادةً الخطوات التالية: تُنقل النفايات إلى محطة تحويل النفايات إلى طاقة، حيث تتم إزالة أي مواد قابلة لإعادة التدوير. تقوم الرافعة بخلط النفايات ونقلها إلى غرفة الاحتراق. يتم حرق النفايات عند درجة حرارة عالية - بين 850 درجة مئوية (1,562 درجة فهرنهايت) و1,450 درجة مئوية (2,642 درجة فهرنهايت). ىتحوِّل الحرارة الناتجة الماء (عادةً في الأنابيب الرأسية داخل الغرفة) إلى بخار. يؤدي ضغط البخار إلى تشغيل الشفرات على المولد، وهذا الدوران ينتج عنه إنتاج الطاقة الكهربائية. الأنواع المختلفة من النفايات لها قيم حرارية مختلفة أو محتويات طاقة مختلفة عند حرقها. تُنتج النفايات ذات القيم الحرارية العالية، مثل البلاستيك، المزيد من الحرارة وتولِّد أكبر قدر من الطاقة. والنفايات العضوية، مثل التربة، لها قيمة حرارية منخفضة. تقنيات تحويل النفايات إلى طاقة: الحرق، وهو الاحتراق المباشر للنفايات عند درجات حرارة عالية، هو أكثر تقنيات تحويل النفايات إلى طاقة شيوعًا والأكثر جدوى تجاريًا. ومع ذلك، هناك طرق أخرى لاستعادة الطاقة تستخدم النفايات، مثل: الهضم اللاهوائي (AD): بالإضافة إلى التسميد، فإن الهضم اللاهوائي هو عملية خاضعة للرقابة وخالية من الأكسجين تشجع على تحلل النفايات الصلبة العضوية باستخدام الكائنات الحية الدقيقة. في حين أنه يمكن أن يحدث بشكل طبيعي، يُستخدَم الهضم اللاهوائي أيضًا في البيئات السكنية أو الصناعية لإنتاج وقود يُسمَّى الغاز الحيوي. يُعتبر الغاز الحيوي، الذي يتكون أساسًا من الميثان وثاني أكسيد الكربون، مصدرًا للطاقة المتجددة. التحلل الحراري: كمعالجة حرارية كيميائية، تُعرِّض عملية التحلل الحراري النفايات العضوية لدرجات حرارة عالية دون وجود الأكسجين. تؤدي هذه العملية إلى بدء تحلل المادة وتفككها. وعادةً ما تكون المنتجات الثانوية عبارة عن فحم غني بالكربون (الفحم الحيوي) وغازات قابلة للاحتراق. يمكن بعد ذلك تكثيف بعض هذه الغازات في سائل قابل للاحتراق يُسمَّى الزيت الحيوي أو الخام الحيوي. استرداد غاز المكب (LFG): يؤدي تحلل المواد العضوية في مدافن النفايات إلى إنتاج منتج ثانوي طبيعي يُسمَّى غاز المكب. يتكون غاز المكب من الميثان وثاني أكسيد الكربون ونسبة صغيرة من المركَّبات غير الميثانية. وهذا الغاز يمكن جمعه ومعالجته واستخدامه كوقود للاستخدامات الصناعية والمركبات وغيرها. وتُعد عملية استرداد غاز المكب إحدى الطرق لتقليل انبعاثات الميثان من مدافن النفايات. التغويز: التغويز هو أيضًا معالجة حرارية كيميائية، يقوم بتحويل النفايات العضوية (الكتلة الحيوية) إلى غاز قابل للاشتعال باستخدام درجات حرارة عالية وكمية محددة من الأكسجين أو البخار أو كليهما. والنتيجة هي غاز طبيعي قابل للاحتراق يُسمَّى الغاز التركيبي أو غاز التصنيع المستخدم لصنع الأمونيا وكحول الميثيل (الميثانول). كما يمكن أن يحل محل البنزين كبديل للوقود الحيوي.
جاء في الموسوعة الحرة عن تحويل النفايات إلى طاقة (WtE): الترميد، وهو حرق المواد العضوية كالنفايات مع استرجاع الطاقة، ويعتبر التطبيق الأكثر شيوعا لتوليد الطاقة من النفاية. كل مصانع التوليد الجديدة في دول منظمة التعاون والتنمية الاقتصادية OECD، يجب أن تطابق معايير انبعاثات صارمة، تتضمن المعايير المطبقة على أكسيد النيتروجين (ثنائي أكسيد النيتروجين)، وثاني أكسيد الكبريت (SO2)، والمعادن الثقيلة والديوكسين. لذلك، فإن مصانع الترميد الحديثة تختلف بشكل كبير عن القديمة منها، حيث أن بعضها لا يسترجع الطاقة ولا المواد. المحارق الحديثة تقلل حجم النفايات الأصلي على نحو 95 إلى 96 بالمئة، على حسب المزيج ودرجة الاستعادة للموادكالمعادن من الرماد لإعادة تدويره. هناك اعتباراتٌ تخص تشغيل المحارق وتتضمن الدقائق الناعمة، والمعادن الثقيلة، وتتبُّع الديوكسين وانبعاثات الغازات الحمضية، حتى لو كانت هذه الانبعاثات مُنخفضةً نسبيًا في المحارق الحديثة. وهناك اعتباراتٌ أخرى تتضمن إدارة الرماد المتطاير السام والرماد المُتبقي في قعر المحرقة. تتطرق المُناقشاتُ الخاصة بالتعامل مع مصادر النفايات إلي الرأي القائل بأن المحارق، تدمر مصادر قيِّمة، وهنا يكونُ الخوفُ من أنهم ربما يُثّبطون - بهكذا طريقةٍ - الحوافز لتقليل النفايات وإعادة تدويرها. تلك المحارق تمتلك كفاءة كهربائية في حدود 14 إلى 28 بالمئة. بقية الطاقة يمكن أن يُستفاد منها في تسخين المقاطعة على سبيل المثال، لكن من ناحية أخرى تفقد كحرارة مضيَّعة. طريقة استخدام الترميد لتحويل النفايات المحلية الصلبة إلى طاقة هي طريقة إنتاج قديمة نسبيا. الترميد عموما يتضمن حرق الوقود الصلب المستعاد لتسخين الماء حتى الغليان والذي يشغل مولدا بخاريا يقوم بتوليد الطاقة الكهربائية لتستخدم في المنازل والتجارة. مُشكلةٌ واحدةٌ ترتبط بالنفايات المحلية الصلبة بعد تحويلها إلي رمادٍ، بُغية الحصول على طاقة كهربية، ألا وهي كمية المُلوّثات التي تنبعثُ إلى الهواء من خلال مدخنة المُسخّن، هذه المُلوّثات من المُمكن ان تكون حمضيةً. وفي ثمانينات القرن العشرين، أُفيد بأنها تُحدث ضررًا بيئيًا جسيمًا بتحويل الأمطار الطبيعية إلى أمطار حمضية. منذ ذلك الحين، جابهت الصناعةُ هذه المُشكلة عبر استعمال مجاريف كلسية ومراسب الكتروستاتية على المداخن. هذا الحجر المعدني الكلسي المُستخدم في هذه المجاريف، تتراوح قيمةُ الأس الهيدروجيني له حول العدد 8، ما يعني أنه قاعدي. عبر تمرير الدخان من خلال المجاريف الكلسية، يتعادل أي حمضٍ ربما يكونُ موجودًا في الدخان، وهو الأمر الذي يحول دون وصول هذا الحمض إلى الهواء وتلويث البيئة. طبقًا لما ذكرته صفيحة نيوريورك تايمز الأمريكية، فإن مصانع الترميد الحديثة نظيفةٌ جدًا لدرجة أن (مادة الديوكسين السامة، باتت تخرج من مدافئ المنازل ومن حفلات الشواء في الأفنية، بنسبةٍ أكبر عدة مرات من تلك تنتج عن المداخن في تلك المصانع).
تقنيات أخرى لتحويل النفايات إلى طاقة غير الترميد: هناك عددٌ كبيرٌ ومُتنوع من التقنيات الجديدة القادرة على إنتاج الطاقة والوقود من المُخلفات دونما حاجة لاحراق النفايات بشكلٍ مُباشر. العديد من هذه التقنيات لديه القدرة على إنتاج طاقة كهربية أكبر من تلك التي تنتج عن نفس الكمية من الوقود من خلال الحرق المُباشر. ويرجعُ السببُ الأساسُ في ذلك إلي انفصال المُكوّنات المُتآكلة (الرماد) عن الوقود المُحوَّل، مما يؤدي إلى درجات حرارة أعلى تنتج عن الحرق، فيما يلى على سبيل المثال: الغلايات أو المراجل، والمُولّدات التي تعمل بالغاز، ومُحرّكات الحرق الداخلي، وخلايا الوقود. بعضُ هذه الأجهزة قادرٌ على تحويل الطاقة إلى وقود سائل أو غازي بُمنتهي الكفاءة المُمكنة: التقنيات الحرارية: التغويز (وهي طريقة لانتاج غاز قابل للإحتراق، وهيدروجين، ووقود اصطناعي)، وازالة البلمرة حراريا (وهي عملية إنتاج نفط خام اصطناعيًا، يُمكن تكريره لاحقًا)، والانحلال الحراري (وهي عملية إنتاج نفط حيوي أو به قار، إلي جانب إنتاج الفحم)، ثم التغويز باستخدام قوس البلازما أو ما يُطلق عليها عملية التغويز باستعمال تقنيات البلازما المعروفة اختصارًا ب (PGP)، وهي عملية (لانتاج الغاز الاصطناعي السميك والذي يشتمل على الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، والذي يُمكن استعماله في خلايا الطاقة، أو توليد الكهرباء اللازمة لتشغيل قوس البلازما، ويُستخدم لها السليكات المُزججة وسبائك المعدن والملح والكبريت). التقنيات غير الحرارية: هضم لاهوائي (غاز عضوي غني بالميثان)، والتخمير (مثل الإيثانول، وحمض اللاكتيك، والهيدروجين)، والمعالجة الميكانيكية الحيوية (MBT)، المعالجة الميكانيكية الحيوية + الهضم اللاهوائي، والمعالجة الميكانيكية الحيوية MBT للوقود المشتق من القمامة.
جاء في موقع بلة تي تي آي عن تحويل النفايات إلى طاقة: الحلّ المثالي للطاقة المستدامة: مع تزايد الطلب على الطاقة في مختلف أنحاء العالم ومواصلة البحث عن مصادر بديلة للوقود الأحفوري، خاصّة المصادر النظيفة والمتجدّدة، فإنّ تحويل النفايات إلى طاقة هو أحد الحلول الواعدة الّتي تسعى الدول لضمّها لمصادر الطاقة البديلة. هذا الحلّ البديل لا يساعد فقط في أزمة الطاقة، بل يساعد أيضًا في أزمة تزايد النفايات الّتي لا تمتلك بعض الدول مكانًا كافيًا لطمرها، وحتّى إن تمّ ذلك، فإنّ غاز الميثان المنبعث منها يشكّل مشكلة بيئية. في هذا المقال، سنتحدّث أكثر عن المشاريع الحالية والمستقبلية لتحويل النفايات إلى طاقة في مختلف أنحاء العالم، وفي السعودية بشكل خاصّ، وكيف يمكن أن تلبّي هذه العملية الاحتياجات من الطاقة دون الحاجة لحرق المزيد من الوقود الأحفوري، إضافة إلى آلية استخراج الطاقة من النفايات ومقارنتها بالطاقات المتجدّدة. كيفية تحويل النفايات إلى طاقة: المفهوم والآلية: تختلف كيفية تحويل النفايات إلى طاقة على حسب الطريقة المتّبعة لهذه العملية، إذ هناك آليات مختلفة كلّ لها نتائجها ونوع الطاقة الناتجة فيها يختلف أيضًا. ولنعرّفك أكثر على هذه العملية، سنشرح طرق تحويل النفايات إلى طاقة كلّ على حدى مع آلية تحويل الطاقة في كلّ منها إلى كهرباء. الحرق المباشر (Incineration): حرق النفايات المباشر هو الطريقة الشائعة لتحويل النفايات إلى طاقة، ويتمّ ذلك عن طريق حرق النفايات في أفران بدرجات حرارة عالية، ثمّ يتمّ استخدام تلك الحرارة لتسخين الماء الّذي يتحوّل إلى بخار، ويقوم ذلك البخار بتدوير التوربينات الكبيرة الّتي تؤدّي إلى توليد الكهرباء داخل المولّد الكهربائي. الجيّد في هذه الطريقة هو أنّها تصلح لمعظم أنواع النفايات، لكنّها تحتاج إلى إيجاد آلية لتقليل الانبعاثات. الهضم اللّاهوائي (Anaerobic Digestion): تُستخدم هذه الطريقة للنفايات العضوية فقط، أي بقايا الطعام وروث الحيوانات وغيرها، حيث يتمّ وضع النفايات في خزّانات مغلقة خالية من الأكسجين، بينما تعمل البكتيريا على تحليلها لإنتاج غاز الميثان. يتمّ استخدام الغاز الناتج تمامًا كما يُستخدم الوقود لإنتاج الكهرباء، حيث يولّد احتراقه حركة تدوير للتوربينات الّتي تقوم بتدوير المولّد الكهربائي لإنتاج الكهرباء. ينتج عن هذه العملية سماد عضوي يمكن استخدامه في الزراعة، لكنّها تحتاج إلى فرز النفايات. التغويز (Gasification): في هذه الطريقة، يتمّ تسخين النفايات على درجة حرارة عالية مع القليل من الأكسجين، ويكون الناتج غازًا يسمى بالغاز التخليقي أو الغاز الاصطناعي، حيث يحتوي على الهيدروجين وأوّل أكسيد الكربون. يتمّ استخدام الغاز الناتج كوقود حيث يتمّ حرقه لتدوير التوربينات، والّتي تقوم بدورها بتوليد الكهرباء في المولّد الكهربائي نتيجة الطاقة الحركية. تكون الانبعاثات في هذه الطريقة أقلّ من الحرق المباشر، لكنّها طريقة معقّدة أكثر. التحلّل الحراري (Pyrolysis): تناسب هذه الطريقة النفايات العضوية والبلاستيكية، حيث يتمّ فيها تسخين النفايات في غياب الأكسجين، ويكون الناتج زيتًا اصطناعيًا يمكن تكريره كوقود، ويمكن بعد ذلك استخدامه لتدوير التوربينات وتوليد الكهرباء مثل أيّ وقود آخر. هذه الطريقة غير منتشرة كثيرًا، كما أنّها تنتج أيضًا فحمًا حيويًا يمكن استخدامه لتحسين التربة.
مقارنة مع مصادر الطاقة النظيفة الأخرى: تحويل النفايات إلى طاقة: الطاقة الناتجة عن تحويل النفايات ليست نظيفة كلّيًا مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، لكنّها خيار أفضل من الوقود الأحفوري وحلّ مناسب للتخلّص من النفايات. ولنتعرّف أكثر على الفرق بينها وبين الطاقات المتجدّدة، يمكننا تلخيص ذلك في المقارنة التّالية: الاستمرارية والإنتاج اليومي من الطاقة: طاقة النفايات يمكن أن تكون مصدرًا مستمرًّا للطاقة طالما هناك نفايات، ولهذا يمكن الاعتماد عليها على حسب كمّية النفايات الموجودة في منطقة ما، بل وتقوم بعض الدول باستيراد النفايات لتحويلها إلى طاقة. لكن بالمقابل، تعتمد الطاقة الشمسية على وجود الشمس وطاقة الرياح على هبوب الريح، ولهذا ما لم يتمّ استخدام تقنيات تخزين للطاقة، فلا يمكن الاعتماد عليهما لإنتاج الطاقة بشكل مستمرّ دون انقطاع. التأثير البيئي: عملية تحويل النفايات إلى طاقة كهربائية لها بعض الانبعاثات السامة إضافة إلى الرماد السام، ويجب وضع آلية واضحة لكيفية تقليل هذه الانبعاثات وكيفية التخلّص من الرماد. بالمقابل، تُعتبر الطاقة الشمسية وطاقة الريح طاقات نظيفة تمامًا لا تطلق أيّ انبعاثات سامّة، ولذلك هي صديقة للبيئة أكثر من طاقة النفايات. الجدوى الاقتصادية: يحتاج إنشاء محطّات لتحويل طاقة النفايات إلى تكلفة عالية مقارنة بمحطّات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، لكنّها تمنح حلًّا للنفايات بدل طمرها إضافة إلى إنتاج الطاقة. بالمقابل، عادة ما يتمّ إنشاء محطّات تحويل النفايات إلى طاقة في المدن الكبرى فقط لأنّها تتوفّر على أكبر كمّية من النفايات، بينما تحتاج محطّات الطاقة الشمسية إلى أرض واسعة وشمس مشرقة، وتحتاج محطّات طاقة الرياح إلى منطقة تهبّ بها رياح قويّة. تحويل النفايات إلى طاقة في السعودية: أين وصلنا؟ هناك بالفعل اهتمام متزايد بفكرة تحويل النفايات إلى طاقة في السعودية، وتوجد بالفعل مشاريع إمّا قد دخلت حيّز الخدمة أو لازالت قيد التنفيذ أو التخطيط. فهناك مشروع ضخم قد بدأ العمل بالفعل يضمّ ستّ محافظات في السعودية، ويسعى إلى إنتاج 3 مليون طن سنويًا من الوقود عن طريق تحويل النفايات إلى طاقة، كما يُتوقّع أن يقلّل الانبعاثات بحوالي 1.8 مليون طن سنويا. تدخل مشاريع تحويل النفايات ضمن رؤية السعودية 2030، إذ تسعى المملكة إلى إنتاج 3 جيغاواط من الطاقة الناتجة عن النفايات بحلول عام 2030. لكن رغم ذلك، لازالت هناك تحدّيات كثيرة أمام هذا النوع من المشاريع. فعملية جمع النفايات وفرزها هي عملية تحتاج للكثير من التنسيق بين جهات مختلفة، كما لا يوجد وعي لدى المواطن بفرز النفايات بدل جمعها ورميها معًا، ما يصعّب عملية استخدامها. وفيما يخصّ التكلفة، فإنّ تكلفة هذه المشاريع المرتفعة تجعل الاهتمام بها أقلّ من الاهتمام بالطاقة الشمسية الأرخص في السعودية، رغم أنّها موجّهة بشكل خاصّ للقضاء على النفايات بدل طمرها.