اصول طراحی و ساخت دستگاه های بیوگاز

 

        در ده سال اخیر بعلت كمبود انرژی و افزایش قیمت آن در كشورهای وارد كننده مواد سوختی مورد توجه خاص قرار گرفته است. در حال حاضر رشد مصرف انرژی در جهان سه برابر رشد جمعیت است. بشر برای بدست آوردن رفاه بیشتر، نیاز به انرژی بیشتری دارد. افزایش قیمت منابع انرژی تجدید­ناپذیر (فسیلی) از دهه 1970 به بعد، همچنین محدودیت و مخاطرات زیست محیطی (برهم زدن تعادل گرمایی جو زمین و ...)، توجه بسیاری از محققان در سراسر جهان را به منابع انرژی تازه معطوف كرده است. منابعی که احیا­پذیر بوده و مخاطرات زیست­محیطی كمتری را داشته باشند. انرژی­های نوین با ساختاری متفاوت از انرژی­های فسیلی، باعث تحولی عظیم در استفاده از انرژی شده­اند. در این میان، با توجه به رشد فزاینده نیاز و تقاضا برای انرژی (هر ده سال دو برابر می­شود)، تلاش برای یافتن منابع جانشین انرژی امری ضروری است. بیوگاز حاصل از زیست­توده از مهم­ترین انرژی­های نوین می­باشد. امروزه ازدیاد روز­افزون مواد زائد و تولید انرژی از این مواد با توجه به سهولت فناوری و اقتصادی بودن این منابع سبب گردیده است تا توسعه آنها در بسیاری از كشورهای جهان، به صورت یك فناوری صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. در خصوص تخریب لایه ازن كه اكنون مسئله روز جهانی شده است، گفته می‌شود كه در سطح جهان سالیانه حدود 40 میلیون تن گاز متان تنها از زباله‌های شهری خود به خود تولید شده و در جو زمین پراكنده می‌گردد كه جمع‌آوری و سوخت آنها به صورت مناسب به خوبی امكان­پذیر است. بعضی از کشورهای جهان برای حل مشکل یاد شده و نیز برای توزیع نوین سوخت به مناطق روستایی به استفاده علمی از انرژی زیستی از طریق تولید بیوگاز از مواد مختلف اقداماتی انجام داده اند. از جمله این کشورها می توان هلند، ایتالیا، چین، کره شمالی، پاکستان، هندوستان و نپال را نام برد.به دنبال اهداف فوق، بیشتر کشورهای جهان­سوم و همچنین، اغلب کشورهای صنعتی به بهره­برداری از سیستم­های بیوگاز بر­آمده­اند. در این مقاله روند پیشرفت بیوگاز در قرن اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است.

     در طی قرن دهم قبل از میلاد مسیح در آشور و در قرن شانزدهم در ایران از بیوگاز برای گرم كردن آب جهت حمام و شستشوی بدن استفاده می‎شد. در سال 1776 میلادی الكساندر ولتا نتیجه گرفت كه بین مقدار مواد آلی فساد­پذیر و میزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقیمی وجود دارد (عبدلی، 1364). در سال 1859 اولین واحد تخمیر بی­هوازی در بمبئی هند ساخته شد. در سال 1860 میلادی ‌اولین واحد استفاده شده برای تصفیه مواد جامد فاضلاب بوسیله شخصی به نام اچ ـ موراس بكار گرفته شد (نجف­پور، 1374). در اروپا برخی واحدهای بیوگاز بیشتر از‌20 سال است كه مشغول به كار هستند. در حال حاضر بیش از600 واحد هاضم در اروپا مشغول بكار می‌باشند و تنها در كشور آلمان در حدود250 واحد بیوگاز، طی پنج سال گذشته نصب شده است. از نیمه اول قرن بیستم در بسیاری از كشورها ساخت دستگاه­های تولید كننده بیوگاز و استفاده از گاز حاصله آن به منظور پخت و پز، تأمین روشنایی و بكار انداختن موتورهای احتراقی وسایل نقلیه به سرعت توسعه یافت (ثقفی، 1382). در این بین كشورهای چین و هند بیش از سایر كشورهای دیگر به ساخت و بهره­‎برداری از دستگاه­های تولید­كننده بیوگاز پرداخته‎اند (سالک، 1373). بیش از نیم­قرن پیش در تصفیه­خانه‎های فاضلاب­های شهری در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمیر مواد بیولوژیكی مطرح بود؛ اما استفاده از بیوگاز بصورت متداول از جنگ جهانی دوم به بعد مطرح شد. اهمیت و توسعه بیوگاز در جهان طی سال­های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال تعداد این دستگاه­ها در چین از سال 1920 تا سال 1985 بالغ بر هفت میلیون برآورد­گردیده كه نیازهای انرژی پنجاه میلیون روستایی را بر طرف می­نماید. دركشور امریكا بیش از 400 ژنراتور بزرگ و كوچك بیوگاز برای مصارف خانگی و صنعتی از انرژی بیوگاز استفاده می­نماید (عمرانی، 1375).