شرح مراحل ساخت یک نمونه دستگاه تولید بیوگاز و آزمایش آن با کود حیوانی

مهم­ترین مسئله­ای که در قرن 21 بشریت با آن مواجه است مسئله انرژی و سوخت می­باشد. زیرا از یک طرف تعداد صنایع مصرف کننده انرژی رو به افزایش است و از طرف دیگر سوخت­های فسیلی (مهم­ترین انرژی­ مصرفی این صنایع) رو به اتمام می­باشند. این در حالی است که هم اکنون آلودگی­هایی که این سوخت­ها ایجاد می­کنند، موجب مشکلاتی در جهان گردیده است و اتحادیه­های جهانی در حال تصویب قانون­هایی مبنی بر حذف یا به حداقل رساندن مصرف این سوخت­ها در دهه­های آینده می­باشند. بنابراین تمام کشورهای صنعتی، نیمه صنعتی و حتی اکثر کشورهای جهان سوم در تلاش­اند تا برای جایگزین کردن این سوخت­ها چاره­ای بیاندیشند و اتمام این منابع را به تأخیر اندازند (عدل و همکاران، 1379).
در جوامع کنونی وجود انرژی مستمر، پایدار و اقتصادی لازمه هر­گونه توسعه و رشد اقتصادی می­باشد. پس از انقلاب صنعتی، انرژی به تدریج به یکی از عوامل اصلی در تولید ملی و حرکت چرخ­های اقتصادی کشورهای صنعتی و به دنبال آن، سایر کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است (ثقفی، 1382). اقتصاد و تمدن کنونی تا حدی به انرژی وابسته است که تصور حتی لحظه­ای ادامه زندگی در عصر حاضر بدون انرژی امکان پذیر نیست. به طوری­که با اختلال و یا توقف در عرضه­ی آن، ماشین اقتصاد از کار خواهد افتاد. بنابراین تمامی کشورها در صدد هستند به هر نحو ممکن از انرژی مستمر و پایداری برخوردار باشند. از طرفی رشد اقتصادي و افزايش تقاضاي انرژي در جهان سبب شده كه قيمت نفت و گاز افزايش پیدا کرده و اتكا به اين منابع براي تأمين انرژي كاهش يابد (تابنده، 1376).

منابع فسيلي مرسوم و تجديد ناپذير تأثير شگرفی بر امنيت انرژي دارند. اين مسئله بسياري از كشورهای جهان را واداشته است كه به مسئله امنيت عرضه انرژي تمايل پيدا كرده و به تغييرات گسترده­اي در اقتصاد انرژي خود اهتمام تام ورزند. در اين زمينه پيشرفت­هاي فناوري، نويد بخش راه حل­هايي نو درباره توليد انرژي مورد نياز بشر است. با شناسايي اين روش­هاي جديد، گامي بلند در زمينه تغيير زيرساخت­هاي تولید انرژی برداشته شده است (علیزاده، 1375). استفاده از ذخاير نامحدود انرژي تجديدپذير در اين خصوص تأثيرات مهمي دارد. گستردگي و توزيع اين عوامل در طبيعت باعث شده است كه سيستم­هاي توليد انرژی به سمت سيستم­هاي محلي پيش رود؛ كه انرژي­هاي نوین به خوبي مي­توانند براي اين منظور به كار گرفته شود. هم اکنون مسائلی مانند انرژي، محيط زيست، ازدياد مواد زائد خطرناك، اتمام پذيري منابع فسيلي و رشد فزاينده مصرف انرژي از جمله مفاهيمي هستند كه تحقيقات مختلفي را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. به واقع این مسائل روشن می­کنند که ديگر نمي­توان به منابع موجود انرژي متكي بود (تابنده، 1376). در حقيقت، انجام تحقيقات گسترده در جهت دستيابي به منابع جديد و سالم كه در چند دهه­ی اخير توسعه ويژه‌اي پيدا كرده‌اند را مي‌توان بیانگر ميزان اهميت اين نوع مفاهيم و علوم مرتبط به آنها دانست.

هم اکنون بیشتر کشورهای جهان برنامه­های خود را طوری تنظیم کرده­اند تا با بهینه کردن مصرف این منابع بر عمر منابع فسیلی خود بیفزایند و این در حالی است که با به کارگیری فناوری انرژی­های تجدید پذیر سعی دارند که میزانی از سهم مصرف منابع فسیلی را بر عهده این منابع بگذارند تا هم عمر منابع فسیلی را به تأخیر اندازند و هم جایگزینی برای آن یافته باشند (حیدری، 1365). مدارک بسیاری وجود دارد که سیاست­های انرژی جهانی که استفاده­ کار­آمد از سوخت­های فسیلی و انرژی را ارتقاء می­دهند، به لحاظ محیطی غیر مسئولانه هستند؛ زیرا آن­ها باعث فساد جدی محیطی در سطوح محلی، منطقه­ای و جهانی می­گردند. مطالعات نشان داده­اند که با ادغام منابع انرژی تجدید پذیر و ترکیب انرژی کلی، هر یک از این تأثیرات محیطی منفی را می­توان کاهش داد، یا مانع آن شد (حیدری، 1365). باید اذعان داشت که در قرن 21 سوخت­های فسیلی کم کم جای خود را به انرژی­های تجدید پذیر (انرژی خورشیدی، بادی، برق آبی، بیومس، زمین­گرمائی و غیره) خواهند داد. در میان این انرژی­ها، بیوگاز حاصل از بیومس، از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. در این میان، بيوگاز به علت سالم‌سازي محيط زيست، توليد انرژي و كود مرغوب و قابليت ايجاد آن در جوار اجتماعات بشري از اهميت و جايگاه ويژه‌اي برخوردار است (الماسی، 1361). گرچه شناسايي بيوگاز در جهان سابقه­ای طولانی دارد، اما استفاده عمومي و رايج آن در خلال قرن اخير و بويژه در سه دهه گذشته بوده است. بیوگاز که منبع آن توده­های زیستی است، در انتخاب منابع جایگزین انرژی برای روستاها، مورد ایده آلی می­باشد، بدین مفهوم که ارزان بوده و به لحاظ تولید و منشأ، محلی است. همچنین منبعی از انرژی است که برای چندین کاربری از جمله: گرم کردن، روشن کردن، ایجاد توان الکتریکی با مقیاس کوچک و غیره سودمند می­باشد. از طرفی بيوگاز علاوه بر توليد انرژي باعث تولید کود کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماري­ها مي­شود. همچنین راه حلی مناسب براي ‏دفع مواد زائد جامد مي­باشد (دهقان و همکاران، 1365). فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد مي­گردد، باعث آلودگي ‏شديد محيط مي­شوند که مي­توان با فناوری بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انرژي و ‏کود توليدي آن نيز استفاده نمود (رضویان، 1374). استحصال بيوگاز را مي­توان از فرآيند­هاي بي هوازي تصفيه فاضلاب (‏UASB) و همچنين از محل­هاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينه­هاي مصرفي این سایت­ها را جبران نمود (حیدری، 1365). منافع زيست محيطي سيستم­هاي بيوگاز حتی فراتر از سيستم­هاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده ‏قرار مي­گرفتند. اين منافع، علاوه بر آنچه بیان شد، شامل كنترل بو، بهبود ‏كيفيت آب و هوا، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانه­اي و دست­يابي به ‏بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي مي­باشد؛ ‏که خود بیوگاز تولیدی می­تواند به طور همزمان انرژي الكتريكي و حرارتي توليد کند (تابنده، 1376). در این پژوهش ابتدا مدلی از رآکتور بیوگاز برای تولید بیوگاز در مزرعه طراحی و ساخته شد. سپس این دستگاه مورد آزمایش قرار گرفت تا علاوه بر مشخص شدن صحت کار آن، گاز تولیدی حاصل از کود مرغی و کود بلدرچین مورد آزمایش و مقایسه قرار گیرد.