النفايات الصلبة
قليلاً منها يتمّ حرقه في محارق مناسبة إن وجود البلاستيك الملوث والمعادن والمواد
السامة الأخرى في النفايات المدفونة يحدث مشكلة بيئية ؛ ولكن مواقع الردم والمحارق
في معظم المدن تخضع لرقابة مشددة من قبل الجهات الصحية ؛ وهي مصممة بكيفيّة
لازدياد كلفة الردم وقلةة مساحاته ؛ يتوجب تقليل النفايات من خلال تدويرها أو معالجتها
أو حرقها للحصول على طاقة
لقد وضعت خطط على مستوى واسع لفصل القمامة وتدويرها أو تحويلها إلى سماد في
معظم المدن الأوربية ؛ أما في المستقبل فإن نصف القمامة سيُحرق أو يُخُول إلى وقود
سائل أو وقود غازي إن استخلاص الطاقة من القمامة الصلبة هو خيار مشجع للمدن
الكبيرة ؛ وذلك لقلة المساحات المخصصة للردم والكلفة العالية لنقل القمامة
جهزت شبكات واسعة لجمع القمامة ونقلها في معظم المدن الكبيرة لضمان تغذية
مستمرة لمحارق الفضلات إذ يوجد حوالي 350 محرقة تعمل باستمرار في الوقت
الحاضر في مختلف أنحاء العالم أما في سويسرا واليابان فإن 896 من النفايات الصلبة
تعامل بهذه الطريقة وهنالك عدد من الدول الصناعية تعتبر حرق الفضلات إحدى
الخطوات المهمة في إعادة الحرارة كما أن الحرارة الناتجة عن الحرق تستخدم في
التدفئة وتوليد الطاقة الكهربائية أُمَّا الرماد فيمكن أن يُستخدم في التشبيد والبناء وتتم
مراقبة انبعاث الغبار ؛ والحوامض ؛ والمعادن ؛ والمواد العضوية من المحارق القديمة
والحديثة مراقبة جيِّدة في معظم مدن العالم الكبيرة
إن حرق النفايات الصلبة في عدة مناطق بريطائنية يستغل لغرض إنتاج طاقة حرارية
لأبنية متعددة الطوابق وبعض الأبنية العامة بما في ذلك المخازن التي يمتلكها أناس
عاديون

استخراج الوقود من النفايات (061,16017ه1 1160 056-0ط126)
توجد في الوقت الحاضر عدة معامل تدوير للمخلفات الصلبة وذلك بطريقة الفصل
الميكانيكي للمواد غير القابلة للحرق متل المعادن والزجاج ؛ ثم توجيه المواد العضوية
المتبقية إلى منظومات إنتاج الوقود إن عملية استخراج الوقود من النفايات هي أكثر
سهولة من عمليات الفصل الميكانيكي المعقّدة ؛ وفيها أيضاً يتم استخدام الرماد نطعح)
كمادة تحرق مع الفحم لأغراض توليد الطاقة ولقد أت القوانين والأنظمة الصارمة
التي وضعتها بعض الدول الأوروبية بخصوص حرق النفايات إلى التقليل من استخدام
هذه الطريقة
تطوير غاز المطامر الصحية
يستخدم الغاز المتولد من المطامر الصحية للحرق في الأفران والمراجل لإنتاج بخار
لغرض توليد الطاقة الكهربائية أو إنتاج ماء ساخن لأغراض التدفئة ويوجد في مختلف
أنحاء العالم حوالي 240 موقعاً وصلت سعتها إلى 440 في عام 1992 وأحد المشاريع
0 و1500 متر مكعب من الغاز ذي محتوى طاقوي يعادل 5 [0 أو 6 [0 وذلك في
موقع عمره عشر سنوات أو أكثر وبسبب صعوبات استخلاص الغاز وإدارة الظروف
تحت الأرض فإن كفاءة الإنتاج تتراوح بين 2596 و 5096
إن كلفة توليد الطاقة من غاز الطمر الصحي مشجعة جداً ؛ إذ أن إنتاج الطاقة من هذه
المنظومات يتراوح بين 4 و6 سنت أمريكي للكيلووات - ساعة وفي حالة إنتاج 150
متراً مكعباً من الغاز لكل طن من النفايات الصلبة فإنه يمكن توليد طاقة كهربائية
مقدارها 5 717/1 في السنة
المخمر اللاهوائي للنفايات الصلبة
يمكننا استخدام طرق أخرى لإنتاج الغاز من المطامر الصحية إحداها إخضاع النفايات
لعملية مسيطر عليها جيداً في مهاضم مصنعة وفي هذه الظروف فإن الهضم يتم في
أسابيع بدلاً من سنين وتتم تغذية الهاضم بواسطة تخفيف النفايات الصلبة بسوائل
المجاري ومن حسنات هذه الهواضم مقارنة باستخدام مطامر النفايات ؛ هو إمكانية

نصبها قرب المناطق السكنية وبهذا لا تحتاج القمامة إلى أن تنقل لمسافات بعيدة
بالإضافة إلى أنها تكتفي بمساحة قليلة من الأرض
لقد تم تطوير مثل هذه المنظومات في الولايات المتحدة ويبين الشكل (1-6) المنظومة
التي تقوم بتجميع المواد المفيدة من النفايات الصلبة وإنتاج غاز الميثان بواسطة
الهواضم وتوليد الطاقة الكهربائية بواسطة حرارة احتراق النفايات الصلبة
شكل (1-6) : منظومة تقوم بتجميع المواد المفيدة من النفايات الصلبة وإنتاج غاز
الميثان وتوليد الطاقة الكهربائية
يتم جمع كميات ضخمة من النفايات الصناعية والتجارية في كل مدينة وإن حوالي
المنزلية لاختلاف نوعية المواد فنفايات عمليات تصنيع الأغذية ؛ مثلا ؛ يجب أن
تعالج قبل طرحها كنفايات لتقليل تأثير المواد البيولوجية والكيميائية ؛ ويتم بعد ذلك

وضعها في هاضم لإنتاج طاقة حرارية ومخلفات المستشفيات يحب حرقها لتجنب
2-6 محاصيل الطاقة
وهي محاصيل تزرع خصيصاً لإنتاج الطاقة ؛ وقد توجّه الاهتمام إليها في السنين
الأخيرة إن تقليل انبعاث ثاني أكسيد الكربون في الجو هو أحد الدواعي الرئيسية إلى
استخدام مصادر الكتلة الحيوية ومصادر الطاقة المتجددة الأخرى بدلا من الوقود
التقليدي ؛ إلا أن لهذا الاستخدام في بعض الدول دواعي أخرى منها زيادة الإنتاج
الزراعي وتقليل الاعتماد على النفط المستورد والمحاصيل المفضل زراعتها تعتمد
على توفر الظروف المحلية المؤهلة ومن ضمنها الخشب للحرق ؛ ونباتات لإنتاج
الإيثاقول ؛ ومحاصيل ذات النواة الغنيّة بالزيت ويبين الجدول (1-6) كمية الإنتاج
السنوي لبعض المحاصيل المستخدمة لهذا الغرض
جدول (1-6) الإنتاج السنوي لمحاصيل مختلفة
المحصول معدل الإنتاج أفضل إنتاج
قصب السكر 35 90
الذرة 10 40
الحبوب 5 20
جذور قصب السكر 8 م
خسّب في المناطق الاعذيادية 10 20
خسّب في المناطق الاستوائية 20 35
1-2-6 محاصيل الخشب
يبقى الخشب المصدر الرئيسي للطاقة في معظم بلدان آسيا وإفريقيا وبعض بلدان
أمريكيا الجنوبية إن الخشب أو (الفحم النباتي) هو الوقود الرئيسي المستخدم في بيوت
معظم هذه البلدان ؛ ويستخدم بكميات كبيرة في الاستهلاك الصناعي ففي البرازيل
مثلاً تستخدم مصاع الفولاذ أكثر من مليوني طن من الفحم النباتي سنوياً وإن مصادر
الخشب مهمة جداً فعند وجود صناعة قطع الخشب في الغابات تتوفر كميات كبيرة من

النفايات ؛ لكن استمرار هذه الصناعة قد يودي إلى انقراض الغابات مستقبلاً ؛ والحل
الأمثل لهذه المشكلة هو زراعة أشجار سريعة النمو والطريقة القديمة المستخدمة منذ
مئات السنين والتي يتم فيها قطع جذوع الأشجار وتركها تنمو مرة أخرى ؛ هي أيضاً
إحدى الطرق التي تقوم بتجربتها كثير من الدول النامية
ومن الأشجار السريعة النمو أشجار الحور والصفصاف فعند زراعتها بكثافة 5000
إلى 20000 شجرة بالهكتار لمسافة مقدارها571 م و 17:2 م يمكن الحصول على إنتاج
مقداره 10 أطنان للهكتار في السنة ولمدة تقارب الثلاثين عاماً
لقّد صرفت الحكومة السويدية حوالي 179 مليون دولار أمريكي خلال السنوات الخمس
الماضية لتطوير صناعة الغابات وذلك لاستغلالها لإنتاج الطاقة من الكتلة الحيوية وقد
أوضحت دراسة حديثة أن المساهمة السنوية للوقود الحيوي ستزداد من 250 زح حالياً
إلى 700 [0 عام 2000 مع مساهمة من الوقود الذي ينتج من الغابات مقدارها 5096
إنتاج الكحول الإيثلي (الإيثانول) من قصب السكر
إن إنتاج الإيثائول من قصب السكر أو الذرة هو الطريقة المستخدمة حالياً في مناطق
عديدة من العالم ففي البرازيل تم إنتاج أكثر من 100 بليون لتر منذ بداية البرنامج عام
5 بالاعتماد على معامل السكر ؛ وقد تم بذلك توفير كميات ضخمة من الوقود
المستورد وهناك أكثر من أربعة ملايين سيارة تعمل في البرازيل بالايثانول الصافي؛
وتسعة ملايين سيارة أخرى تعمل بغازولين يحتوي على نسبة 2066 من الايثانول
أما دولة زمبابوي الإفريقية فلها برنامج ناجح في هذا المجال وذلك بإنتاج 40 مليون لتر
في السنة بالاعتماد على مؤسسة تقوم بتصنيع السكر ؛ والايثانول ؛ وثاني أكسيد
الكربون ؛ وعلف للمواشي ؛ وتوليد الطاقة بالإضافة إلى تدوير المخلفات المتبقية
لاستخدامها كسماد لحقول قصب السكر كما توجد معامل صغيرة اتصنيع الايثائول في
كينيا وملاوي
إن تخفاض صناعة السكر في بلدان البحر الكاريبي ومناطق أخرى جاء نتيجة
لاستخدام أنواع جديدة من قصب السكر ذات المحتوى العالي من الكتلة الحيوية والتي
تعتبر من أفضل النباتات المنتجة مقارنة بقصب السكر العادي الذي ينتج من 30 إلى 40

جافاً بالهكتار ومعظم هذه الكميات ناتجة عن زيادة محتوى الألياف بالرغم من أن
كمية السكر المنتج يمكن أن تكون أقل ؛ ولكن الخسائر الناتجة عن هذا النقص تعوض
بواسطة الطاقة الإضافية التي تكون على شكل مخلفات مفيدة ومن الممكن اقتصاديا
حرق البعض من القصب مباشرة دون استخراج السكر منه
الذرة الاعتيادية والذرة الصينية البيضاء
تطور إنتاج الإيثانول المنتج من الذرة لخلطه مع الغازولين في الولايات المتحدة بشكل
واسع ففي عام 1990 تم إنتاج 3,4 بليون لتر بواسطة معامل تقطير في 22 ولاية وهذه
الكمية مافتئت تتزايد
وتزرع الآن في البرازيل والولايات المتحدة أنواع مختلفة من الأعشاب الحلوة مثل
الحبوب وأعشاب مشابهة لقصب السكر لتحويلها إلى كحول يستخدم كوقود
زيت الخضراوات
يمكن استخراج النواة في عدة نباتات لسحقها وإنتاج كميات كبيرة من الزيت ؛ وهو من
مركبات الهيدروكربون وزيت الخضراوات له محتوى طاقوي يقدر بحوالي ( 9-37
0 ) وهو مقارب للديزل (42 «6[/00) ؛ وأعلى في هذه الحالة من الإيثانول
خلطها مع وقود الديزل ؛ لكن الخليط الذي يحتوي على نسبة عالية من الزيت يمكن أن
يسد منافذ ضخ الوقود ويتجمع على أجزاء أخرى من الماكنة ويمكن تفادي هذه
الظاهرة بخلط الزيت مع الايثانول أو الميثانول وخلط 3096 من زيت الخضراوات مع
الديزل وهو الأسلوب المستخدم حالياً ويستخدم حالياً زيت جوز الهند في الشاحنات
والحافلات في الفلبين أما زيت النخيل فإنه يستخدم حالياً في البرازيل ؛ وأما زيت عباد
الشمس فإنه الأكثر استخداماً في إفريقيا الجنوبية

الفوائد البيئية الناتجة عن استخدام مصادر الكتلة الحيوية
لقد حظي التأثير البيئي الناتج عن استخدام طاقة الكتلة الحيوية باهتمام كبير على الرغم
من أن حرق النفايات له تأثيرات بيئية أيضاً ؛ لكن الوقود المنتج من الكتلة الحيوية بيبعث
كمية من ثاني أكسيد الكربون تقل بنسبة 6596 عن كمية الوقود التقليدي كما أن النتائج
المرجوة من توسيع إنتاج محاصيل الطاقة ستكون نتائج مبشرة
وإن إحدى وسائل تقليل ارتفاع درجة حرارة الجو هي تثبيت كمية ثاني أكسيد الكربون
بواسطة زراعة أشجار على مساحات واسعة إن امتصاص أشجار الغابات لثاني أكسيد
الكربون هو وسيلة مناسبة لتقليل الضرر البيئي ؛ ولكن إحلال وقود الكتلة الحيوية بدل
الوقود التقليدي هو حل أفضل وتعتمد كلفة تقليل ثاني أكسيد الكربون وإمكانيته بهذه
الطريقة على كفاءة طاقة التحويل في تنمية وحرق مصادر الكتلة الحيوية ونوع الوقود
أكسيد الكربون ؛ واتبعاث الغازات الحامضية كأكسيد الكبريت وأكسيد النيتروجين
وتجنباً لحدوث الانفجارات الناتجة عن انبعاث غاز الميثان وانتشاره من المطامر
الصحية فإن استخراج هذا الغاز وحرقه يوقران منافع بيئية إضافية نتيجة لتحويل غاز
الميئان إلى غاز أقل ضرراً منه وهو غاز ثاني أكسيد الكربون وتجدر الإشارة إلى أن
غاز الميثان له القدرة على حبس الحرارة أكثر من ثاني أكسيد الكربون بحوالي 25 مرة
طاقة البناء الضوئي
تعتمد جميع الكائنات الحية على الغذاء الذي يتم صنعه في أوراق النباقات بواسطة
عملية البناء الضوئي ويستفيد النبات بحوالي 596 من الطاقة التي تصل إلى الأرض
يعمل على إنتاج ما بين 150 و 200 بليون طن سنوياً من المادة العضوية الجافة

لقد تمكن العلماء في نهاية القرن التاسع عشر من الوصول إلى معادلة البناء الضوئي
وإثبات أن النبات الأخضر يحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كيميائية تختزن في مركبات
عضوية يصنعها النبات ؛ وأن السكر أهم هذه المركبات والمعادلة هي التالي :
الات
611:0 + :00 + ,01,:0© ضوء 12110 + :600
كلورفيل
وهذه المعادلة في الواقع لاتصف التفاعلات الحقيقية للبناء الضوئي فالمواد السكرية
(الغلوكوز) (,11,:0م0) لا تتألف من مزج ثاني أكسيد الكربون (,00) مع الماء بهذه
البساطة ؛ لأن المزج يكّون حامض الكبريتيك (,11,00 لذا فإن المعادلة تبين المواد
المستهلكة في العملية والمواد الناتجة منها دون التعرض للخطوات والمراحل المتتابعة
والدقيقة فيها
وتقدر كمية الكربون الداخلة في هذه العملية سنوياً بحوالي 200 بليون طن ويأتي هذا
الكربون من غاز ثاني أكسيد الكربون الذي لا تزيد نسبته في الجو عن 0366 من
مكونات الهواء الجوي
ويمكن القول أنة لولا وجود عملية البناء الضوئي لما وجدت حياة على سطح الأرض
أسئلة تقويمية
كيف يتم إنتاج الوقود من النفايات ؟
ما هي محاصيل الطاقة ؟ وكيف يتم استخلاص الوقود منها ؟
كيف يقوم النبات باستغلال الطاقة الشمسية للحصول على غذاء ؟
ما هي الجدوى الإقتصادية من إنتاج الوقود من النفايات ؟
هل تصلح تقنية استغلال النفايات في الوطن العربي ؟ وما مشاكل تطبيقاتها ؟
أي من النفايات يصلح لإنتاج الطاقة ؟ صنفها على حسب أهميتها ؟