كيف يتم تحويل النفايات الصلبة الى طاقة بنجاح عالميا ؟

تشكل المواد العضوية القابلة للاشتعال في النفايات الصلبة المنزلية او الناتجة عن المدن اكثر من 60 % على الاقل وتصل الى اكثر من 80% في المدن التي تخلو من مصانع اعادة التدوير للبلاستيك والورق وغيره بينما يكون الجزء المتبقي من النفايات عبارة عن معادن يسهل تدويرها مثل الالمنيوم والحديد , ويعتبر حرق هذه النفايات لإنتاج الطاقة مشروع ناجح على المستوى الاقتصادي والبيئي لأنه يحقق اكثر من هدف في نفس الوقت فهو يسعد في حل مشكلة النفايات ويقلل من فاتورة الطاقة المستوردة في البلدان غير المنتجة للنفط ويوفر فرص عمل ويرفع مستوى النظافة ويحسن من مستوى الصحة العامة في المدينة .

تعد تقنيات تحويل تلك النفايات البلدية الناتجة عن المدن والمزارع وصناعات الاغذية الى طاقة افضل وسيلة لتقليل حجم النفايات وبالتالي تقليل المساحات التي يتم استغلالها في طمر تلك النفايات , فمثلا تحتاج النفايات الى امكثر من 25 سنة لتتحلل في المكبات الصحية بينما يمكن ان تتحول الى رماد بحجم اقل بكثير خلال ساعات , او الى سوائل وغازات ومواد صلبة تستعمل كوقود نظيف, ناهيك عن الكم الهائل من المكبات العشوائية التي تنتشر في كثير من الدول النامية ومنها الدول العربية والتي غالبا ما يتم حرق النفايات فيها في الهواء الطلق او تنتشر النفايات البلاستيكية منها نحو الاراضي الزراعية فتدمر بنيتها وتقضي على خصوبتها .

تتصدر اليابان حاليا دول العالم في نسبة النفايات التي تحولها الى طاقة من مجموع النفايات الصادرة عن مدنها , وهناك مشاريع ريادية في كثير من الدول الاوروبية والصين والبرازيل في محاولة لتخفيف الضغط عن مكبات النفايات الصحية ولتوفير جزء من الطاقة  اللازمة لتلك الدول وتعد النفايات حاليا ثالث مصدر من مصادر الطاقة المتجددة نموا عبر العالم بعد طاقتي الشمس والرياح , وتساهم مع طاقة الكتلة الحيوية بأكثر من نصف الطاقة المتجددة المستخدمة عالميا , وعلى مستوى الوطن العربي هناك مشاريع تجريبية في كل من الامارات العربية المتحدة ومصر والاردن وفي دول عربية اخرى لكن ما زالت مشاريع تحويل النفايات الى طاقة في طور التجريب والانشاء .

طرق تحويل النفايات الصلبة الى طاقة

هناك عدة طرق يتم استعمالها حاليا في تحويل النفايات الى طاقة وهي

• الحرق المباشر : الحرق المباشر للنفايات يتم في محارق خاصة على درجات حرارة تزيد عن 800 درجة مئوية لضمان عدم انبعاث الملوثات الغازية السامة الى الهواء الجوي وهي اكثر طريقة مستخدمة في الدول التي تقوم بإحراق نفاياتها اما للحصول على الطاقة بشكل اساسي او لعدم وجود مساحات واسعة من الاراضي لعمل المكبات الصحية , وهذه الطريقة ليست حديثة فقد تم استخدامها منذ منتصف القرن التاسع عشر وتحديدا في عام 1847 في مدينة نوتنجهام البريطانية ومن ذلك الحين تطور تصميم هذه المحارق وزادت سعتها واستعملت في توليد كميات لا بأس بها من الطاقة الكهربائية في بعض دول العالم مثل السويد والدنمارك, ومن اهم المخاطر التي تحيط بهذا النوع هو احتمال تسرب بعض الغازات السامة مثل الديوكسينات والدقائق المعدنية الضارة , كذلك فهي تنتج كميات كبيرة من غاز ثاني اوكسيد الكربون الذي يصعب التخلص منه , ولذا تم تعديل تصميم كثير من مصانع حرق النفايات في العالم لتكون اقل انتاجا للانبعاثات الغازية وهو ما جعل مردود الطاقة الناتجة من هذه المصانع قليلة نسبية حيث لا تتعدى 20% , كما ان افران الحرق بحاجة دائمة الى الصيانة التي تكلف مبالغ طائلة, لكن من اهم حسناتها انها تقلل حجم بالنفايات بنسبة تزيد على 98%, وتعد اليابان الاولى عالميا في هذا المجال اذ تحرق اكثر من .

• التغويز : وهو من احدث التقنيات واكثرها رواجا في مشاريع البحث التطويرية والتي تهدف الى الاستغناء عن المحارق الصحية التقليدية والتي اصبح كثير منها لا يناسب الخطط الحالية والمستقلبية في انتاج الطاقة من النفايات, وتقوم فكرة التغويز على تسخين النفايات الى درجات حرارة مرتفعة جدا قد تصل الى 6000 درجة بغياب الاوكسجين مما يؤدي الى تفكك كافة السلاسل الكربونية المكونة للمواد العضوية وتحولها الى غازات مثل غاز الميثان وغيره من الغازات الهيدروكربونية الخفيفة , او الى غازي ثاني اوكسيد الكربون والهيدروجين الذي يستعمل حاليا بكثرة في خلايا الطاقة التي تشغل محركات السياراتو واشهر طريقة يتم فيها اجراء التغويز هي قوس البلازما المتأين ذا درجات الحرارة التي تزيد عن 10000 كلفن وهذة الحرارة كافية لتكسير كافة الروابط الموجودة في النفايات وتحويلها الى غازات ومن اهم ميزات التغويز انه لا ينتج الرماد الذي يعتبر مشكلة اساسية في المحارق التقليدية كما ان مردود الطاقة من هذه العملية عالي مقارنة بتقنية الحرق المباشر , وما تزال كثير من مصانع انتاج الطاقة بإستخدام التغويز محصورة في بعض الدول المتقدمة ولم تلق الانتشار الواسع .

• الانحلال الحراري :  او التكسير الحراري ويتم لمنتجات البلاستيك من المبلمرات التي تتكون من سلاسل طويلة من مركبات هيدروكربونية خفيفة واذا تم تعريض هذه المبلمرات الصلبة لحرارة وضغط عاليين بغياب الاوكسيجين فإنها تتكسر منتجة سوائل شبيهة بالوقود البترولي ويمكن ان تكون بديل ممتاز له في كثير من التطبيقات, ويمكن الاستفادة من الطاقة الضائعة في محارق النفايات في توفير الحرارة اللازمة للتكسير الحراري لمواد البلاستيك, كما يتم تطبيق تقنيات التكسير الحراري في انتاج الفحم والوقود السائل والغاز من النفايات العضوية .

• انتاج الغاز الحيوي : من المعروف ان انتاج الغاز الحيوي يتم حاليا من المكبات الصحية ولكن عملية الانتاج تستغرق وقتا قد يزيد على عشرين سنة وفي تلك المدة يتم انتاج مليارات الاطنان من النفايات ولتسريع عمليات التحلل اللاهوائي التي تنتج الغاز الحيوي فقد تم انشاء مصانع تعتمد على استعمال حرارة مرتفعة نسبيا لتحفيز الكائنات الدقيقة المسؤولة عن التحلل , وبذلك فإن العملية التي تحتاج الى سنوات قد تتم في ايام قليلة وهذا يزيد من مردود الطاقة ويقلل الحاجة الى مساحات واسعة من الاراضي لإنشاء مكبات جديدة.

تعاني كثير من الدول العربية من ظاهرة المكبات العشوائية وتستعمل المحارق الصحية حاليا في غالبية هذه الدول لحرق النفايات الطبية فقط , وفي ظل فقر الطاقة الذي تعاني منه كل الدول العربية غير المنتجة للنفط فإنه من الضروري التفكير بمشاريع مستقبلية لتحويل ذلك الكم الهائل من النفايات الى طاقة بدل ان تبقى عامل ضغط وارهاق للانظمة البيئية المختلفة في كثير من الحالات , وتعد ابوظبي من المدن العربية الرائدة في هذا المجال اذ هناك مشاريع يتم تنفيذها حاليا في مشروع مدينة مصدر المستدامة لتحويل كافة النفايات العضوية وغير القابلة للتدوير الى طاقة , وعلى المستوى العالمي فإن هناك مشاريع عملاقة في كل من الولايات المتحدة والصين والبرازيل والسويد واليابان حيث يوجد اكثر من 100 مصنع لتحويل النفايات الى طاقة في الولايات المتحدة واكثر من 500 في اوروبا واكثر من 400 في اليابان وتخطط كل هذه الدول حاليا لتطوير اعتمادها على طاقة النفايات كما ونوعا وهو ما يجعل هذا المصدر المتجدد للطاقة ثالث انواع الطاقة المتجددة من حيث النمو والمساهمة في انتاج الطاقة.