الوقـــــود المتجـــــدد
البيوجـــــاز (غاز المستنقعات الميثان )
مقدمـة :
- يلاحظ فى الريف فى بعض الليالي المظلمة خروج حلقات نارية من البرك والمستنقعات . ينسب العاميين هذه الظاهرة إلى الجان والشياطين
- ولكن توصل العلماء إلى أن هذه الظاهرة ترجع إلى عملية التحلل العضوي اللاهوائى الذى تقوم به البكتريا فى غياب الأكسجين . حيث ينتج عن هذا التحلل غاز الميثان
علل ظهور حلقات من النار تخرج من البرك والمستنقعات بالريف
لان هذة الظاهرة تخرج من احتراق غاز الميثان الناتج من عمليات التحلل اللاهوائى التى تقوم بها البكتيريا للمواد العضوية الموجودة فى قاع البرك والمستنقعات
*مولدات غاز الميثان :
-يمكن الحصول على غاز الميثان من خلال التحلل العضوي اللاهوائى للمواد العضوية ذات المنشأ النباتي والحيواني على مرحلتين هما
1- المرحلة الأولى :
وتشمل هضم المواد العضوية وتحويلها لأحماض عضوية بسيطة بتأثير بعض أنواع من الكائنات الحية الدقيقة يعرف بالبكتريا المكونة للأحماض
2- المرحلة الثانية :
- تحويل الأحماض العضوية إلى غاز الميثان و CO2 بتأثير نوع من الكائنات الحية يعرف ببكتريا الميثان حيث يتقلص الهواء الجوى فى الكتلة الحية ويتصاعد غاز CO2بعد 23 يوم يزداد معدلات إنتاج الميثان حيث تتعدى نسبة 50% من جمله الغاز الناتج
- نجد أن نسبة CO2 , H2 , N2 , O2 تقل تدريجياً وتزداد نسبة المثيان مع مرور الوقت
العوامل التى تؤثر فى تكوين غاز الميثان داخل المفاعل :
1- درجة الحرارة 3- المواد السامة
2- درجة الحموضة والقلوية 4- استخدام البادئات
علل التفاعلات الكيميائية المصاحبة لعمليات التحلل اللاهوائى من العمليات المعقدة
لأنها تعتمد على درجة الحرارة ونوعية المواد من حيث الحموضة أو القاعدية أو السمية والتي تؤثر على نشاط البكتيريا فقد تسبب زيادة نشاطها فيزداد معدل تكوين غاز الميثان التى قد يسبب إضعاف نشاطها أو موتها و بالتالي يتوقف التفاعل داخل المفاعل 0
علل : تحويل المخلفات إلى غاز الميثان بالتحلل العضوي له أكثر من فائدة
1- إعادة خصوبة التربة
2- الحصول على غاز الميثان
3- التخلص من النفايات الحيوية والعضوية التى تسبب تلوث البيئة
علل من الرغم من بساطة الأساس العلمي لمولدات غاز الميثان إلا أنها تحتاج إلى تكنولوجيا عالية
لان التفاعلات الحيوية التى تحدث داخل المفاعل قد تنشط مسببة ارتفاع درجة الحرارة داخل المولد لأنها تفاعلات طاردة للحرارة فتسبب زيادة الضغط بداخلة مما يؤدى إلى انفجار المولد وإلحاق الضرر بما يحيط بة
ملاحظات
1-الكتلة الحية هى المواد العضوية المتجددة ذات المنشأ النباتي أو الحيواني أو الآدمي مثل:
أ - مخلفات الأشجار والنباتات المائية والطحالب ج - القمامة العضوية
ب- مخلفات المحاصيل الزراعية د- الإفرازات الحيوية والآدمية
3-يسمى غاز الميثان بغاز المستنقعات ( الغاز الحيوي )
س: قارن بين البيوجاز والبوتاجاز
البيوجاز البوتاجاز
نوع الوقود متجدد غير متجدد
المكونات غاز الميثان غاز البروبان و البيوتان
المنشأ تحلل المخلفات العضوية بفعل ببكتريا الميثان من الغاز الطبيعى حيث تكون من تحلل أجسام الكائنات الحية بعد موتها ودفنها فى باطن الأرض منذ زمن بعيد بفعل الحرارة والضغط
الوقود من الحاصلات الزراعية
علل : يفضل قصب السكر عن باقي المحاصيل الزراعية كمصدر للوقود
1- لأن قصب السكر يعطى أعلى إنتاج للفدان حوالي 40 طن سنويا
2- لا يتطلب نقله تكاليف كبيرة لأن المعاصر تقام غالبا فى وسط الحقول فى حدود دائرة قطرها 30كم
3- يخمر العصير السكري الناتج مباشرة دون تعقيدات كيميائية
4- لا يستنفذ نبات قصب السكر المحتوى النيتروجينى الموجود فى التربة مثل حاصلات الحقل الأخرى
5- تتم عملية التحلل المائى لقصب السكر ( السكروز) بواسطة حمض الكبريتيك والخميرة البيرة .
*تخمر الكحول :
1- تضاف الخميرة وحمض الكبريتيك المخفف إلى محلول مخفف من سكر القصب (السكروز) فيتحلل إلى جزىء سكر جلوكوز (سكر العنب) و جزيء سكر فركتوز (سكر الفواكه)
H2O + C12H22O11 H2SO4 انفرتاز C6H12O6 + C6H12O6
2- يتحلل كل من الجلوكوز و الفركتوز بواسطة إنزيم الزيماز الموجود فى الخميرة إلى كحول ايثيلى ويتصاعد غاز CO2
2 C6H12O6 زيماز 4 C2H5OH + 4 CO2 + E
ملاحظات
-كمية الحرارة الناتجة من احتراق واحد مول من سكر القصب (السكروز) = 5638.4 ك . ج
-كمية الحرارة الناتجة من احتراق (4 مول) من الكحول الإيثيلى = 5562.4 ك .ج
-عند تخمر واحد مول من السكروز ينتج 4 مول كحول إيثيلى
علل : لا يكون فقد كبير فى الطاقة عند تحويل السكروز إلى كحول ايثيلى
علل : يفضل الايثانول عن السكروز كوقود على الرغم من أن حرارة احتراق السكروز أكبر من الايثانول
- لأن الكحول وقود سائل سهل النقل والتداول
- وزن الكحول الناتج يقل عن وزن ½ كمية السكر المستخدمة .
- الفقد فى الطاقة ليس كبير ولكن متقاربة النسب
استخدامات الكحول الإيثيلى
1-كوقود
-الكحول وقود سهل النقل والتداول
- وزن الكحول الناتج لا يتعدى ½ وزن السكر المستخدم
- تنتج البرازيل من حوالي 8 مليون طن سنويا و يخلط بنسبة 20% مع الجازولين ويستخدم كوقود للسيارات بعد تعديل المحرك بإضافة مبادل حرارى فيتم الاحتراق بدون خفض كفاءة الوقود
2-الصناعات البيتروكيماوية
يستخدم بنسبة 80% فى صناعة البتر وكيماويات بدلاً من المقطرات البترولية
مثل :
أ- تحويل الكحول الإيثيلى إلى حمض خليك
عن طريق أكسدة الكحول بفعل أكسجين الهواء الجوى
C2H5OH O CH3CHO O CH3COOH + H2O
ب- الحصول على غاز الايثيلين
عن طريق نزع جزئ ماء من الكحول الإيثيلى بواسطة حمض الكبريتيك
*استخدامات الايثيلين
يستخدم الايثيلين فى صناعة البولي ايثيلين
*صناعة الكحول الإيثيلى فى أمريكا :
- يحضر الكحول الإيثيلى فى أمريكا بسعر مرتفع عن البرازيل بواسطة :
-معالجة الإيثيلين الناتج من تكرير البترول بحمض كبريتيك ويحلل الناتج بالماء
C2H4+H2SO4 C2H5 HSO4
C2H5HSO4 H2O C2H5OH +H2SO4
الرئيسية 
أحدث الصور 
موضوع: الدرس الثالث ... الوقود المتجدد 
الثلاثاء أبريل 14, 2009 11:37 pm