الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 154 |  |  |
| | | from | 154 | | |
Abstract
أدي التقدم الحضاري للإنسان واهتمامه بالمحافظة على البيئة من التلوث والبحث عن مصادر بديلة للطاقة البترولية الناضبة إلى استغلال المصادر الطبيعية لإنتاج الطاقة والغذاء والعلف لإنتاج منتجات زراعية ذات قدرة تنافسية عالمية، ويتم ذلك باتباع تقنيات متطورة ونظيفة ورخيصة تحقق طموح المزارعين في استغلال المنتجات الزراعية الثانوية بطريقة اقتصادية وآمنة بيئياً لتحقيق دخل إضافي من وحدة المساحة الزراعية. تعتبر تقنية الغاز الحيوي ذات أهمية كبيرة من خلال التنمية المستدامة مصر 2030، وتهدف تقنية الغاز الحيوي إلى إنتاج طاقة نظيفة جديدة ومتجددة وكبديل للطاقة التقليدية مع إنتاج سماد عضوي غنى بالعناصر الغذائية وخالي من مسببات الامراض مما يؤدي الى حماية البيئة من التلوث بالإضافة الي تحويل المتبقيات والمخلفات الزراعية الي مواد ذات مردود اقتصادي. الغاز الحيوي هو الغاز الناتج عن التحلل الحيوي لمادة عضوية عند انعدام الأكسجين عن طريق الهضم اللاهوائي مثل الكتل الحيوية، السماد، مياه المجاري، النفايات الصلبة، النفايات الخضراء ، النباتات ومحاصيل الطاقة ، و الغاز الناتج يحتوى على 60-70 % من الميثان ومن 30 – 40 % من ثاني أكسيد الكربون، كما أنه يحتوى على غازات أخرى مثل الهيدروجين وكبريتيد الهيدروجين ، ومجموعة أخرى متنوعة من الغازات بنسب منخفضة نحو 1 - 5 % ، وتتراوح القيمة الحرارية للغاز من 19 إلى 23.3 ميجا جول/ م3، وكثافة الغاز 0.94 كجم / م3 وهو أخف بنسبة 20٪ من الهواء ، ودرجة حرارة الاشتعال حوالي 700 درجة مئوية . من المشاكل الرئيسية للغاز الحيوي الخام انخفاض قيمته الحرارية نتيجة الشوائب المتواجدة به مثل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين، بالإضافة الي صعوبة تسييله وتكلفته العالية، وقد يؤدي وجود كبريتيد الهيدروجين الي تآكل المعدات وقصر عمرها الافتراضي، ويعتبر ثاني أكسيد الكربون غاز خامل من حيث الاحتراق وغاز بدون فائدة نشطة ويؤدي وجوده في الغاز الحيوي بكميات كبيرة الي انخفاض قيمته الحرارية. لذلك، تعد عملية تنقية الغاز بإزالة كل من ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين خطوة مهمة لتنظيف الغاز الحيوي قبل استخدامه. وتعتبر من أهم الطرق الرئيسية لتنقية الغاز وهي غسيل المياه، والامتصاص بالضغط المتأرجح، ونظم نفاذية الغاز القائمة على الغشاء، والمعالجة الكيميائية والفصل بالتبريد . تم إجراء العديد من الدراسات والتجارب على المعالجة الكيميائية، والتي اوصت باستخدامها نظرا لكفاءتها العالية في تنقية الغاز الحيوي بالإضافة الي انخفاض التكلفة الاقتصادية. لذا تهدف هذه الدراسة الي استخدام المعالجة الكيميائية في تنقية الغاز الحيوي عن طريق التخلص من كل من غازي ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والوصول لمحتوي غاز الميثان لأكثر من 90%، وذلك باستخدام تركيزات مختلفة من الجير المطفأ وهيدروكسيد الصوديوم، حيث تم دراسة العوامل الاتية: تم تنفيذ التجارب بمعمل مشروع تطوير إنتاج واستخدام الغاز الحيوي بمحطة ابحاث اختبار الجرارات والآلات الزراعية بمدينة الإسكندرية - معهد بحوث الهندسة الزراعية. تم تجميع الغاز الحيوي الناتج من عدد 2 مخمر، حجم المخمر الواحد 20م3 وبعد ذلك تم تخزينه داخل خزان عائم من الفيبرجلاس بحجم إجمالي 20م3. في البداية تم عمل بعض الاختبارات على محلول الجير المطفأ بتركيزات مختلفة (10 و30 و 50 %) لتحديد أفضل التركيزات التي يمكن العمل عليها وثم تم إجراء التجارب على عديد من المراحل المشتركة مع افضل تركيز لمحلول الجير المطفأ والتي تمت على النحو التالي: تمت التنقية باستخدام محلول الجير المطفأ مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) بتركيز 10٪، ثم تم استخدام محلول الجير المطفأ مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) بتركيز 20٪ ، ثم تمت التنقية باستخدام محلول الجير المطفأ مع هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) بتركيز 10٪ ثم 20٪ على الترتيب. في البداية تم إجراء جميع التجارب بدون تقليب ثم تم اختبار نفس التجارب باستخدام التقليب اليدوي بمعدل 1 دقيقة / 20 دقيقة وفى نهاية الامر تم اخذ أفضل النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام التقليب اليدوي وتم اختبارها باستخدام نظام التقليب الميكانيكي المستمر عند سرعات 150 و200 و250 لفة/ الدقيقة. بناءً على النتائج التجريبية المتحصل عليها يمكن تلخيص أهم النتائج كما يلي: 1. أظهر محلول الجير المطفأ بتركيز 50٪ أفضل نتيجة لعملية التنقية من حيث طول فترة التنقية بالمقارنة بكل من تركيزات 10 و30٪ حيث وصلت طول فترة التنقية الي60 دقيقة مقارنة بـ 20 و45 دقيقة عند تركيزات 10 و30٪ على الترتيب. 2. أعطت تلك المرحلة من استخدام محلول الجير المطفأ 50٪ مع هيدروكسيد الصوديوم 10 و20٪ على الترتيب بدون تقليب أعلى محتوى من غاز الميثان مقارنة بالمعاملات الأخرى حيث بلغ محتوى غاز الميثان 99.6٪ في الساعة الأولى من عمر التجربة بنسبة زيادة 57.1٪ وبعد مرور تسع ساعات بلغ محتوى غاز الميثان 94.9٪ بنسبة زيادة 49.7٪. علاوة على ذلك، فإن محتوى غاز الميثان المرغوب فيه وهو 90٪ وذلك بعد مرور إحدى عشر ساعة. كما بلغ متوسط محتوى غاز الميثان خلال الإحدى عشرة ساعة الأولى نسبة 96.9 ٪. 3. أظهرت النتائج عند تطبيق التقليب اليدوي على محلول الجير المطفأ في عملية التنقية وباستخدام نفس المراحل السابقة كفاءة عالية في كلا من عملية التنقية ووقت الإزالة بالمقارنة بعدم استخدام التقليب. 4. أعطي استخدام التقليب اليدوي على محلول الجير المطفأ 50٪ مع استخدام هيدروكسيد الصوديوم 10 و20٪ على الترتيب أعلى محتوى من غاز الميثان مقارنة بالمعاملات الأخرى. تراوح محتوى غاز الميثان ما بين 99.9 إلى 93.7٪ خلال أول اثنتين وثلاثين ساعة من عمر التجربة. بينما حدثت نفس تلك القيم لمحتوى غاز الميثان خلال 10 ساعات الأولى من التجربة لنفس المعاملة بدون تقليب. وأوضحت النتائج المتحصل عليها أن كفاءة وزمن الإزالة زاد بمقدار ثلاث مرات مقارنة لنفس المعاملة بدون تقليب. 5. أحدث التقليب الميكانيكي تأثيرًا كبيرًا في إزالة كل من ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين بالإضافة الي زيادة وقت الإزالة لمحلول الجير المطفأ. 6. كان استخدام التقليب الميكانيكي بسرعة 150 لفة/ الدقيقة على محلول الجير المطفأ 50٪ مع استخدام هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 10 و20٪ على الترتيب، هو أفضل معاملة أثناء عملية التنقية. 7. أعطي استخدام التقليب الميكانيكي بسرعة 150 لفة/ الدقيقة على محلول الجير المطفأ 50٪ مع استخدام هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 10 و20٪ على الترتيب كفاءة إزالة عالية مقارنة بالمعاملات الأخرى المختلفة في التجارب السابقة حيث حافظ على محتوى غاز الميثان أعلى من 90٪ لمدة 44 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، كان متوسط كفاءة الإزالة لغاز ثاني أكسيد الكربون خلال فترة عملية التنقية هو الأعلى بنسبة 95.4٪ مقارنة بـ 92.1 و94.6 و94.7 لكلا من التقليب اليدوي وسرعتي التقليب الأخريين 250 و200 لفة/ الدقيقة على الترتيب. كما كان أيضا الوقت اللازم للحفاظ على نسبة غاز الميثان فوق 90% خلال فترة عملية التنقية هو الاطول بعدد 44 ساعة مقارنة بـ 32 و40 و41 لكلا من التقليب اليدوي وسرعتي التقليب الأخريين 250 و200 لفة/ الدقيقة على الترتيب. 8. من ناحية اخري، كان متوسط كفاءة الإزالة لكبريتيد الهيدروجين خلال فترة عملية التنقية هو الأعلى بنسبة 79.2٪ مقارنة 78.5 و78.9% لسرعتي التقليب الأخريين 250 و200 لفة/ الدقيقة على الترتيب. 9. أعطى التقليب الميكانيكي عند سرعة 150 لفة/ الدقيقة أفضل الظروف لمحلول الجير المطفأ الذي ظل مستقرا من حيث بقاء محتوى غاز الميثان فوق نسبة 75٪ لمدة وصلت الي 10 ساعات مقارنة بسرعتين التقليب الأخريين 250 و200 لفة/ الدقيقة والذي فيها لمدة 9 ساعات ومع التقليب اليدوي ظل محلول الجير المطفأ مستقرا لمدة 5 ساعات. 10. كان الحد الأقصى لإنتاج الطاقة 65.1 كيلووات ساعة بإجمالي صافي للطاقة المنتجة 64.2 كيلووات ساعة للتقليب الميكانيكي بسرعة 150 لفة/ الدقيقة، بينما كان الحد الأدنى لإنتاج 8.9 كيلووات ساعة على الترتيب بإجمالي صافي للطاقة المنتجة 8.9 كيلووات ساعة بدون تقليب في المرحلة المشتركة ما بين كلا من الجير المطفأ 50٪ مع هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 10٪. 11. أعطي التقليب الميكانيكي بسرعة 150 لفة/ الدقيقة الحد الأدنى لتكلفة التنقية لـ 1 م 3 من الميثان الحيوي (محتوى غاز الميثان> 90٪) بقيمة 3.83 جنيهاً مصرياً / م 3 مع الأخذ في الاعتبار أن سعر الميثان الحيوي لـ 1 م 3 يتراوح من 0.5 دولار أمريكي / م 3 إلى 1.5 دولار أمريكي / م 3 (7.85 جنيه إلى 23.54 جنيه).