استغلال غازات المطامر الصحية

استغلال غازات المطامر الصحية

يُعد استغلال غازات المطامر الصحية (Landfill Gas Utilization) عملية تقنية تهدف إلى جمع ومعالجة الغازات المنبعثة من تحلل النفايات العضوية داخل المطامر، وذلك لتحويلها إلى موارد مفيدة مثل الكهرباء، والحرارة، والوقود، ومركبات كيميائية متنوعة. وتأتي هذه العملية كضرورة بيئية واقتصادية، حيث يمثل غاز المطامر ثالث أكبر مصدر للميثان الناتج عن الأنشطة البشرية بعد الوقود الأحفوري والزراعة.

الأهمية البيئية والمناخية

يتميز غاز الميثان (CH4)، المكون الرئيسي لغاز المطامر، بقدرة عالية على حبس الحرارة في الغلاف الجوي؛ حيث يُقدر تأثيره كغاز دفيئة بنحو 27 ضعف تأثير ثاني أكسيد الكربون (CO2). ومن خلال التقاط هذا الغاز واستخدامه كوقود قابل للاحتراق، يتم تحقيق هدفين أساسيين: منع انبعاث الميثان مباشرة إلى الغلاف الجوي، واستبدال الوقود الأحفوري بمصدر طاقة بديل، مما يقلل بشكل مباشر من مسببات التغير المناخي.

آلية توليد غاز المطامر

ينتج غاز المطامر (LFG) عن طريق تحلل النفايات الصلبة البلدية (MSW) والمواد القابلة للتحلل الحيوي بواسطة الكائنات الدقيقة. وتعتمد طبيعة الغازات المنبعثة على الظروف المحيطة:

• الظروف الهوائية: تؤدي إلى انبعاثات يغلب عليها ثاني أكسيد الكربون.
• الظروف اللاهوائية: وهي السائدة في المطامر الصحية، حيث يتم إنتاج الميثان وثاني أكسيد الكربون بنسبة تقريبية تبلغ 60:40.

يعتبر الميثان المكون الأكثر قيمة نظراً لقيمته الحرارية العالية (37.7 ميجا جول/متر مكعب قياسي)، مما يجعله مثالياً لتوليد الطاقة. وتعتمد كمية الميثان المنتجة على تكوين النفايات؛ حيث تساهم بقايا الطعام، والورق المختلط، والكرتون المضلع بشكل أساسي في إنتاج الميثان في المطامر الصحية بالولايات المتحدة.

مراحل الإنتاج ومعدلات التحلل

تتغير معدلات إنتاج الغاز بناءً على عمر المطمر، حيث يمر كل قسم من المطمر بأربع مراحل أساسية بعد وضع النفايات. عادة ما يصل إنتاج الغاز إلى ذروته بعد حوالي 5 سنوات، ثم يبدأ في الانخفاض تدريجياً وفقاً لنماذج التحلل الحركي من الدرجة الأولى، حيث تختلف قيمة ثابت التحلل (k-value) بناءً على المناخ (تكون أقل في المناطق القاحلة وأعلى في المناطق الرطبة).

تركيب غاز المطامر

يتكون غاز المطامر بشكل أساسي من الميثان (45% إلى 60%) وثاني أكسيد الكربون (30% إلى 40%). وقد يتسرب الهواء إلى داخل المطمر، مما يؤدي إلى زيادة نسبة النيتروجين نتيجة استهلاك الميكروبات للأكسجين. كما يحتوي الغاز على مكونات ثانوية بنسبة تقليل عن 1%، تشمل مواد قد تكون ضارة بالصحة عند التركيزات العالية مثل:

• كبريتيد الهيدروجين (H2S).
• أكاسيد النيتروجين (NOx) وأكاسيد الكبريت (SO2).
• أول أكسيد الكربون (CO).
• المركبات العضوية المتطايرة غير الميثانية (NMVOCs).

أنظمة جمع غاز المطامر

يتم جمع الغاز من خلال تركيب آبار استخراج داخل كتلة النفايات، وتتخذ هذه الآبار شكلين:

1. الآبار الرأسية: ويتم تصميمها عادة بمعدل بئر واحد لكل فدان من سطح المطمر.
2. الآبار الأفقية: وتكون المسافات بينها تتراوح من 50 إلى 200 قدم.

تعتبر المطامر المغلقة أكثر كفاءة في جمع الغاز مقارنة بالمطامر المفتوحة، حيث تصل نسبة استعادة الغاز في المطامر المغلقة إلى حوالي 84%، بينما تبلغ في المطامر المفتوحة حوالي 67%، وذلك بسبب اكتمال البنية التحتية للجمع وعدم وجود عمليات إضافة نفايات مستمرة.

يتم سحب الغاز بواسطة نافخات (Blowers) ونقله عبر أنابيب رئيسية إلى وحدات المعالجة أو الحرق (Flaring). كما يتم ربط نظام الجمع بنظام جمع الرشاحة (Leachate) للتخلص من المتكثفات التي تتكون داخل الأنابيب.