الملخص:
الفحم الحيوي هو مادة غنية بالكربون تُنتج من التحويل الحراري الكيميائي للكتلة الحيوية، ويُعتبر أمرًا بالغ الأهمية لتحسين الجدوى الاقتصادية والاستدامة البيئية بشكل فعال. يتواجد الكربون المتغير، الذي يعد جزءًا من الكربون العضوي في التربة، كأحد أسرع أجزاء الكربون دورانًا، حيث تتسبب أكسدته في تدفق ثاني أكسيد الكربون بين التربة والغلاف الجوي. وتُظهر الدراسات أن هناك علاقة طردية بين جزء كربون الفحم ومحتوى الكربون الأليفاتي، بينما يقوم اتحاد الميكروبات باستقلاب الوقود الحيوي القيم في ظل ظروف متناقصة.في هذا السياق، تسعى هذه الدراسة إلى إضافة الفحم الحيوي إلى هاضمات لاهوائية تم إنشاؤها حديثًا لتعزيز إنتاج الميثان الحيوي. سيتم تحقيق ذلك من خلال عدة طرق لإزالة السموم، بما في ذلك امتصاص الأمونيوم، وتأثير الجير، وتثبيت الكتلة الحيوية، أو عبر نقل مكوك الإلكترون. ولتقييم فعالية هذه الطرق، سيتم جمع العينات من شركة الصرف الصحي العمانية ومشروع المليون نخلة في ولاية عبري. بعد ذلك، ستُجرى دراسة تجريبية أولية في محطة تحويل النفايات إلى طاقة في الجامعة الوطنية، باستخدام الفحم الحيوي المصنوع من النفايات الزراعية مثل قشور نواة النخيل والنفايات السائلة الفارغة من ثمار النخيل.
الأهداف:
1. تحديد الجزء المتطاير (Volatile Matter) ومخزون الكربون القابل للتحلل (Labile Carbon Pool) في كل من الفحم المتحول عند درجة حرارة معتدلة (ToC)، والفحم المنتج عند درجة حرارة متوسطة (PyC)، والفحم الغازي المنتج عند درجة حرارة عالية ( GaC) المتكون من الليجنين (Lignin) والكتلة الحيوية الأصلية (Original Biomass)، وعلاقتهما بإنتاج البيوميثان.
2. تحديد نسبة العطرية (Aromaticity) في الفحم المتحول عند درجة حرارة معتدلة ( ToC)، والفحم المنتج عند درجة حرارة متوسطة (PyC)، والفحم الغازي المنتج عند درجة حرارة عالية ( GaC) باستخدام تقنيات الرنين المغناطيسي النووي (Nuclear Magnetic Resonance – 13C NMR)، والأشعة تحت الحمراء (Fourier Transform Infrared Spectroscopy – FTIR)، ورامان (Raman Spectroscopy).
3. تقييم قدرة وحركية إنتاج الغاز الحيوي لكل من الفحم المتحول عند درجة حرارة معتدلة ( ToC)، والفحم الغازي المنتج عند درجة حرارة عالية ( GaC).
4. إنشاء نموذج رياضي لتقييم الأداء العام للنظام.
5. اقتراح تقنية تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتحسين أداء بيانات الحركية الناتجة من الدراسة التجريبية.
جهة التمويل:
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي والابتكار .