تصميم نموذج «الاقتصاد الدائري» لمعالجة واسترداد الطاقة من الجزء العضوي من النفايات الصلبة البلدية في مدافن النفايات البلدية الهندسية عبر الهضم اللاهوائي في سلطنة عُمان

الملخص

تنتج سلطنة عُمان كميات كبيرة من نفايات الفواكه والخضروات يوميًا. ويُقدَّر أن نحو 10 أطنان من مخلفات الفواكه والخضروات تُعد نفايات عضوية ذات محتوى رطوبي مرتفع تتحلل بسرعة إذا تُركت مكشوفة أو جرى التخلص منها في مدفن نفايات،ويؤدي التخلص المفتوح من مخلفات الفواكه والخضروات إلى انبعاث ملوثات وغازات دفيئة (GHGs) إلى البيئة. وتشكل الغازات الملوِّثة خطرًا على صحة الإنسان، في حين تسهم الغازات الدفيئة إسهامًا كبيرًا في ظاهرة الاحتباس الحراري. كما أن نقص المدافن الصناعية المخصصة لهذا النوع من النفايات يسبب مشكلات بيئية وصحية وسلامة واقتصادية كبيرة، مما يستدعي تدخلًا فوريًا.الهضم اللاهوائي (AD) هو عملية تقوم من خلالها مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة بتحليل المواد العضوية المعقدة أو المكونات العضوية للمادة (ويُشار إليها عادةً بالتخمير) طبيعيًا في غياب الأكسجين. وأهم نواتج عملية AD هما الغاز الحيوي (Biogas) والمخلفات المهضومة (Digestate)، وهي البقايا السائلة أو الجافة أو الصلبة المتبقية بعد الهضم. يتكون الغاز الحيوي من الميثان (40–75%)، وثاني أكسيد الكربون (19–38%)، والماء (6%). تُعد مخلفات الفواكه والخضروات الناتجة عن المنازل والمطاعم والأسواق وغيرها من المصادر التجارية مناسبة لعملية AD بسبب ارتفاع محتواها الرطوبي (حتى 90%)، وتركيز المادة العضوية (80–97%)، وقابليتها للتحلل الحيوي (Lay et al., 1999; Zhang et al., 2007; Neves et al., 2009). وبالتالي، فإن الهضم اللاهوائي لمخلفات الفواكه والخضروات لا يسهم فقط في تقليل النفايات بشكل كبير، بل يؤدي أيضًا إلى استرداد الغاز الحيوي، وهو مصدر من مصادر غازات الدفيئة. ويُعد الغاز الحيوي مصدرًا متجددًا لغاز الميثان (37.8 ميغا جول/م³)، ويمكن استخدامه لتدفئة المنازل أو لتوليد الطاقة في محطات التوليد المشترك.في هذه الدراسة، نعرض الظروف (درجة الحرارة، ومعدل التحميل العضويO.L.R. ) اللازمة لتحقيق أعلى كفاءة في تحويل مخلفات الفواكه والخضروات إلى غاز حيوي، ونقارن أداء الهاضمات ذات الدُفعات (Batch) والهاضمات المستمرة عند معدلات تحميل أعلى. ويمكن استخدام نتائج هذه الدراسة لإنشاء محطة معالجة مركزية بالهضم للتعامل مع مخلفات الفواكه والخضروات المنتجة في المنازل والأسواق وغيرها من المصادر التجارية. وفي نهاية المطاف، سيتم اعتماد نموذج «الاقتصاد الدائري» في إدارة تدفقات النفايات، الأمر الذي يستلزم تطبيق فلسفة «التقليل، وإعادة الاستخدام، وإعادة التدوير» على جميع النفايات القابلة لإعادة التدوير، بما يسهم في تحقيق أحد أهداف رؤية عُمان 2040.

 الأهداف

1. إجراء توصيف واختبار إمكانية إنتاج الميثان الحيوي (Bio-methane Potential) لمخلفات الفواكه والخضروات (F.V.W.).
2. تقليل حجم مخلفات الفواكه والخضروات وقيمة الطلب الكيميائي على الأكسجين (C.O.D.) إلى حدود مقبولة من خلال عملية الهضم اللاهوائي (A.D.).
3. التقاط الغاز الحيوي وتقييم كميته ونوعيته لاستخدامه مصدرًا متجددًا للطاقة.
4. تحديد درجة الحرارة المثلى والظروف المناخية الحيوية الملائمة لتعزيز إنتاج الغاز الحيوي من تركيبة مخلفات الفواكه والخضروات المتوافرة في بيئتنا على مدار العام باستخدام هاضمات الدُفعات والهاضمات شبه المستمرة.
5.  الحصول على ناتج مهضوم (Digestate) ذي جودة يمكن استخدامه سمادًا عضويًا أو مُحسِّنًا للتربة، وتصميم نموذج «الاقتصاد الدائري» لمعالجة واسترداد الطاقة من الجزء العضوي.

 جهة التمويل:
وزارة التعليم العالي والبحث العلمي والابتكار