Practivistas Chiapas/Projects/Biodigester/ar
في صيف عام ٢٠١٠، سيسعى تعاون بين طلاب جامعة كال بولي هومبولت والمعهد الدولي للموارد المتجددة (IRRI) إلى بناء ونشر نظام هضم حيوي، وهو نظام "بيوبولسا"، في منطقة سان كريستوبال دي لاس كاساس، تشياباس. يهدف هذا المشروع إلى تعزيز تنفيذ المزيد من مشاريع بيوبولسا في منطقة سان كريستوبال دي لاس كاساس من خلال بناء نظام تجريبي ناجح للهضم الحيوي في المنزل البيئي للمقاول ومصمم المنازل المحلي خوان هيدالغو.
فريق الغاز الحيوي والهضم الحيوي (الصورة: لوني غرافمان)
المعهد الدولي للموارد المتجددة - المكسيك
يلتزم المعهد الدولي لبحوث الأرز في المكسيك بتعزيز الاستخدام المستدام للموارد الطبيعية. نوفر التعليم، ونطور تقنيات جديدة، ونُركّب أنظمة تُساعد الأسر ذات الدخل المحدود على تلبية احتياجاتها الأساسية من الطاقة والمياه والصرف الصحي بطريقة مستدامة. تهدف مشاريعنا إلى تمكين الأسر والمجتمعات والشركات من إنتاج طاقتها النظيفة، والحصول على مياهها، وإدارة مواردها ونفاياتها بطرق تُفيدها وتفيد البيئة في آنٍ واحد. [ 1 ]
- صفحة Appropedia: المعهد الدولي للموارد المتجددة - المكسيك
- الموقع الإلكتروني: http://www.irrimexico.org
- معلومات عامة: info@irrimexico.org
- المدير التنفيذي أليكس إيتون: alex
irrimexico 
org - المنسقة هيلين غوتييريز: helene irrimexico org
- الهاتف: + (52) 55 52 56 56 86
- المعهد الدولي للموارد المتجددة
- تيار متردد
- 37 أماتلان، الطابق الأول
- كول كونديسا، المكسيك DF 06140
مهمة المعهد الدولي لبحوث الأرز
الهضم الحيوي
في تشياباس، المكسيك، سوء إدارة النفايات الحيوانية مشكلة لصحة الكوكب وكذلك سكانه. [ 3 ] يمكن أن تكون الروائح نفسها ضارة بصحة الإنسان، مما يسبب تهيج العين والأنف والحلق والصداع والغثيان والقيء. [ 4 ] يحتفظ السماد الخام أو المهضوم جزئيًا بمسببات الأمراض الخطيرة التي يمكن أن تنتشر إلى البشر من خلال التسميد المبكر والجريان الزراعي وتلوث المياه الجوفية. [ 5 ] علاوة على ذلك، يساهم الجريان السطحي للسماد في تدهور البيئة المحلية. [ 4 ] يطلق تحلل السماد الحيواني غازات، مثل الميثان، في الغلاف الجوي يمكن أن تكون مدمرة للبيئة. هذه الغازات هي منتجات ثانوية للتخمير. الميثان هو غاز دفيئة أقوى بحوالي 21 مرة من ثاني أكسيد الكربون. [ 6 ]
إحدى طرق التخفيف من هذه الآثار هي تركيب جهاز هضم حيوي. يصف الهضم الحيوي العملية البيولوجية التي تهضم بها البكتيريا اللاهوائية المواد العضوية على مدار الزمن. في العالم الطبيعي، يحدث الهضم الحيوي في بيئات لاهوائية متنوعة (خالية من الأكسجين)، تشمل: المستنقعات، وقاع المحيط، وجسم الإنسان، والروث. الجهاز الحيوي هو نظام يستخدم عملية أيض البكتيريا اللاهوائية لهضم روث الحيوانات، منتجًا الغاز الحيوي، وهو مصدر وقود نظيف ومتجدد، بالإضافة إلى النفايات السائلة، وهي سماد عضوي نسميه في نظام Biobolsa الخاص بنا Biol. [ 1 ]
يُعد الغاز الحيوي المُنتَج في نظام التخمير الحيوي حافزًا رئيسيًا. يستخدم حوالي 25% من سكان المناطق الريفية في المكسيك حاليًا الخشب كوقود أساسي للطهي. [ 7 ] وللخشب كوقود العديد من العيوب: فهو يتطلب عمالة كثيفة لجمعه، ويساهم في إزالة الغابات، ويشكل عند احتراقه مخاطر تنفسية كبيرة للمستخدمين. [ 8 ] البديل الشائع لاستخدام الخشب هو غاز البترول المسال (LP) والكهرباء، وكلاهما يتطلب تكاليف تشغيلية مرتفعة. [ 9 ] يمكن أن يكون الغاز الحيوي بديلاً لتحمل هذا العبء الاقتصادي من خلال توفير طاقة منخفضة التكلفة وزيادة أمن الطاقة. [ 10 ]
عادةً ما يتكون الغاز الحيوي من 55-65% ميثان، و35-45% ثاني أكسيد الكربون، وجزء صغير من غاز كبريتيد الهيدروجين، وغازات أثرية أخرى. ومن بين هذه الشوائب، يُعد وجود كبريتيد الهيدروجين (H 2 S) الأكثر إشكالية. وعلى الرغم من أن كبريتيد الهيدروجين يشكل أقل من 0.5% من تيار الغاز، إلا أنه شديد التآكل. وبالتالي، فإن أي معدات معدنية تُستخدم داخل نظام الغاز الحيوي لتحويل الغاز إلى تطبيقات حرارية مباشرة (غلاية) أو إلى تبادلات طاقة أكثر تعقيدًا (مولد) سوف تتدهور بسرعة نسبية. [ 11 ] وكلما كبر حجم النظام، زاد تأثير وجود الشوائب الغازية على إنتاج الغاز الحيوي. ونظرًا لأننا نبني نظام Biobolsa صغير الحجم 3، [ 12 ] فإن التطبيق المقصود للغاز الحيوي صغير نسبيًا وبالتالي لن يتطلب نهجًا صناعيًا لتنقية الغاز. من أجل تقليل H 2 S في الغاز الحيوي، يستخدم نظامنا حزمة من الصوف غير الفولاذي المقاوم للصدأ في منظم الغاز؛ مع هذا النوع من المرشح، سوف يتسبب H 2 S في تآكل الصوف غير الفولاذي المقاوم للصدأ قبل أن تتاح له الفرصة لتدهور المعدات المعدنية الداخلية للاستخدام النهائي للغاز الحيوي.
يحتوي روث الحيوانات على نسبة عالية من المغذيات الكبرى. فهو يمنح كميات كبيرة من النيتروجين والبوتاسيوم والفوسفور للمحاصيل النابتة ويمكن أن يحسن صحة التربة بشكل كبير. [ 13 ] ومع ذلك، فقد أثبتت الأبحاث أن السماد الذي خضع للهضم الحيوي هو سماد أكثر فعالية من السماد الخام أو الطازج. [ 14 ] وعلاوة على ذلك، فإن إضافة السماد الخام إلى التربة يمكن أن يلوث المنتجات الزراعية بمسببات الأمراض الخطرة. هذه المسببات حساسة للحرارة، وعادة ما يتم تدميرها بدرجات حرارة 36 درجة مئوية أو أكثر. [ 15 ] البكتيريا اللاهوائية النشطة في نظام الهضم الحيوي هي بكتيريا محبة للحرارة المتوسطة، مما يعني أنها تزدهر في درجات حرارة تتراوح بين 15 و47 درجة مئوية، [ 16 ] على الرغم من أن العديد منها يظهر القدرة على إنتاج مستعمرات متنوعة ومنتجة في درجات حرارة منخفضة تصل إلى 10 درجات مئوية. [ 17 ] يحدث الهضم الحيوي بشكل مثالي عند درجة حرارة تتراوح بين 15 و40 درجة مئوية. [ 1 ] وهذا يعني أن المياه الناتجة خالية من مسببات الأمراض.
نشر نماذج مختلفة من المفاعلات الحيوية
على مستوى العالم، شهد انتشار نماذج مختلفة من أنظمة الهضم الحيوي ثلاثة اتجاهات عامة لتصميم أجهزة الهضم الحيوي والتي تم تحديدها من خلال بلدان المنشأ المختلفة. [ 1 ]
الصين
من دليل الغاز الحيوي الصيني [ 18 ] "منذ خمسينيات القرن الماضي، أجرت الصين تجارب على إنتاج الغاز الحيوي من النفايات الزراعية، وهي ممارسة قائمة على تقليد صيني عريق في تحويل النفايات البشرية والحيوانية والنباتية إلى سماد عضوي عالي الجودة. وجاء هذا الإنجاز في عام 1975 عندما طُوّرت عملية لتخمير المواد في حاوية محكمة الغلق لإنتاج غاز الميثان." يصف هذا "الإنجاز" ابتكار جهاز التخمير الحيوي الصيني ذي القبة الثابتة، والذي استُخدم في أكثر من 7 ملايين نظام حول العالم، على الرغم من أن معظم هذه الأنظمة تعمل في الصين. صُنع هذا النظام من الأسمنت، مما يتطلب عمالة ماهرة ووقت تركيب طويلًا. في الميدان، أظهر التصميم ضعفًا هيكليًا يتمثل في انخفاض إنتاج الغاز وتكرار تسربه. [ 1 ]
الهند
صُمم الغطاء العائم، أو جهاز الهضم الحيوي الهندي، لمعالجة مشكلة تسرب الغاز في القبة الصينية الثابتة. في هذا النموذج، تتكون آلية تخزين الغاز من غطاء عائم، مصنوع عادةً من الألياف الزجاجية، يرتفع استجابةً لتوليد الغاز، مما يوفر سعة تخزين أكبر. على الرغم من بناء أكثر من 3 ملايين جهاز حول العالم، إلا أن هذا النظام يصعب تطبيقه عمليًا نظرًا لتركيبه أجزاء متحركة عالية التكلفة (الألياف الزجاجية). [ 1 ]
تايوان
يُعد التصميم التايواني، أو "البلاستيك الأنبوبي"، الأكثر توفيرًا من بين النماذج الثلاثة المذكورة. ونتيجةً لارتفاع تكاليف التركيب وصعوبة استبدال القطع، طُوِّر جهاز هضم مستمر التدفق داخل كيس بلاستيكي لتحقيق: 1) مقاومة أفضل للعوامل الجوية، 2) إنتاج غاز أكثر كفاءة، 3) تصنيع أرخص وأكثر اتساقًا، 4) وقت تركيب أقصر. [ 1 ]
يعتمد مشروعنا على هذا النموذج البلاستيكي الأنبوبي للهضم الحيوي. وسنبني، على وجه التحديد، نظام بيوبولسا، من تصميم شركة سيستيما بيوبولسا [ 19 ].
المكسيك
- حاضِر:
- من بين حوالي 250 مشروعًا للهاضمات الحيوية الصناعية التي موّلتها آلية التنمية النظيفة (إحدى آليات بروتوكول كيوتو ) ، يقع 200 منها في البرازيل والمكسيك. إضافةً إلى ذلك، يقع ما يقرب من 30% من جميع "مشاريع استعادة غازات النفايات" في المكسيك، أي ما يقارب 110 مشاريع، غالبيتها العظمى من مشاريع الهضم اللاهوائي. [ 1 ]
- مستقبل:
- قد لا يكون من الممكن استخدام أنظمة الهضم اللاهوائي في بعض مناطق المكسيك بسبب نقص المياه. [ 20 ] ومع ذلك، بالتزامن مع نظام تجميع مياه الأمطار HSU Chiapas الذي تم تركيبه مؤخرًا في منزل خوان، نتوقع تشغيل نظامنا دون تكلفة إضافية كبيرة للمياه.
المعايير
| معايير | وصف | وزن |
|---|---|---|
| إمكانية المشاركة المجتمعية | يجب أن يكون عبارة عن جهاز هضم حيوي تجريبي مصمم لتثقيف المجتمع. | 10 |
| يكلف | يجب أن يكون هناك إنفاق كافٍ لدعم المشروع ولكن ليس لدرجة إفلاس المجتمع | 9 |
| مستوى الملاءمة | يجب أن يكون المشروع قادرًا على الاندماج في البيئة وجذب انتباه العميل | 9 |
| متانة | يجب أن تتحمل الاستخدام مع عدم تجاوز تكاليف الصيانة السنوية 5-10 دولارات. | 8 |
| الالتزام بمهمة المعهد الدولي لبحوث الأرز | يلبي المعايير التعليمية للمعهد الدولي لبحوث الأرز | 8 |
| مستوى توليد الطاقة | كمية الميثان المنتجة | 7 |
| مستوى إنتاج الأسمدة | كمية المنتج الثانوي للأسمدة المنتجة | 7 |
الميزانية
| مواد | سعر الوحدة (بيزو) | كمية | يكلف |
|---|---|---|---|
| كيس بيوبولسا من البولي بروبيلين عالي الكثافة (3000 لتر) ومجموعة [ 21 ] | 8000 دولار | 1 | 8000 دولار |
| أنبوب PVC مقاس 4 بوصات | 35 دولارًا أمريكيًا/شهرًا | مترين | 70 دولارًا |
| وصلة واي من البولي فينيل كلوريد مقاس 4 بوصات | 25 دولارًا | 2 | 50 دولارًا |
| خرطوم مرن 3/8 بوصة (غاز) | 7 دولارات للمتر | 55 مترًا | 385 دولارًا |
| أسمنت | 115 دولارًا/الحقيبة | 2 | 230 دولارًا |
| سلك الدجاج | 22 دولارًا للمتر | 1 | 22 دولارًا |
| أظافر | 50 دولارًا للكيلو | تم العثور عليها في الموقع | 0 دولار |
| أنبوب PVC مقاس 4 بوصات (لنظام الصرف الصحي) | 46 دولارًا للمتر | 5 أمتار | 232 دولارًا |
| طباعة العلامات التفسيرية | 2 دولار | 6 | 12 دولارًا |
| تغليف العلامات التفسيرية | 16 دولارًا | 12 | 192 دولارًا |
| الغراء (للبولي فينيل كلوريد) | 12.5 دولارًا | 1 | 12.5 دولارًا |
| صفائح التسقيف البلاستيكية المموجة | 360 دولارًا للورقة | 9 | 3240 دولارًا |
| عمود للسقف (خشبي) | 50 دولارًا للمنشور | 6 | 300 دولار |
| دلاء | 15 دولارًا/دلو | 2 | 30 دولارًا |
| العوارض المتقاطعة | 30 دولارًا للشعاع | 3 | 90 دولارًا |
| العوارض | 15 دولارًا للشعاع | 7 | 105 دولارًا |
| الأغطية البلاستيكية | 45 دولارًا/5 أمتار | 2 | 90 دولارًا |
| الطوب | تم العثور عليها في الموقع | 12-18 | 0 دولار |
| موقد الغاز الطبيعي | 210 دولارًا | 1 | 210 دولارًا |
| المجموع | 13270.5 دولارًا | ||
المواد
تعتبر المجارف ضرورية في كل موقع عمل.
من هذه المواد، نشهد بدايات نظامنا الفائض. باستخدام منشار، وقطعة من بلاستيك PVC بطول 4.5 متر، ودلو سعة 20 جالونًا (والذي كان، على نحوٍ مثير للسخرية، يحمل شحم الخنزير قبل إعادة استخدامه كوعاء للبيولوجي)، أنشأنا فتحة على حافة الدلو لاستيعاب بلاستيك PVC الذي سيتدفق منه البيولوجي نحو دلو التصريف الثاني.
كان من الضروري أن يتم استخدام المعول لكسر التربة ذات المحتوى العالي من الطين أثناء حفر الخندق.
لقد استخدمنا الأغطية البلاستيكية لبناء غلاف معزول للخلية الحيوية.
البولي بروبيلين عالي الكثافة هو المادة الأساسية في Biobolsa الفعلية.
حول محيط بيوبولسا، قمنا ببناء حاجز من الطوب اللبن يحتوي على طبقة تقوية من بلاط الطوب.
لقد استخدمنا السواحل لبناء جدارنا المصنوع من الطوب اللبن، أولاً كمحتوى ترابي وثانياً كأساس هيكلي في حد ذاته.
الموقع
بنينا جهازنا الحيوي "سيستيما بيوبولسا" في منزل خوان هيدالغو، في شارع تاباتشولا رقم 55 بمدينة سان كريستوبال دي لاس كاساس. في سان كريستوبال، يتراوح متوسط درجات الحرارة نهارًا بين 19 درجة مئوية (66 درجة فهرنهايت) شتاءً و23 درجة مئوية (73 درجة فهرنهايت) صيفًا. أما درجات الحرارة الصغرى ليلًا فتتراوح بين 5 درجات مئوية (41 درجة فهرنهايت) شتاءً و13 درجة مئوية (55 درجة فهرنهايت) صيفًا. < http://web.archive.org/web/20120518032001/http://innvista.com/culture/travel/mexico/sclc.htm > (11 يوليو/تموز 2010)
إحداثيات المنزل هي: 16° 44' 27.46 شمالاً 92° 37' 39.78 ، على ارتفاع 2154 م.
منزل خوان هيدالغو هو منزل تجريبي، يهدف العقار نفسه إلى أن يكون نموذجًا للحياة الصديقة للبيئة. لديه سبعة خنازير وديك واحد وحديقة صغيرة، ومنزله مصنوع من الطوب اللبن ومواد مُعاد تدويرها. عندما بدأنا العمل في الموقع، واجهتنا العديد من العوائق في موقع جهاز الهضم الحيوي. كان هناك كومتان كبيرتان من روث الخنازير، وخزان مياه أمطار، ومجموعة متنوعة من خردة الخشب.
موقع للهضم الحيوي
تم تنظيف الموقع (حوالي 7م × 3م) وهو جاهز لبدء الحفر.
كان يتم وضع طبقة من نشارة الخشب في حظيرة الخنازير لتسهيل عملية التنظيف ولكن كان لابد من التخلي عن هذه الممارسة لأن جهاز الهضم الحيوي غير قادر على تحليل اللجنين الموجود في نشارة الخشب. (مرجع)![لدى خوان ثلاثة خنازير بالغة، أنثيان وذكر. يُنصح بأن يكون لديه ستة خنازير على الأقل لتوفير ما يكفي من النفايات لوضعها في جهاز الهضم الحيوي. لحسن الحظ، لديه أيضًا جيلٌ قادم، أربعة خنازير صغيرة. بمجرد نموها، سينتج ذلك المزيد من المواد الحيوية[22] والغاز الحيوي بسرعة أكبر.](https://www.appropedia.org/w/images/thumb/6/6c/Juan%27s_Pigs.JPG/120px-Juan%27s_Pigs.JPG)
لدى خوان ثلاثة خنازير بالغة، أنثيان وذكر. يُنصح بأن يكون لديه ستة خنازير على الأقل لتوفير ما يكفي من النفايات لوضعها في جهاز الهضم الحيوي. لحسن الحظ، لديه أيضًا جيلٌ قادم، أربعة خنازير صغيرة. بمجرد نموها، سينتج ذلك المزيد من المواد الحيوية [ 22 ] والغاز الحيوي بسرعة أكبر.
![لدى خوان ثلاثة خنازير بالغة، أنثيان وذكر. يُنصح بأن يكون لديه ستة خنازير على الأقل لتوفير ما يكفي من النفايات لوضعها في جهاز الهضم الحيوي. لحسن الحظ، لديه أيضًا جيلٌ قادم، أربعة خنازير صغيرة. بمجرد نموها، سينتج ذلك المزيد من المواد الحيوية[22] والغاز الحيوي بسرعة أكبر.](/File:Juan%27s_Pigs.JPG)
مجرى النفايات
مجرى النفايات، أو "ريجيسترو"، هو الهيكل الذي تُصرف فيه فضلات الخنازير من حظيرة الخنازير. ولحسن الحظ، كانت حظيرة خنازير خوان تحتوي على فتحة صغيرة في جانب الجدار الخلفي، كانت الخنازير الصغيرة تستخدمها سابقًا للهروب إلى الحديقة. بنينا مجرى النفايات بناءً على تلك الفتحة، مستخدمين الفتحة كمساحة تُكنس من خلالها الفضلات إلى مجرى النفايات. صُنع مجرى النفايات نفسه من الطوب المضغوط والخرسانة. أهم ما يميز مجرى النفايات هو أنبوب PVC بقطر 4 بوصات في طرفه البعيد. من خلال هذا الأنبوب، تنتقل الفضلات بفعل الجاذبية إلى بيوبولسا.
يتم نخل الرمل للحصول على خليط الخرسانة.
طوب مضغوط لقاعدة مجرى النفايات.
يتم وضع سلك الدجاج فوق الطوب المسحوق كقاعدة.
يتم استخدام الخرسانة والطوب المعاد تدويره لبناء الجوانب.
يتم قطع أنبوب PVC لتوصيله بـ Biobolsa.
يتم إدخال الأنبوب وتثبيته بالخرسانة.
يتم تغطية الطوب وإغلاقه بالخرسانة.
يتم توصيل مجرى النفايات إلى Biobolsa.
حفر خندق الهضم الحيوي
تم تحديد أبعاد الخندق بناءً على أبعاد بيوبولسا. بناءً على بيوبولسا مقاس 3، احتجنا إلى خندق بالأبعاد التالية: (عرض ١٤٠ سم × طول ٤٦٠ سم × عمق ٨٠ سم).
كسر الأرض!
هنا حددنا أبعاد الخندق. لاحظوا تجمع المياه في الخندق، وهي مشكلة خففنا من حدتها ببناء نظام تصريف خندق الأنقاض.
يشرف أليكس من المعهد الدولي لبحوث الأرز على بعض الطلاب المتطوعين المجتهدين.
يتم استخدام الدك لتسوية جوانب الحفرة.
مصرف خندق الأنقاض
بنينا نظام تصريف خندق الأنقاض استجابةً لهطول أمطار غزيرة غمرت خندقنا بالمياه. أولاً، حفرنا قناةً أسفل موقع المفاعل الحيوي تنتهي بحفرة. وضعنا أنبوبًا من بلاستيك بي في سي في القناة لتسهيل تصريف المياه. ثم ملأنا كلاً من القناة والحفرة بصخور كبيرة. وأخيرًا، غطينا النظام بالتراب لتبقى الأرض مساحة عمل صالحة.
نرى هنا النقطة النهائية للصرف الصحي، المليئة بالصخور الكبيرة.
يقوم PVC بتوجيه الماء إلى نقطة النهاية.
هنا يبدأ الطلاب في استعادة نظام الصرف الصحي بالتراب
وفي المجمل، امتد النظام على مسافة 5 أمتار.
تجهيز حظيرة الخنازير
تنظيف حظيرة الخنازير ضروري لضمان عدم دخول أي نفايات طعام إلى النظام عند التركيب. أولًا، جمعنا جميع المواد الصلبة الكبيرة في سلسلة من دلاء سعة 5 جالونات؛ وشمل ذلك كلاً من البراز ونفايات الطعام. حرصنا على فصل الاثنين، بحيث يمكن قياس البراز الموجود في حساب معدل التحلل الهرموني. بعد ذلك، بينما كان شخص ما خارج حظيرة الخنازير يرش الأرض برفق بالماء، تم تنظيف الحظيرة من جميع نفايات الطعام. بعد تركيب مجرى النفايات، لاحظنا أن بعض الخنازير الصغيرة كانت تستغل الفتحة للهروب من الحظيرة إلى وحدة الهضم الحيوي نفسها. كانت خطوتنا الأخيرة في تجهيز الحظيرة هي بناء حاجز صغير لإغلاق مدخل مجرى النفايات من الحظيرة.
يتم تنظيف حظيرة الخنازير للتخلص من أي نشارة خشب متبقية.
يتم بعد ذلك جمع المواد الصلبة من نفايات الخنازير في دلاء للقياس.
تم إجراء مسح نهائي لتنظيف حظيرة الخنازير بالكامل وتم دفعها إلى السجل.
من السجل يتم تصريف المياه القذرة إلى دلو.
السقف
لزيادة متانة نظام بيوبولسا، يلزم وجود سقف لحماية النظام من قسوة العوامل الجوية. بالإضافة إلى ذلك، ولأن البكتيريا اللاهوائية داخل النظام تحتاج إلى جو معتدل الحرارة لتحقيق الهضم الحيوي الأمثل، فقد استخدمنا صفائح بلاستيكية شفافة مموجة ليكون نظام السقف أساسًا لتطوير دفيئة منخفضة التقنية لاستيعاب بيوبولسا.
يتم قياس المسافة بين الأعمدة ويتم حفر حفر بعمق متر واحد تقريبًا.
يتم وضع الأعمدة في الفتحات والتحقق من مستواها.
يتم بعد ذلك ملء الحفرة التي يوجد بها العمود بالإسمنت.
تم بناء بقية السقف من قبل خوان.
حاجز بطانية وساحلي
وُضعت طبقة من الجيوتكستايل في الخندق لحماية بيوبولسا من عوامل التجوية الأرضية، بما في ذلك الصخور الصغيرة والأجسام المدببة. ولضمان عدم دخول الحيوانات إلى النظام، بنينا حاجزًا من الأضلاع ، وهي أكياس رمل كبيرة سعة 80 لترًا تُستخدم غالبًا في البناء بالطوب اللبن . ولأننا غطينا هذه الأضلاع بالطوب اللبن، فقد أدى الحاجز وظيفة مزدوجة تتمثل في عزل النظام.
تم نقل الأضلاع من جميع أنحاء الفناء إلى الموقع، وبتقدير يزيد عن 100 رطل لم يكن ذلك إنجازًا صغيرًا!
للحصول على سطح قابل للعمل من أجل مشروع الطوب اللبن التالي، يقوم خوان بضرب الجوانب لتسوية كتل التراب.
نرى هنا بدايات الجدار الساحلي. أسفله، تُثبّت طبقة الجيوتكسيل بإحكام في مكانها.
تركيب Biobolsa
يُعد تركيب بيوبولسا عمليةً بالغة الأهمية تتطلب عنايةً ودقةً وفهمًا عميقًا لتصميم النظام. ولضمان الأداء الأمثل، يجب أن يكون بيوبولسا متمركزًا تمامًا في الخندق، مع استواء أنابيب الإدخال والإخراج. وُضع بيوبولسا مباشرةً على غطاء الجيوتكسيل. ثم ملأناه بالماء لاستبدال الأكسجين وتهيئة بيئة لاهوائية.
رئيس معهد بحوث الأرز الدولي ومصمم Biobolsa أليكس يلصق مادة البولي فينيل كلوريد (PVC) في أنبوب السحب
يشرح أليكس كيفية عمل نظام إطلاق الغاز
منظر لـ Biobolsa مباشرة قبل التثبيت في الموقع
لقد وضعنا هنا Biobolsa في الخندق، وقمنا بمحاذاة مدخلها مع مخرج حظيرة الخنازير
يعمل خوان وأليكس معًا لربط مدخل بولسا بمخرج حظيرة الخنازير
أليكس يربط نظام إطلاق الغاز
هنا نرى مرشح الكبريت - جهاز تنقية الغاز الخاص بنا - لنظام إطلاق الغاز
الخروج البيولوجي والفائض
قررنا بناء نظام تصريف احتياطي لـ "بيول" ليعمل دون الحاجة إلى صيانة دورية. أسفل مخرج "بيول"، حفرنا حفرةً لاستيعاب دلو سعة 20 لترًا. مددنا قناةً بطول 5 أمتار من تلك الحفرة باتجاه الأسفل، وحفرنا حفرةً ثانيةً لدلو التصريف الاحتياطي الثاني.
عزل النظام
لتحسين درجات الحرارة الداخلية داخل بيوبولسا، بنينا دفيئةً لإيوائها. صُنع سقفها من صفائح بلاستيكية مموجة شبه شفافة لاحتجاز حرارة الشمس. مددنا صفائح بلاستيكية من أعمدة السقف لخلق تأثير دفيئة. بتثبيت الصفائح البلاستيكية على الحاجز الساحلي، يحفظ الطوب اللبن الحرارة المحبوسة. ولإغلاق النظام، بنينا جدارًا من الطوب اللبن من الزجاجات المعاد تدويرها يمتد من الجدار الإسمنتي الموجود أصلًا لحظيرة الخنازير.
اللمسات الأخيرة
بما أن نظامنا سيعمل كجهاز تجريبي لتحليل المواد البيولوجية، فقد أردناه أن يكون شاملاً قدر الإمكان. ولتحقيق ذلك، أكملنا نظامنا بتركيب سلسلة من اللافتات الإرشادية لشرح مختلف عمليات نظام Biobolsa. أنشأنا نسختين باللغتين الإسبانية والإنجليزية، وترجمنا الكلمات الرئيسية لكل لافتة إلى إحدى لغات سان كريستوبال الإقليمية لضمان سهولة وصول زوار الموقع. إليكم رابطًا لمستند Word يحتوي على جميع اللافتات.
مستقبل النظام
بما أن خنازيره لا تُنتج الكمية المطلوبة من الفضلات بعد، فقد ذكر خوان أنه يُفكّر في الحصول على مصدر آخر لفضلات الحيوانات من صديق يُربّي الماشية. ومع إضافة 3 كيلوغرامات يوميًا من روث الماشية، سيتمكّن خوان من تعزيز نشاط البكتيريا اللاهوائية في نظامه "سيستيما بيوبولسا" وتقليل استهلاكه من المغذيات بشكل ملحوظ. ومن الخطط المُثيرة للاهتمام أيضًا استخدام المياه المُحصودة من نظام تجميع مياه الأمطار المُنشأ حديثًا في جامعة ولاية تشياباس لزراعة حديقة خريفية، سيتم تخصيبها بمادة "بيول" من جهاز الهضم الحيوي.
الاختبار
زمن الاحتفاظ الهيدروليكي ( HRT ) = إجمالي حجم السائل للنظام (لتر) / المدخلات اليومية من خليط الماء والنفايات (لتر/يوم)
توضح هذه المعادلة مقدار الوقت الذي ستبقى فيه المادة (النفايات السائلة) داخل نظام الهضم الحيوي قبل خروجها كـ Biol، [ 22 ] ومع ذلك، بسبب الترسيب، لن تتمتع جميع المواد بنفس وقت الهضم الحيوي.
لحساب معدل التحلل الحراري، قمنا بقياس كمية الفضلات التي أنتجتها خنازير خوان خلال ٢٤ ساعة. معدل التحلل الحراري لدينا، بناءً على ثلاث مجموعات منفصلة، هو:
- الحجم الإجمالي للنظام = 3000 لتر (لتر)
- المدخلات اليومية من خليط المياه والنفايات السائلة = 2 لتر من النفايات السائلة/يوم + 12 لتر من المياه/يوم = 14 لتر/يوم
- شهر واحد = 30.5 يومًا
3000 لتر / 14 لتر/يوم = 214.3 يومًا، أو 7 أشهر
تشير هذه القيمة إلى أن النظام سيحتاج إلى 7 أشهر لإكمال عملية الهضم الحيوي، مع استهلاك يومي قدره لترين من الفضلات. وكما ذكرنا سابقًا، الخنازير المعنية هي 3 خنازير بالغة و4 خنازير صغيرة. ومع نمو الخنازير الأربعة الصغيرة، من المؤكد أن الاستهلاك اليومي للفضلات سيتبع ذلك. ومع ذلك، من المتوقع أن ينخفض معدل الهضم الحيوي مع مرور الوقت.
في الوضع الأمثل، يُنتج مصنع الخنازير 3 كجم من النفايات يوميًا. في ظل هذه الظروف، يُمكننا حساب معدل الاستهلاك.
الاستهلاك = (تكلفة النظام) / ((الطاقة المنتجة/السنة) + (السماد/السنة) + (الانبعاثات المخفضة/السنة) + (الفوائد الصحية) + (جودة الحياة))
وتوضح هذه المعادلة مقدار الوقت الذي ستستغرقه بيوبولسا لسداد استثمارها الأولي (باستثناء تكلفة البنية الأساسية) نتيجة للطاقة المنتجة (التي تحل محل تكلفة مصادر الوقود الأخرى)، وخفض الانبعاثات (والتي يمكن ترجمتها مالياً بسبب معادلات سوق الكربون)، والأسمدة المنتجة (التي تحل محل تكلفة الأسمدة) إلى جانب الفوائد غير القابلة للقياس لتحسين الصحة ونوعية الحياة.
بالنسبة لنظام Biobolsa في منزل خوان، قمنا بحساب:
800 دولار أمريكي / ((300 دولار أمريكي/السنة) + (300 دولار أمريكي/السنة) + (40 دولار أمريكي/السنة) + (الفوائد الصحية) + (جودة الحياة)) = 1.25 سنة*.
- لا تشمل هذه القيمة قيمة الفوائد الصحية أو جودة الحياة، وهما عاملان اقتصاديان غير مباشرين يصعب قياسهما كميًا. ومع ذلك، تشير هذه القيمة إلى أنه بمجرد وصول النظام إلى الهضم الحيوي الأمثل، سيُسدد استثماره الأولي بعد 1.25 سنة من العمل بكامل طاقته.
فيديو
المراجع
- ↑انتقل إلى الأعلى:1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Eaton, AB (2009) "دور المفاعلات الحيوية الصغيرة الحجم في خط الأساس للهندسة والصحة وتغير المناخ في المكسيك" أطروحة الماجستير، هندسة الموارد البيئية بجامعة ولاية هونولولو.
- ↑ http://www.irrimexico.org
- ↑ "38% of pig farms dispose of their wastewaters without any treatment directly into the nation's water bodies, which in turn has a severe impact on the environment" Victoria-Almeida, et al. "Sustainable Management of Effluent from Small Pigery Farms in Mexico" Instituo de Ingenieria, Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Cd Universitaria 04510 D.F., Mexico.
- ↑ Jump up to: 4.0 4.1 Mackie et al "Biological Identification and Biological Origin of Key Odor Components in Livestock Waste" J Anim Sci 1998. 76:1331-1342. http://web.archive.org/web/20060215040553/http://www.animal-science.org:80/cgi/reprint/76/5/1331
- ↑ Guan, Tat Yee and Holley, Richard A. "Pathogen Survival in Swine Manure Environments and Transmission of Human Enteric Illness" Dept. of Food Science, Faculty of Food and Agricultural Science, University of Manitoba, Winnepeg, Manitoba R3T 2NT Canada.
- ↑ To convert a known mass of methane to the universal CO2 equivalent (tonnes CO2e) global warming potential, multiply the methane mass by 21 (UNFCCC, 2008). Eaton, A.B. (2009) "The Role of Small-Scale Biodigesters in the Energy, Health and Climate Change Baseline in Mexico" Masters Thesis, HSU Environmental Resource Engineering.
- ↑ "One in four households use fuel wood for either all or part of their energy for cooking" [Masera O. 2005. From Cookstoves to Cooking Systems: The Integrated Program on Sustainable Household Energy Use in Mexico. Energy for Sustainable Development 9, no. 1: 25-36.]
- ↑ "Visible improvement in rural hygiene: Biogas contributes positively to rural health conditions. Biogas plants lower the incidence of respiratory diseases. Diseases like asthma, lung problems, and eye infections have considerably decreased in the same area when compared to the pre-biogas plant times. Biogas plants also kill pathogens like cholera, dysentery, typhoid, and paratyphoid." Economy Watch (2010) (July 11, 2010)
- ↑ "One in four households use fuel wood for either all or part of their energy for cooking (Masera, 2005). The remaining energy needs throughout the country are met largely with Liquid Petroleum (LP) gas and electricity at a large economic burden for much of the low_income rural population."[Eaton, A.B. (2009) "The Role of Small-Scale Biodigesters in the Engery, Health and Climate Change Baseline in Mexico" Masters Thesis, HSU Environmental Resource Engineering.]
- ↑ "Before a biogas plant is built or a biogas program is implemented, a techno-economic assessment should be made. For this, two sets of cost-benefit analyses have to be carried out: · The macro-economic analysis (economic analysis) which compares the costs of a biogas program and the benefits for the country or the society. · The micro-economic analysis (financial analysis) which judges the profitability of a biogas unit from the point of view of the user. In judging the economic viability of biogas programs and units the objectives of each decision-maker are of importance. Biogas programs (macro-level) and biogas units (microlevel) can serve the following purposes: · the production of energy at low cost (mainly micro-level); · a crop increase in agriculture by the production of bio-fertilizer (micro-level); · the improvement of sanitation and hygiene (micro and macro level); · the conservation of tree and forest reserves and a reduction in soil erosion (mainly macro-level); · an improvement in the conditions of members of poorer levels of the population (mainly macro-level); · a saving in foreign exchange (macro-level); · provision of skills enhancement and employment for rural areas (macro-level)."[Habermehl Stefan, Kossmann Werner, Pönitz Uta, Biogas Digest:Volume III Biogas - Costs and Benefits and Biogas – Programme Implementation <www.gtz.co.za/de/dokumente/en-biogas-volume3.pdf>] (July 11, 2010)
- ↑ Taylor, John Poe, Removal of Hydrogen Sulfide from Biogas, August 2003.
- ↑ http://sistemabiobolsa.com/
- ↑ "Animal manure is a valuable fertilizer as well, conferring inputs to the soil over and above the simple chemical nutrients of N, P and K. As an input into the crop cultivation systems, manure continues to be the link between crop and animal production throughout the developing world." Rodríguez et al. "Integrated farming systems for efficient use of local resources" University of Tropical Agriculture-UTA, Finca Ecológica, College of Agriculture and Forestry,Thu Duc, Ho Chi Minh, Vietnam
- ↑ "The biomass yield, and content of moisture and crude protein, of Chinese cabbage was highest when fertilized with biodigester effluent and lowest when fresh residual solids from manure were used." Thy, San and Buntha, Pheng "Evaluation of fertilizer of fresh solid manure, composted manure or biodigester effluent for growing Chinese cabbage (Brassica pekinensis)" Center for Livestock and Agriculture Development (UTA-Cambodia), POB 2423, Phnom Penh 3, Cambodia
- ↑ إنغام وآخرون. "تلوث الخضراوات المزروعة في تربة مخصبة بروث الأبقار غير المخمر: دراسات على نطاق الحديقة" قسم علوم الأغذية، ١ محطة هانكوك للأبحاث الزراعية، ٢ محطة لانكستر للأبحاث الزراعية، ٣ محطة ويست ماديسون للأبحاث الزراعية، جامعة ويسكونسن - ماديسون، ماديسون، ويسكونسن (تاريخ الاستلام: ٥ مارس ٢٠٠٤ / تاريخ القبول: ١ يوليو ٢٠٠٤)
- ↑ "الكائنات الدقيقة التي تعيش في درجات حرارة تتراوح بين 40 و80 درجة مئوية تُعتبر "مُحبة للحرارة"، وتلك التي تعيش في درجات حرارة تتراوح بين 10 و47 درجة مئوية تُعتبر "مُحبة للحرارة المتوسطة". روز، أ.هـ، وويلكينسون، ج.ف. (1979) "التطورات في فسيولوجيا الميكروبات"، المجلد 19، الطبعة الأولى، نيويورك، نيويورك.
- ↑ آن، جيه إتش، وفورستر، سي إف (٢٠٠٢). تأثير تغيرات درجة الحرارة على أداء المرشحات اللاهوائية المحبة للحرارة والدافئة التي تعالج مياه الصرف الصحي لمصنع ورق مُحاكي. كيمياء العمليات الحيوية، ٣٧. ص ٥٨٩-٥٩٤. ISSN ٠٠٣٢-٩٥٩٢
- ↑ ترجمة مايكل كوك، تحرير: أريان فان بورين "دليل الغاز الحيوي الصيني"، منشور بواسطة: منشورات التكنولوجيا المتوسطة المحدودة، لندن WC2E 8HN، المملكة المتحدة، 1979
- ↑ http://sistemabiobolsa.com/
- ↑ Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (2008) "إدارة النفايات الحيوانية وانبعاثات الميثان" عرض تم إعداده لطرح الميثان في الأسواق. &lt; http://www.methanetomarkets.org/documents/ag_cap_mexico.pdf&gt ;
- ↑ يتضمن نظام IRRI Biobolsa: نظام منظم الغاز مع فلتر الكبريت، خرطوم للاتصال بنظام Biobolsa والصمام، وكيس خزان الغاز الحيوي وشبكة بلاستيكية لتعليق الكيس من السقف، وبطانية بلاستيكية من مادة PET المعاد تدويرها لحماية Biobolsa، ومجموعة إصلاح لـ Biobolsa ودليل الاستخدام والصيانة للنظام بأكمله. < http://sistemabiobolsa.com/ > دليل التثبيت.
- ↑انتقل إلى الأعلى:22.0 22.1 بيول، سماد سائل غني بالنيتروجين، هو المنتج النهائي لمياه الصرف الداخلة إلى نظام بيوبولسا. المعهد الدولي لبحوث الأرز "عرض تقديمي_FIRA_lite.pfd"