سماد نشارة الخشب compost of wood

سماد عضوي من نشارة الخشب compost of wood

نشاره الخشب كما هو معروف هى فواقد تجهيز الالواح الخشبيه على اختلاف انواعها بالماكينات وقد تكون هذه النواتج دقيقه الحجم وهى الناتجه عن عمل المنشار وتسمى احيانا تراب المنشار وقد تكون اكبر وهى الناتج عن الات التنعيم وضبط السمك ( التخانه ) وليس هناك من استعمال لهذه الفواقد او المخلفات الافى بعض الامور الثانويه كرشها فى المحلات للمساعده فى كنسها او تلوينها وفرشها فى الطرقات والافراح والاحتفالات كنوع من انواع الزينه ومصيرها فى كل الاحوال صناديق القمامه

وهناك من يستعملها كفرشه فى مزارع الدواجن ولعل هذا استعمال اقرب للصحه لان تغير الفرشه القديمه المحمله بزرق الطيور يجعلها ماده سماديه ذات قيمه لاباس بها عند اضافتها للارض وقد اجريت بحوث كثيره على قيمه استعمال نشاره الخشب كفرشه للدواجن من الناحيه السماديه وماتحتويه كومات السماد الناتجه بهذه الطريقه من مواد وعناصر ذات طبيعه مفيده للارض ودرست بناء على ذلك افضل المعدلات المضافه والوقت الملائم لاضافتها للارض

الا ان استعمال النشاره بهذه الكيفيه يواجهه بمسالتين

اولهما : ان نشاره الخشب التى فى كومه سماد مخلفات الدواجن هذه لم تاخذ الوقت الكافى لتحللها بما يفيد الارض والنبات

ثانيهما : ان استعمال النشاره كفرشه فى مزارع الدواجن استعمال محدود لانه ليست كل مزرعه دواجن تستعمل فرشه من نشاره الخشب فمنها مايستعمل التراب او الجير او التبن وحتى لو استعملت كل المزارع النشاره فلن تستنفذ كل كميات النشاره المتخلفه من صناعه الخشب او كميات النشاره الناتجه من المصانع وتجهيز الخشب

من هنا فقد رؤى ان تقام كومات سماديه كامله بنظام الكمر لانتاج سماد عضوى مكمور كامل التحلل به عناصر قابله للافاده بها خلال نفس الموسم الزراعى الذى تضاف فيه

وقد قامت عده محاولات بحثيه لكمروتخصيب نشاره الخشب واستعملت بنجاح فى الاراضى الجيريه حديثه الاستصلاح لما لها من اهميه كبيره فى التوسع الزراعى الافقى واضافه مساحات لا باس بها للمساحه المنزرعه وان كان يعيبها فقرها فى محتواها العضوى وضعف مقدرتها الذاتيه على الامداد الكافى بالعناصر الغذائيه فى صوره ميسره لتغذيه النبات من ناحيه اخرى فان اغلب القائمين على هذه المزارع قد اتجه الى الزراعه العضويه او على الاقل اعتمد على الاضافات العضويه بدرجه كبيره مما يستلزم تموينها بكميات من السماد العضوى الناضج تزيد عن كميه المخلفات التى تنتج منها

وقبل ان نستطرد فى عرض هذا الموضوع لابد ان ننوه الى ان استعمال نشاره الخشب بعد كمرها كسماد عضوى هو اتجاه غير تقليدى وسوف نجد تخوفا من المزارعين من الاقدام عليه ولابد ان ننوه ايضا الى ان عمليه تحويل النشاره الى سماد عضوى ناضج ليست بالسهوله او السرعه المتوقعه فى اعداد الكومات من مواد اخرى سهله التحلل

ومن ثم يجب ان تعد هذه الكومات تحت اشراف خبره ارشاديه قادره على عمل كومه سماديه صحيحه ثم استعمالها استعمالا يحقق اعلا كفاءه لهذا السماد

تركيب نشاره الخشب

هى مواد شديده الاندماج تتكون من وحدات سليلوزيه ليفيه مغلظه الجدار باللجنين ضيقه التجاويف وتمتلئ هذه التجاويف بمواد مختلفه كالراتنج والتانين ومع شده التغلظ تفقد الوصلات بين خلايا الخشب التى تسمى بالتيلوزات حيويتها كما تترسب احيانا مواد معدنيه مختلفه تؤدى لانسداد الاوعيه الخشبيه لتصبح كتله مندمجه كما سبق ان اوضحنا

وفيما يلى بيان بتحليل عينه من نشاره الخشب قبل كمرها فى كومه قام بتحليلها واعدادها معهد بحوث الاراضى والمياه والبيئه – مركز البحوث الزراعيه والقيم المعطاة نسبا مئويه

فالماده الجافه 83.18 % و-الماده العضويه 82.16 % من الماده الجافه والنيتروجين الكلى .19 % من الماده الجافه وليس به اى نيتروجين معدنى ونسبه الكربون للنيتروجين به 80 – 250 :1

ويتم عمل كومه بنفس المواصفات السابق بياناتها باستخدام طن واحد من نشاره الخشب الناعمه  تبادلت طبقاتها مع طن واحد من الروث الطازج لحظيره  مواشى مجاوره مع اضافه مخلوط منشط من كبريتات الامونيوم 20% ن و سوبر فوسفات الكالسيوم 15% فو 2 ا5 ك منها بمقدار 50 كجم محسوبه على اساس توصيل نسبه ك/ ن الى 30/ 1 وكانت كل طبقه ترطب بحوالى 70% من سعتها المائيه العظمى مكونه كومه من 9 طبقات بعرض 2م وطول 3.5 م وارتفاع نحو متر وقد تمت تغطيتها تغطيه خفيفه ببعض شرائح البلاستيك لمنع تطاير النشاره او فقد رطوبتها او حرارتها وكانت الكومه تقلب من الداخل للخارج ومن اعلى لاسفل مره كل 3 اسابيع مع اعاده ضبط الترطيب حيث زادت سعتها المائيه بمرور الوقت وكانت تؤخذ عينات شهريا لتحليلها والتعرف على مدى ماوصلت اليه من تحلل وبنهايه الشهر الرابع من نتيجه التحليل المبين فيما يلى تم قبولها ككومه ناضجه تصلح الارض

الماده الجافه 52.18 % من الكميه الكليه للعينه و الماده العضويه والنيتروجين الكلى والنيتروجين المعدنى كانت على الترتيب 57.82 % - 1.32 % - 328 جزء فى المليون من الماده الجافه ووصل رقم الحموضه بها الى 7.64 اى قريبا من التعادل

وقد اضيفت كميات من هذه الكومه لارض جيريه معده لزراعتها خضرا (كوسه يتبعها بنجر المائده ) بمعدل 2 او 4 اطنان/ فدان اى ما يعادل 50 .100 كجم نترات نشادر جيرى واخرى مزروعه بمحاصيل حقليه (بنجر سكر يتبعه دره شاميه )بمعدل 8.4 طن / فدان اى ما يعادل 100-200 كجم نترات نشادر وقد خلطت الماده بتراب الحوض الذى كانت مساحته 6*3.5 م  خلطا عميقا جيدا قبل اقامه الخطوط التى تمت عليها الزراعه فى كلتا الحالتين وكان الرى غمرا واستغرقت تجربه الخضر نحو 6 شهور بينما استغرفت الاخرى 10 شهور

واعطت النتائج مؤشرا معنويا لمدى استفاده الارض من هذه الاضافات وزياده المحاصيل سواء التاليه مباشره للاضافه او المستفيده من التاثير المتبقى للسماد بالارض زياده معنويه عن القطع التى لم يضف لها سمادعضوى او تلك التى سمدت بالسماد البلدى للمقارنه كما تعاظمت هذه الزياده مع مضاعفه معدل الاضافه ٍ

وتتجه الدراسات الان لتقليص مده نضج الكومه التى تدخل النشاره فى تكوينها باستخدام سلالات من الميكروبات المحلله للسيليلوز عاليه النشاط

نستفيد من تلك العجاله انه لاداعى ابدا للتهيب من الاقدام على مصادر وطرق غير تقليديه لانتاج السماد العضوى على الانتسرع فىالتنفيذ بدون اجراء الدراسات الكافيه ووضع الضوابط اللازمه للوصول لافضل منتج يعطى اعلى كفاءه

كان اول من نفذ فكره كمر المواد العضويه لتهيئتها للتحلل الحيوى (الميكروبى ) لتكون سماد عضوى ذو مواصفات مطلوبه هو شركه انجليزيه اخذت اسمها من اوائل حروفها (ادكو) اى شركه التطوير الزراعى سنه 1921 وقد احتكرت هذه الطريقه وسجلتها فى بلاد كثيره ومنها مصر

ثم بعد ذلك استنبطت طرق اخرى مثل طريقه (كرانتز ) بالمانيا فى الثلاثينات من القرن العشرين وطريقه (اندرو) بالهند فى الخمسينات

وقد قام قسم الكمياء بوزاره الزراعه فى مصر بابحاث عديده على طريقه ادكو طورتها وعدلتها ونشر هذا التعديل بالعجاله رقم 73 لقسم الكمياء بوزاره الزراعه سنه 1950 وقامت مجموعه شركات عبود باشا بعمل اكبر مصنع لتحويل القمامه فى مصر سنه 1951

كانت الاسمده المعدنيه متداوله منذ اربعينات القرن الماضى ثم واجهت ارتفاعا حادا فى الطلب عليها بمرور الوقت  حتى كانت فلا الستينات من القرن الماضى هى الوسيله الغالبه وربما الوحيده فى اعطاء النبات حاجته من الغذاء مع الاسراف الشديد فى استعمالها لتوافرها باسعار رخيصه مدعمه مما ادى لظهور اثار جانبيه سيئه على الارض وصفات المحاصيل وصحه الانسان والحيوان مما شجع التوجه على ترشيد هذه الكميات الجزافيه والاستعاضه عنها بالاسمده العضويه الطبيعيه منها والمصنعه

ومع ثمانيات القرن الماضى كانت الدعوه نحو احلال الاسمده العضويه قد وضحت لدى المزارعين كفكره مقنعه لكن تنفيذها كان يتطلب الخبره خاصه فى اعداد الكومات وتحويلها الى سماد عضوى بمواصفات جيده مما حدا معهد بحوث الاراضى والمياه منذ ذلك الوقت وحتى الان للقيام بمهمه ارشاديه اثمرت عن فوائد لا باس بها

الماده العضويه وخصوبه التربه الزراعيه

تلعب الماده العضويه دور هام فى حل مشاكل الاراضى حيث تكون جزءا هاما من مركب الامتصاص الذى يحتفظ بالعناصر الغذائيه فى متناول النبات وفى نفس الوقت تعتبر الماده العضويه مصدرا هاما للطاقه اللازمه لمعظم كائنات التربه وبتحلل الماده العضويه تنفرد مكوناتها من العناصر الغذائيه حيث يستفيد منها النبات كما تنفرد الاحماض العضويه التى تساعد فى زياده الاستفاده من بعض العناصر غير الميسره للنبات كالفسفور والحديد

ولقد وجد ان اضافه الماده العضويه للاراضى الرمليه تؤدى الى زياده تماسك الارض وزياده قدرتها على الاحتفاظ بالماء مع رفع خصوبتها وزياده مقدرتها على امداد المحاصيل المزروعه باحتياجتها من العناصر الغذائيه كما تقوم الماده العضويه بدور هام فى التغلب على مشاكل التربه الجيريه حيث تؤدى اضافتها الى تحسين خواصها الطبيعيه

ويؤدى اضافه الاسمده العضويه للتربه الى تحقيق

1-      امداد التربه بالعناصر الكبرى والصغرى

تحتوى الماده العضويه على النيتروجين والفسفور والبوتاسيوم فى صورتها الميسره للنبات والبطيئه الانحلال وتظل مستمره على مدى عمر النبات وقد يمتد اثرها للمحصول التالى كما تحتوى الماده العضويه على العناصر الصغرى مثل الحديد والمنجنيز والنحاس والزنك والمولبدنيم والبورون وغيرها ويتم انطلاق العناصر من الاسمده العضويه بكميات تتلائم مع احتياجات النبات نتيجه النشاط الميكروبى بالتربه وتحلل الماده العضويه

2-      تحسين بناء التربه وحفظ الرطوبه

اثناء انحلال الاسمده العضويه فى التربه وتكوين الدبال فانه يؤدى الى تكوين مركبات معقده من الطين والدبال مما يساعد على تحبب الاراضى المندمجه وزياده تهويتها وكذلك تماسك الاراضى المفككه وزياده قدرتها على حفظ الماء

3-      اثراء التربه بالكائنات الحيه الدقيقه المفيده

تؤدى اضافه الاسمده العضويه للتربه الى اثرائها بملايين من البكتريا والفطريات الهوائيه التى لها دور كبير فى تثبيت نيتروجين الهواء الجوى وعمليات التازت وكذلك انطلاق الفوسفور والبوتاسيوم هذا الى جانب انها تقوم بالمساعده فى تحلل المواد العضويه وانطلاق العناصر الغذائيه

4-      دور المضادات الحيويه فى تطهير التربه

نتيجه لنشاط الكائنات الحيه الدقيقه اثناء تحلل الاسمده العضويه فانه يتكون الاف من المضادات الحيويه والانزيمات والفيتامينات ومنشطات النمو الطبيعيه التى تصل الى التربه وتساعد فى نمو النباتات بصوره جيده  وقويه هذا الى جانب ان هذه المضادات الحيويه يكون لها دور ايجابى فى القضاء على الفطريات والبكتريا الممرضه الموجوده فى التربه مما يحسن من حاله النبات ونموها

5-      التخلص من المواد السامه فى التربه

تعمل الاسمده العضويه فى التربه على جلب العناصر الثقيله مثل الرصاص والكادميوم عن طريق تكوين رابطه مع معقد الدبال مما يجعلها غير قابله للامتصاص بواسطه جذور النبات

العوامل المؤثره فى انتاج السماد العضوى (الكمبوست )

 انتاج السماد العضوى (الكمبوست)من المخلفات الزراعيه مثل مخلفات المحاصيل والخضر والفاكهه وتقليم الاشجار وغيرها من مخلفات الماشيه والدواجن هى عمليه تحلل بيولوجى بفعل الميكروبات السائده بالكومه السماديه ، وعلى الانسان ان يوفر لهذه الميكروبات الظروف المثاليه حتى تستطيع القيام بدورها على الوجه الاكمل .

وهناك العديد من العوامل التى يجب مراعتها للحصول على منتج جيد من حيث ارتفاع محتواه من الماده العضويه والعناصر السماديه ولا يسبب تلوثا للبيئه او اضرارا للانسان والحيوان والنبات وهى :

1-      تقطيع المخلفات : تؤدى عمليه تكسير وتقطيع وطحن المخلفات الى  زياده  عمليه التحلل وذلك نتيجه زياده السطح المعرض للكائنات الحيه المحلله للمخلفات كما تساعد على زياده معدل التهويه وحفظ الرطوبه بالاضافه الى سهوله نقل وتقليب مكموره السماد العضوى

2-      نسبه الكربون الى النيتروجين فى المخلفات العضويه (ك/ ن ): المقصود بنسبه ك/ ن  هى محتوى المخلفات الزراعيه المطلوب تحويلها الى سماد عضوى من عنصرى الكربون والنيتروجين وهذه النسبه تتراوح بين 1:5 الى 1:500 تبعا لنوع المحصول واحسن نسبه يمكن للميكروبات ان تنمو جيدا عندها بكومه  السماد العضوى هى ماتدور حول 12(ك) : 1(ن) ولذلك يجب ان تضاف مصادر اخرى للكومه السماديه لتعديل تركيبها الكميائى وحتى يمكن للميكروبات ان تقوم بتحليل المواد العضويه المعقده الى مواد بسيطه وفى وقت قصير نسبيا

3-      الحراره : خلال تحلل المخلفات العضويه لانتاج الكمبوست تنطلق الحراره التى تؤدى الى رفع درجه حراره الكومه كما ان المواد الخام التى يصنع منها الكمبوست لها قدره عاليه على الاحتفاظ بالحراره ويجب العمل على الاحتفاظ بالحراه والعمل على عدم فقدها الى الوسط الخارجى باتباع نظام  انتاج الكمبوست المقفول فى فصل الشتاء بتغطيه الكومات واتباع نظام الكمبوست  المفتوح فى فصل الصيف حتى لاترتفع درجه الحراره عن الحدود المسموح بها فلا يحدث فقد للعناصر السماديه او احتراق ذاتى للكومه حيث تصل درجه الحراره بالكومات السماديه مابين 60-80 مما يؤدى الى هلاك الميكروبات المرضيه والتى لا تتحمل درجات الحراره العاليه وبالتالى فان الكمبوست الناتج يكون خاليا من الميكروبات المرضيه والطفيليات ومامونه صحيا

4-      التهويه : انتاج الكمبوست يتم تحت الظروف الهوائيه وبالتالى فان توفر الاكسجين شرط اساسى للميكروبات القائمه بالتحليل

5-      الرطوبه : انخفاض الرطوبه يؤدى الى تثبيط نمو الميكروبات وزياده نمو الفطريات فوق سطح الكومه وليس داخلها وبالتالى يحدث فقد للمركبات الناتجه من التحلل كما ان ارتفاع الرطوبه يؤدى الى ملء الفراغات البينيه لحبيبات الكومه وبالتالى منع دخول الاكسجين وظهور التفاعل اللاهوائى ونسبه الرطوبه النموذجيه بالكومه السماديه مابين 50 -60 %

خطوات انتاج السماد العضوى (الكمبوست ) من المخلفات الزراعيه

1-      يعد مكان الكومه فى مكان مستو يدك جيدا وتعمل حوله مجرى للاحتفاظ بالرشح الذى يعاد رشه على الكومه ويجب ان تتناسب المساحه مع كميه المخلفات وانسبها مساحه عرضها مترانوطولها 3 امتار لكل طن مخلفات نباتيه

2-      تطحن المخلفات النباتيه الى اجزاء صغيره لزياده مساحه سطحها وزياده فعاليه الميكروبات عليها ويفضل ان تكون ناعمه لزياده  كفاءهميكروبات التحليل واختصار الفتره  الزمنيه لنضج الكومه

3-      يجهز السماد البلدى او الروث او سماد الكمبوست ناتج من كومه سابقه او سماد البيوجاز لاضافته مع المخلفات المطحونه فى طبقات تبادليه

4-      فى بعض الحالات تستخدم المنشطات الكيمائيه والبيولوجيه اثناء بناء الكومه مع السماد البلدى او بدونه وقد يكتفى بالسماد البلدى وهذه المنشطات تضاف حسب طبيعه المخلف النباتى وامكانيه توافرها:

أ‌-        المنشط الازوتى : سلفات نشادر بمعدل 15-35 كجم / طن

ب‌-    المنشط الفوسفاتى : سوبر فوسفات الكالسيوم بمعدل 3-7 كجم/ طن

ت‌-    المنشط البيولوجى : عباره عن بيئات ميكروبيه سائله سائله او صلبه يتم تحضيرها بالمعامل المتخصصه تحتوى على سلالات بكتريه وفطريه واكتينوميستات وحماه تضاف اثناء بناء الكومه  ويمكن اضافه بيئات ميكروبيه اخرى فى نهايه نضج الكومه مثل ميكروبات تثبيت الازوت الجوى  لاتكافليا وميكروبات تيسير الفوسفات لاثراء السماد الناتج حيويا

5-      تبنى الكومه السماديه فى طبقات متتاليه حيث تكون الطبقه الاولى كما يلى

أ‌-        تفرش عشر كميه المخلفات النباتيه

ب‌-    تفرش عشر كميه السماد البلدى المتح وكلما كانت كميه السماد البلدى  اكبر كان هذا افضل

ت‌-    اضافه عشر كميه المنشطات الكيمائيه اذا استخدمت

ث‌-    اضافه عشر كميه المنشطات البيولوجيه اذا استخدمت من الطبقه الثانيه الى الطبقه العاشره يكرر ماسبق  بالطبقه الاولى ثم تغطى الطبقه الاخيره بطبقه سمكها 5سم من السماد البلدى او التربه للحفاظ على الرطوبه من الفقد وبالتالى الحفاظ على الحراره كامنه بالكومه

6-      ترش الكومه دوريا عند انخفاض نسبه الرطوبه عن 60% ويتاكد من ذلك باخد عينه من الكومه على عمق 20 سم وتضغط باليد فاذا رطبت اليد يكون ذلك مؤشرا على ملائمه الرطوبه اى لايكون السماد جافا او مشبعا بالماء وفى حاله انخفاض الرطوبه ترش الكومه من السطح والجوانب

7-      ارتفاع درجه الحراره مؤشر على استمرار تحلل الكومه وتقاس الحراره باجهزه خاصه او جس الكومه باليد للتاكد من ارتفاع درجه الحراره والتى مابين 60-80 درجه مئويه

8-      تقلب الكومه مره كل شهر باستخدام جرار رافع او بالعمال ويكون التقليب جيدا بحيث ينتقل محيطها الى وسطها واعلاها الى اسفلها ويتم رش المياه لضبط الرطوبه مع التقليب

9-      تمتد فتره نضج الكومه الى 3-4 شهور الا ان استخدام المنشطات البيولوجيه يؤدى الى اختصار هذه الفتره نسبيا وسرعه انضاج السماد

مظاهر نضج السماد العضوى

1-      فى حاله توفر الرطوبه المثلى فان حراره المكمورات تبدا فى الانخفاض الى حوالى 40-50 درجه مئويه

2-      تحول لون المواد المتحلله الى اللون البنى الداكن بعد ان كانت ذهبيه اللون

3-      ظهور رائحه مقبوله مثل الرائحه التى عاده تظهر من التربه الجافه عند رشها بالماء

4-      اختفاء رائحه الامونيا وذلك لتحولها الى نترات

وفى هذه الحاله فان وزن المتر المكعب من السماد العضوى يصل الى 350-500 كيلو جراما وتصل نسبه النيتروجين الى  0.8 – 1.6 % وتصل نسبه الماده العضويه الى 30 -55% بينما تحتوى على الفوسفور والبوتاسيوم بنسب تتراوح  ما بين 0.4 – 1% - 1.2%  على الترتيب وتكون الرطوبه حوالى 30 -40 %

Capsules of wood for energy كبسولة الخشب للوقود

إنتاج كبسولات الوقود

لانتاج الكبسولات بشكل اقتصادي قدر الامكان و بطريقة صديقة للبيئة فإن اختيار موقع إنتاج الكبسولات مهم جداً, بالاضافة للمادة الخام الرخيصة الثمن يفضل أن يكون موقع الانتاج قريباً من معمل نشارة الخشب.

يبين الشكل مخطط جريان قطعة من الخشب و العمليات التي نقوم بها لانتاج الكبسولات.

_ يجب ان تخزن المادة الخام بشكل صحيح لتجنب نمو العفن و التحلل اللاهوائي الذي يؤدي الى الانبعاثات الميتانية.

_ أول خطوة هي التجفيف لتخفيف الرطوبة من النشارة من 50-55% الى 8-12% و هذا يتطلب الكثير من الطاقة. و يؤدي كذلك الى انبعاث اكاسيد الكربون و غيرها.

_ ثم تخلط نشارة الخشب المجففة مع الزوائد الخشبية الجافة ( كالتي تنتج عندما يحف النجار قطع الخشب), ثم يطحن الخليط .

_ بعد الطحن تتشكل عجينة يتم ضغطها حيث تُدخل الى ضاغط و تعصر عبر ثقوب بالقياس المطلوب ( عادةً بقطر 6mm و أحياناً 8mm أو أكبر ).

الضغط يسبب ارتفاع في درجة الحرارة اكثر من 100 درجة مئوية.

_ تقطع الكريات بواسطة سكين او قاطع اوتوماتيكي.

_ بعد ذلك تترك الكريات لتبرد.

_ ثم تُغربل و تصبح جاهزة للاستخدام من قبل المستهلك.

8- تخزين الكبسولات:

إما أن يتم تخزينها بالقرب من غرفة الاحتراق ضمن دهليز أو ضمن مخزن معزول عن العوامل الجوية الخارجية أو مطمور بالأرض بحيث يتم نقلها بشكل أوتوماتيكي إلى غرفة الاحتراق.

9- مواصفات الكبسولات:

_ الكبسولات التي تتناسب مع الاستخدامات الشائعة لها المواصفات :

(DIN 51731 or Ö-Norm M-7135)

و رطوبة أقل من 10% و لها كثافة معينة ( بحدود 1 ton/ m3 , لذلك فهي لا تطفو عند وضعها بالماء) و لها قوة بنيوية جيدة و تحوي القليل من الغبار و الرماد. و بما أن ألياف الخشب تتحطم بمطرقة الطحن لذا من المفترض ان لا يوجد فرق بين الكبسولات الخشبية المصنوعة من أنواع مختلفة من الخشب.

مع ملاحظة أن الكبسولات يجب أن لا تحتوي أي خشب معاد تصنيعه أو أي ملوثات خارجية. المواد المعادة التصنيع كالألواح أو الخشب المعالج أو المدهون أو أى نوع خشب غير مناسب لصناعة الكبسولات قد تؤدي الى انبعاثات من غاز NOx أو (و) الجزيئات الغير متحكم بها في خواص الاحتراق للكبسولات.

و من معايير التصنيع:

1-قطر الكبسولة الواحدة يجب أن يكون حوالي 6 مم .

2-الطول الأعظمي يتراوح بين ½ إلى إنش .

محتوياته من جزيئات الصوديوم يجب أن تكون أقل من 300 مليون جزيئة بالمليون.

10- بعض تطبيقات الكبسولات:

1-10 مدافئ الكبسولات المصنوعة من الخشب:

وهي آلات تحرق كبسولات الخشب او الكتلة الحيوية لإنشاء منبع للحرارة للاماكن السكنية او الصناعية.

عند التغذية البطيئة بالوقود من مكان التخزين إلى غرفة الحرق ينشأ توهج ثابت , معظم هذه المدافئ تصنع باستخدام قطع حديدية ناقلة و كبيرة مع الستانلس ستيل للتغليف.

أصبحت صناعة التدفئة بشكل ملحوظ متجهة نحو مدافئ الكتلة الحيوية و أجهزة التسخين المعتمدة على المواد القابلة للاشتعال الفعالة و مصادر الطاقة المتجددة .

هذه المدافئ أصبحت متوفرة واقتصادية وخيار شعبي لأنظمة تدفئة المنازل خلال السنوات العشر الأخيرة.

إن استخدام مدافئ الكبسولات أفضل من استخدام المدافئ التي تحرق الحطب حيث أنها تتميز ب:

1-ذات مردود حراري أكبر

2-تحتوي على رماد أقل .

3-الكبسولات تكون جافة والتالي يمكن تخزينها .

4-تتدفق عبر أنابيب كالسائل لذلك يمكن نقلها أوتوماتيكياً عبر آلة خاصة إلى غرفة الاحتراق .

5-تأثير تلوثها على البيئة والتلوث الهوائي أقل .

2-10 فوائد استخدام مدافئ الكبسولات:

معظمها ذاتية الاشتعال و يمكن التحكم بها عن طريق منظم حرارة ويمكن تزويد المدافئ ذات الاشتعال الأوتوماتيكي بتحكم عن بعد.الابتكارات الحالية أنشأت أنظمة حاسوبية داخل مدافئ الكبسولات التي تجري اختبارات لتشخيص عمل الآلة فيما اذا كان بالامكان وقوع خطأ ما .

مدافئ الكبسولات النظيفة لا تنتج أي سائل زيتي قابل للاشتعال والذي يسبب مدخنة نيران .

تحرق الكبسولات بشكل نظيف وتنشئ فقط طبقة من الرماد كناتج ثانوي قابل للاشتعال .

هناك أصناف من الكبسولات عالية الجودة تنتج أقل من %1 على شكل رماد بينما الأقل جودة تنتج بين 2-4%من الرماد وهنا مستخدمو هذه المدافئ يجب أن يكونوا أكثر وعياً للنفقات الزائدة المطلوبة مع الأصناف الأقل جودة والى أنواع الأخشاب السيئة التي قد تسبب تأثيرات خطيرة للآلة الكهربائية خلال فترات العمل .

يحتاج المستهلك إلى فتحة تصريف مضاعفة في الحائط قطرها 3-4انش تكون من الداخل مصنوعة من الستانلس ستيل ومطلية من الخارج.

3-10 مبدأ العمل :

تتألف مدافئ البيلتس من :

-1- HOPPER غرفة التخزين

AUGER SYSTEM – 2 نظام الثقب

THREE BLOER FANS-3 ثلاثة مراوح لدفع الهواء

FIREBOX – 4 غرفة الحرق

VACCUM PUMP -5 مضخة هوائية

MMAIN CONTROL BOX -6 علبة التحكم الرئيسية

مدافئ الكبسولات تستهلك الكهرباء وهي تشبه مدافئ الفحم الأوتوماتيكية حيث تنتقل الكبسولات من خلال نظام تحريك.

الموزع الأكثر استخداما بشكل شائع هو نظام AUGER المؤلف من طول حلزوني مصنوع من مادة معدنية متوضعة داخل أنبوب, هذه الآلية متوضعة فوق غرفة الحرق او ربما أسفلها وتقود الكبسولات من غرفة التخزين إلى أن تسقط داخل غرفة الحرق وتبدأ بالاشتعال .

نظام المراوح ضروري للأداء الاقتصادي النظيف .

ويكون اللهب المنتج مركز وحاد مثل التدفق الناتج عن جهاز دفع الهواء الذي يدفع الهواء إلى أسفل غرفة الحرق .

بما أن بعض هذه المدافئ تكون ساخنة عند لمسها فان معظم المصنعون يستخدمون مبادلات حرارية من الحديد الصب التي تركب على طول علبة النار .

وباستخدام المراوح لنقل الحرارة فان هواء الغرفة يدور من خلال مبادل حراري ويتجه إلى الغرفة المطلوب تدفئتها .هذه الطريقة تسمح بمردود عالي جدا أعلى من الحرارة المشعة من مدافئ الخشب العادية او الفحم و في معظم الحالات سوف تسبب بان يكون سطح المدفئة ليس أكثر من دافئ عند لمسه. هذه الدورة جزء مكمل لنظام الاشتعال بشكل جيد ومن اجل اللهب ذو درجات الحرارة العالية المركزة سوف يزداد تسخين علبة النيران. مشكلة زيادة التسخين قد تخرب بعض الأجزاء الكهربائية وتوجه اللهب إلى غلاف الAUGER مسببة حرق غرفة التخزين.

لأجل أعمال الصيانة فان كل مدافئ الكبسولات مزودة بحساسات حرارة تمكن المتحكم من الفصل في حال اجتياز حالات الأمان. مواقد الكبسولات يمكن أن تكون يدوية او أوتوماتيكية الاشتعال .

معظم الأنظمة تملك قدح أوتوماتيكي ويمكن أن تكون مزودة بمنظم حرارة او بتحكم عن بعد.

4-10 طاقة الخرج :

انظمة التدفئة بالكبسولات تؤمن حلاً للتقليل من اصدار غاز Co2 , لأن كمية Co2 المنبعثة عند الاحتراق مساوية لكمية Co2 الممتصة من قبل الشجرة عند نموها.

و بالاضافة الى المردود العالي لهذه الحراقات و الذي يتطور مؤخراً فان الانبعاثات الاخرى مثل Nox و العناصر العضوية المتبخرة منخفضة جداً .

المشكلة المتبقية هي اصدار الغبار في المناطق السكنية بسبب التركيز العالي لأنظمة الاحتراق بالكريات. و الجل هو فلاتر الجزيئات المنبعثة و التي تركب في سخانات الكريات و هي تتطور بشكل سريع و تخفض من المشكلة.

محتوى الطاقة للكريات الخشبية حوالي 4.8 Mwh/ ton ( أو حوالي 1.7 MBTU/ ton )

11- سلة الكبسولات:

وهي سلة معدنية توضع داخل مدفئة الحطب او مكان التدفئة حيث تسمح لنا بتدفئة منازلنا بحرق الكبسولات و لا تحتاج إلى مروحة كهربائية خاصة او أداة لدفع الهواء فقط نحتاج إلى مدفئة حطب وسلة الكبسولات ثم لاحقا ولأي سبب اذا أردنا بناء مكان للتدفئة نظامي فقط نقوم بإبعاد السلة.

1-11 كيف تعمل سلة الكبسولات؟

1_نضع السلة داخل مدفئة الكبسولات او مكان التدفئة ثم تملئ بالكبسولات.

2_نستخدم صمام لجعل تدفق الهواء أعظمي إلى المكان المراد تدفئته.

3_نقوم بإشعال الكبسولات.

4_نحصل على مردود تدفئة عال.

2-11 ضبط درجة الحرارة:

لتنظيم درجة الحرارة نستخدم صمام في المدفئة للتحكم بتدفق الهواء إلى المكان المراد تدفئته وهنا لا نحتاج إلى مروحة لتدوير الهواء داخل المدفئة لأنه يوجد تدفق هواء كاف ضمن السلة نفسها لتسمح للكبسولات بالاحتراق مع اللهب و يمكن إضافة المزيد من الكبسولات عند الحاجة باستخدام مغرفة معدنية كبيرة.

يجب إزالة الرماد من أسفل السلة مرة واحدة في اليوم لجعل تدفق الهواء أعظمي.

3-11 الفوائد من استخدام الكبسولات لتدفئة المنازل :

1-الكبسولات تحترق مؤدية إلى عدم التلوث وهي أكثر مردود من استخدام الحطب التقليدي حيث سلة واحدة تحوي على 5.4kg من الكبسولات تنتج 35000BTUs في الساعة كافية لحفظ المكان دافئا.

2-الكبسولات ذات كلفة بسيطة مقارنة مع الزيوت المستخدمة في التدفئة كذلك مقارنة مع التدفئة الكهربائية حيث أن أسعارها مستقرة وليست متأثرة بشكل كبير بتقلبات الأسعار العالمية حيث يمكن شراؤها من عدة شركات داخل العديد من البلدان خاصة داخل دول أوروبا.

3- سهلة الحرق حيث تحوي 3-6% من الرطوبة مقارنة مع الحطب الذي يحوي 12-30% من الرطوبة.

4- موفرة اقتصادية حيث في نهاية اليوم تكون قد استهلكت بمقدار فنجان قهوة واحد من البيلتس.

5- سهلة التخزين أكثر من الحطب.

12- تكلفة استخدام الكبسولات في تدفئة المنازل :

عادةً يباع في أكياس تحتوي على 18 كغ بحوالي 3-4 دولار للكيس الواحد أي حوالي 120 – 200 دولار للطن الواحد .

معظم أصحاب المنازل والذين يستخدمون مدافئ الكبسولات كمصدر رئيسي للحرارة يستخدم 2 أو 3 طن من الكبسولات خلال العام .

وهذه المدافئ تستهلك كلفة أقل من المدافئ الكهربائية والمستخدمة للوقود العادي.

13- مقارنة كبسولات الخشب مع انواع الوقود الاخرى:

1- مع الوقود الحيوي الغير معالج:

معالجة الوقود الحيوي يقدم محاسن عديدة كالتكاليف الاقل نسبياً و محتوى الرطوبة المنخفض مما يؤمن سهولة نقلها و تخزينها و استخدامها.

خصائص الكبسولات الخشبية تختلف بشكل كبير عن الحطب و هذا يعود بشكل اساسي الى التجانس و قلة الرطوبة في الكبسولات الخشبية و الذي يتحقق بتجفيف و ضغط نشارة الخشب. محتوى الرطوبة العالي في الكتلة الحيوية الغير معالجة هو عائق يؤدي الى تكاليف النقل المرتفعة و تزايد الميكروبات خلال الاستخدام و النقل.

التفاوت في مستوى الرطوبة يؤدي الى احتراق متفاوت مع انبعاثات ضارة و مردود منخفض. اما تجفيف و ضغط الخشب و تحويله الى كريات يعطي كثافة طاقة اعلى و خصائص احتراق افضل. كما ان خصائص تخزين الكبسولات مع محتوى رطوبة قليل امر مفضل. تكاليف معالجة الخشب تعتبر معقولة اذا اخذنا بالحسبان انخفاض كلفة النقل و التخزين فيما بعد.

و هناك حسنة اخرى للكبسولات مقارنة بانواع الوقود الحيوي الاخرى الغير معالجة و هي انها تتاسب المستهلك اكثر. فمن الممكن مثلاً عند استخدام الكبسولات ان تُعذى المدفأة اوتوماتيكياً و هي تحوى غباراً أقل.

2- مع الوقود الاحفوري:

و من المحاسن الاخرى مقارنة بالوقود الاحفوري فان الكريات وقود متجدد لا تسبب اي مساهمة في ظاهرة الاحتباس الحراري حيث ان احتراق 5mm2 من النفط يطلق 13.8 tones من CO2 في الغلاف الجوي. لذا فالتحول من استخدام النفط الى الكريات يخفف من الانبعاثات.

بالاضافة الى ان الكريات اقل كلفة من النفط و الكهرباء.

3- مع كبسولات النباتات:

كبسولات النباتات ليست صعبة الإنتاج حيث تستخدم فيها النباتات المعتنى بها بشكل قليل او المخصبة حيث لا تملك أي تأثيرات سلبية على انبعاث غازات الدفيئة وإنتاجها طريقة عظيمة لاستخدام الأماكن المهمشة ولحفظ الأرض ومن الممكن استغلال الأرض التي تبدو بعض الشئ مفرطة في النمو.

المدافئ التي تعمل على كبسولات النباتات ذات مردود حراري اعلى من مدافئ الكبسولات الخشبية الا انها تصدر رماد اكثر.

نتيجة انخفاض كمية المواد الخام من مخلفات الأخشاب فمن الممكن اللجوء إلى المخلفات الزراعية بشكل أكبر من أجل تصنيع منتجات الكبسولات.

- تشير الدراسات إلى أن هناك مشاكل عديدة تواجه الكبسولات الزراعية خصوصاً المصنوعة من مخلفات القش مقارنةً مع الكبسولات المصنوعة من مخلفات الأخشاب.

-احتراق الكبسولات الزراعية له العديد من المشاكل منها:

1-الإنبعاثات الناتجة من حرقها(غبار- دخان -غازات) تكون بكميات أكبر .

2-تنتج رواسب على سطح الاحتراق مثل الصدأ.

3-مشكلة تتعلق بالرماد الناتج من حيث الكمية والنوعية.

-هذه المشاكل لا تتعلق فقط بالمادة التي تصنع منها الكبسولات بل أيضاً بالجهاز المستخدم في حرقها وطريقة تشغيله مع التنويه أن كل نوع من الكبسولات له مدفئة خاصة به أو جهاز خاص يتم حرق الكبسولات فيه فمثلاً المدفئة المستخدمة لحرق كبسولات الخشب تختلف عن مدافئ الكبسولات المصنوعة من المخلفات الزراعية.

-الفرق الرئيسي بين البيلتس المصنوعة من مخلفات الخشب والمصنوعة من المخلفات الزراعية هو أن الأخيرة تتمتع بقابلية تفتيت أعلى ومحتواها من الطاقة أقل.

-احتواء البيلتس الزراعية على النتروجين -الكبريت - الكلور -البوتاسيوم يكون بشكل أكبر“والسبب في ذلك” هو استخدام الأسمدة والمبيدات الحشرية في الزراعة .

-وبالتالي يزيد من انبعاثات“NOX-SOX -HCL” مقارنة مع البيلتس الخشبي.

-وجود البوتاسيوم “K” يؤثر في أنه يخفف من درجة حرارة الوقود المحترق.

-وجود الكلور بنسب عالية يسبب تشكيل الصدأ على سطح السخان.

-حجم الرماد الناتج في الكبسولات الزراعية حوالي 5% ولكن نسبته في الكبسولات الخشبية 0.5%.

يمكن أن يتم خلط المخلفات الزراعية مع نشارة الخشب للحصول على كبسولات ذات خصائص جديدة أفضل وذات مردود حراري أكبر ومخلفاتها من الرماد تكون أقل.

-كنتيجة حتى يتم استخدام الكبسولات الزراعية في إنتاج الطاقة الحرارية يجب أولاَ أن يتم استخدام نباتات احتراقها يؤدي إلى مردود حراري كبير إضافة إلى وجود نظام تحكم بالاحتراق معقد نوعاَ ما ونظام تنظيف للغازات المنبعثة مقارنةَ مع الكبسولات الخشبية.

طاقة الخشب Energy of wood

وقود من مخلفات الخشب Wood Pellets:

خلال أزمة الطاقة في السبعينات عاد الاهتمام باستخدام الأخشاب كمصدر للطاقة, والآن عاد استخدامه وتطبيقاته عن طريق تحويله إلى pellets والتي هي عبارة عن كبسولات مضغوطة و معالجة.

تصنع الكبسولات من نشارة الخشب المضغوطة أو رقائق الخشب -المخلفات النباتية -النفايات الورقية -القشور-والعديد من المواد العضوية الأخرى.

يتم استخدام الخشب الذي يحصد في فصل الربيع والذي تسمح حرارة فصل الصيف بتجفيفه من أي رطوبة لذلك يتم البحث عن الخشب الذي لا يحتوي في لونه على أي اخضرار.

و تعتبر كبسولات الخشب كمحصول ثانوي من النشارة المطحونة و زوائد الخشب. و هذه الكريات كثيفة بشكل كبير و تصنع من مكونات قليلة الرطوبة (أي برطوبة أقل من 10%) مما يسمح للكبسولات أن تحترق وفق عمليات احتراق عالية المردود. كما ان كثافتها العالية تسمح بتخزينها بأماكن ذات مساحات صغيرة و ان تنقل لمسافات بعيدة. و يمكن أن تنفث من صهريج الى مخزن تحت الأرض أو الى مباني المستهلكين مباشرة.

و هناك أعداد كبيرة من النماذج للمدافئ التي تعمل على الكبسولات الخشبية و أفران التدفئة المركزية و غيرها من التطبيقات التي تطورت و سوِّقت منذ حوالي عام 1999.

الكبسولات هي وقود حيوي معالج و له العديد من المحاسن مقارنة بالوقود الاحفوري حيث يمكن استبدال البترول و الحطب بكريات الخشب في تدفئة المنازل.

2- محاصيل الخشب:

يبقى الخشب المصدر الرئيسي للطاقة في معظم بلدان آسيا وإفريقيا وبعض بلدان أمريكيا الجنوبية. ويستخدم بكميات كبيرة في الاستهلاك الصناعي . ففي البرازيل مثلاً تستخدم مصانع الفولاذ أكثر من مليوني طن من الفحم النباتي سنوياً . كما إن مصادر الخشب مهمة جداً . فعند وجود صناعة قطع الخشب في الغابات تتوفر كميات كبيرة من النفايات ، لكن استمرار هذه الصناعة قد يؤدّي إلى انقراض الغابات مستقبلاً ، والحل الأمثل لهذه المشكلة هو زراعة أشجار سريعة النمو . والطريقة القديمة المستخدمة منذ مئات السنين والتي يتم فيها قطع جذوع الأشجار وتركها تنمو مرة أخرى ، هي أيضاً إحدى الطرق التي تقوم بتجربتها كثير من الدول النامية .

ومن الأشجار السريعة النمو أشجار الحور والصفصاف . فعند زراعتها بكثافة 5000 إلى 20000 شجرة بالهكتار يمكن الحصول على إنتاج مقداره 10 أطنان للهكتار في السنة ولمدة تقارب الثلاثين عاماً .

لقد صرفت الحكومة السويدية حوالي 179 مليون دولار أمريكي خلال السنوات الخمس الماضية لتطوير صناعة الغابات وذلك لاستغلالها لإنتاج الطاقة من الكتلة الحيوية . وقد أوضحت دراسة حديثة أن المساهمة السنوية للوقود الحيوي ستزداد من 250 PJ حالياً إلى 700 PJ عام 2000 مع مساهمة من الوقود الذي ينتج من الغابات مقدارها 50% .

3- نفايات الخشب :

وتتضمن:

- نشارة الخشب الناتجة عن الصناعات الخشبية.

- نواتج تشذيب الفروع.

- الأشجار المقطوعة.

- الخشب المستعمل التالف.

- حطام الخشب (نشاط الهدم)و غيرها.

من فوائد استخدام نفايات الخشب كوقود (للحرق المباشر أو بعد التحويل إلى فحم)

- تقليص مساحة مواقع دفن نفايات الخشب

- يساهم في الاستعمال المستمر للموارد الطبيعية

- الحصول على وقود قد يساهم في توليد الكهرباء

كبسولات الخشب المعالجة:

قبل القرن العشرين كان 90% من الأمريكيين يحرقون الخشب لتدفئة منازلهم ومع ازدهار استخدام الوقود الحجري نسبة الأمريكيين المستخدمين للتدفئة بالأخشاب انخفضت لتصل إلى 1% في عام 1970 .

خلا ل أزمة الطاقة في السبعينات عاد الاهتمام باستخدام الأخشاب كمصدر للطاقة, والآن عاد استخدامه وتطبيقاته عن طريق تحويله إلى pellets والتي هي عبارة عن كبسولات مضغوطة و معالجة.

تصنع الكبسولات من نشارة الخشب المضغوطة أو رقائق الخشب -المخلفات النباتية -النفايات الورقية -القشور-والعديد من المواد العضوية الأخرى.

يتم استخدام الخشب الذي يحصد في فصل الربيع والذي تسمح حرارة فصل الصيف بتجفيفه من أي رطوبة لذلك يتم البحث عن الخشب الذي لا يحتوي في لونه على أي اخضرار.

و تعتبر كبسولات الخشب كمحصول ثانوي من النشارة المطحونة و زوائد الخشب. و هذه الكريات كثيفة بشكل كبير و تصنع من مكونات قليلة الرطوبة (أي برطوبة أقل من 10%) مما يسمح للكبسولات أن تحترق وفق عمليات احتراق عالية المردود. كما ان كثافتها العالية تسمح بتخزينها بأماكن ذات مساحات صغيرة و ان تنقل لمسافات بعيدة. و يمكن أن تنفث من صهريج الى مخزن تحت الأرض أو الى مباني المستهلكين مباشرة.

و هناك أعداد كبيرة من النماذج للمدافئ التي تعمل على الكبسولات الخشبية و أفران التدفئة المركزية و غيرها من التطبيقات التي تطورت و سوِّقت منذ حوالي عام 1999.

الكبسولات هي وقود حيوي معالج و له العديد من المحاسن مقارنة بالوقود الاحفوري حيث يمكن استبدال البترول و الحطب بكريات الخشب في تدفئة المنازل.