المعالجة البيولوجية الميكانيكية

نظام المعالجة الميكانيكية البيولوجية ( MBT ) هو نوع من مرافق معالجة النفايات يجمع بين مرفق فرز النفايات وشكل من أشكال المعالجة البيولوجية مثل التسميد أو الهضم اللاهوائي . صُممت محطات المعالجة الميكانيكية البيولوجية لمعالجة النفايات المنزلية المختلطة بالإضافة إلى النفايات التجارية والصناعية .

يشير مصطلحا المعالجة الميكانيكية البيولوجية أو المعالجة الميكانيكية البيولوجية الأولية إلى مجموعة من أنظمة معالجة النفايات الصلبة . تُمكّن هذه الأنظمة من استخلاص المواد الموجودة في النفايات المختلطة وتُسهّل تثبيت المكونات القابلة للتحلل الحيوي في المادة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد طبّقت اثنتان وعشرون منشأة في المملكة المتحدة عمليات المعالجة الميكانيكية البيولوجية/المعالجة الميكانيكية البيولوجية الأولية. ^{[ 3 ]}

عادةً ما يشبه قسم الفرز في هذه المحطات منشأة لاستعادة المواد . ويتم تصميم هذا القسم إما لاستعادة العناصر الفردية للنفايات أو لإنتاج وقود مشتق من النفايات يمكن استخدامه لتوليد الطاقة.

تشمل مكونات تيار النفايات المختلطة التي يمكن استعادتها ما يلي:

• المعادن الحديدية
• المعادن غير الحديدية
• البلاستيك
• زجاج

يُطلق على المعالجة البيولوجية الميكانيكية أحيانًا اسم المعالجة البيولوجية الميكانيكية (BMT)، إلا أن هذا يشير ببساطة إلى ترتيب المعالجة (أي أن المرحلة البيولوجية للنظام تسبق الفرز الميكانيكي). يجب عدم الخلط بين المعالجة البيولوجية الميكانيكية والمعالجة الحرارية الميكانيكية (MHT).

عادةً ما يكون العنصر "الميكانيكي" عبارة عن مرحلة فرز ميكانيكية مؤتمتة . تقوم هذه المرحلة إما بفصل العناصر القابلة لإعادة التدوير من تيار النفايات المختلطة (مثل المعادن والبلاستيك والزجاج والورق) أو بمعالجتها. وتشمل هذه المرحلة عادةً سيور نقل صناعية، ومغناطيسات صناعية ، وفواصل تعمل بالتيارات الدوامية ، وغربال دوار ، وآلات تمزيق ، وأنظمة أخرى مصممة خصيصًا، أو يتم الفرز يدويًا في محطات انتقاء يدوية. ويتشابه العنصر الميكانيكي في عدد من الجوانب مع مرافق استعادة المواد (MRF). ^{[ 4 ]}

تتضمن بعض الأنظمة وحدة فرز المواد القابلة لإعادة التدوير الرطبة لفصل المواد حسب الكثافة والتعويم، واستخلاص وغسل العناصر القابلة لإعادة التدوير من النفايات بشكل يسمح بإرسالها لإعادة التدوير. ويمكن لتقنية المعالجة الميكانيكية البيولوجية (MBT) معالجة النفايات لإنتاج وقود عالي القيمة الحرارية يُسمى الوقود المشتق من النفايات (RDF). يُستخدم هذا الوقود في أفران الإسمنت أو محطات توليد الطاقة بالاحتراق الحراري ، ويتكون عادةً من البلاستيك والنفايات العضوية القابلة للتحلل الحيوي. ومن الأنظمة المُصممة لإنتاج الوقود المشتق من النفايات عمليتا هيرهوف وإيكوديكو. ومن الشائع الاعتقاد خطأً بأن جميع عمليات المعالجة الميكانيكية البيولوجية تُنتج الوقود المشتق من النفايات؛ فهذا غير صحيح، ويعتمد الأمر كلياً على تصميم النظام والأسواق المحلية المناسبة لمخرجات هذه التقنية.

يشير العنصر "البيولوجي" إلى أحد الأمرين التاليين:

• الهضم اللاهوائي
• التسميد العضوي
• التجفيف الحيوي

تعتمد عملية الهضم اللاهوائي على الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية لتحليل المكونات القابلة للتحلل الحيوي في النفايات، وذلك لإنتاج الغاز الحيوي ومحسنات التربة . ويمكن استخدام الغاز الحيوي لتوليد الكهرباء والحرارة .

قد يشير مصطلح "بيولوجي" أيضاً إلى مرحلة التسميد. في هذه المرحلة، تقوم الكائنات الحية الدقيقة الهوائية الموجودة بشكل طبيعي بتحليل المكونات العضوية، حيث تحول النفايات إلى ثاني أكسيد الكربون وسماد. ولا تُنتج أنظمة معالجة النفايات القابلة للتحلل الحيوي بالتسميد فقط أي طاقة نظيفة.

في حالة التجفيف الحيوي، تتعرض النفايات لفترة تسخين سريع بفعل الكائنات الحية الدقيقة الهوائية. خلال هذه المرحلة الجزئية من التسميد، تؤدي الحرارة المتولدة من الكائنات الحية الدقيقة إلى تجفيف النفايات بسرعة. غالبًا ما تُصمم هذه الأنظمة لإنتاج وقود مشتق من النفايات، حيث تُعدّ المواد الجافة والخفيفة ميزةً تُسهّل نقلها واحتراقها لاحقًا.

تتضمن بعض الأنظمة كلاً من الهضم اللاهوائي والتسميد. وقد يتخذ ذلك شكل مرحلة هضم لاهوائي كاملة، تليها مرحلة نضج (تسميد) المخلفات الناتجة. أو يمكن إحداث مرحلة هضم لاهوائي جزئية باستخدام الماء الذي يُرشح عبر النفايات الخام، مما يؤدي إلى إذابة السكريات المتاحة بسهولة، مع إرسال المواد المتبقية إلى منشأة التسميد الهوائي .

من خلال معالجة النفايات القابلة للتحلل الحيوي إما عن طريق الهضم اللاهوائي أو عن طريق التسميد، تساعد تقنيات المعالجة الميكانيكية البيولوجية على تقليل مساهمة غازات الاحتباس الحراري في ظاهرة الاحتباس الحراري .

النفايات القابلة للاستخدام في هذا النظام:

• النفايات الصلبة البلدية
• النفايات التجارية والصناعية
• حمأة الصرف الصحي

المنتجات المحتملة لهذا النظام:

• الوقود المتجدد (الغاز الحيوي) يؤدي إلى الطاقة المتجددة
• المواد القابلة لإعادة التدوير المستردة مثل المعادن والورق والبلاستيك والزجاج وما إلى ذلك.
• المخلفات العضوية - سماد عضوي ومحسن للتربة
• أرصدة الكربون – إيرادات إضافية
• وقود مشتق من النفايات ذو نسبة حرارية عالية - يعتمد محتوى الوقود المتجدد على المكون البيولوجي
• المواد المتبقية غير القابلة للاستخدام والمجهزة لمعالجتها النهائية الآمنة (مثل الحرق أو التغويز ) و/أو دفنها في مكب النفايات

مزايا إضافية:

• جزء صغير من النفايات المتبقية الخاملة
• يؤدي تقليل حجم النفايات المراد إيداعها إلى النصف على الأقل (كثافة > 1.3 طن/م³ ⁾ ، وبالتالي يصبح عمر مكب النفايات ضعف العمر المعتاد على الأقل
• استخدام الراشح في العملية
• لا تُشكل غازات مدافن النفايات مشكلة لأن المكون البيولوجي للنفايات قد استقر
• لا داعي لتغطية مكب النفايات يومياً

تُشكل أنظمة المعالجة الميكانيكية البيولوجية جزءًا لا يتجزأ من البنية التحتية لمعالجة النفايات في أي منطقة. وعادةً ما تُدمج هذه الأنظمة مع أنظمة جمع النفايات من المنازل . وفي حال إنتاج وقود مشتق من النفايات كمنتج ثانوي، فسيلزم وجود منشأة احتراق، قد تكون محرقة أو وحدة تغويز.

بدلاً من ذلك، يمكن لحلول المعالجة الميكانيكية البيولوجية أن تقلل الحاجة إلى فصل النفايات المنزلية وجمعها من الأرصفة. وهذا يُمكّن السلطات المحلية والبلديات والمجالس من تقليل استخدام مركبات جمع النفايات على الطرق والحفاظ على معدلات إعادة التدوير مرتفعة.

تقترح منظمة أصدقاء الأرض أن أفضل مسار بيئي للتعامل مع النفايات المتبقية هو أولاً إزالة أكبر قدر ممكن من المواد القابلة لإعادة التدوير من مجرى النفايات (مثل المعادن والبلاستيك والورق). أما الكمية المتبقية من النفايات، فينبغي تحويلها إلى سماد عضوي أو معالجتها بالهضم اللاهوائي والتخلص منها في مكب النفايات ، إلا إذا كانت نظيفة بما يكفي لاستخدامها كسماد عضوي.

أجرى تقرير صادر عن منظمة يونوميا ^{[ 5 ]} تحليلاً مفصلاً لتأثيرات تقنيات معالجة النفايات المتبقية المختلفة على المناخ. وخلص التقرير إلى أن عملية المعالجة الميكانيكية البيولوجية التي تستخلص المعادن والبلاستيك قبل دفن النفايات تُعدّ من أفضل الخيارات للتعامل مع نفاياتنا المتبقية، ولها تأثير أقل من عمليات المعالجة الميكانيكية البيولوجية التي تنتج وقوداً مشتقاً من النفايات للحرق، أو حرق النفايات دون استخدام المعالجة الميكانيكية البيولوجية.

لا تدعم منظمة أصدقاء الأرض محطات المعالجة الميكانيكية البيولوجية التي تنتج وقودًا مشتقًا من النفايات، وتعتقد أن عمليات المعالجة الميكانيكية البيولوجية يجب أن تتم في محطات معالجة صغيرة ومحلية. ^{[ 6 ]}

• مؤتمر تحويل النفايات إلى موارد : أكبر مؤتمر عالمي حول المعالجة الميكانيكية البيولوجية للنفايات الصلبة البلدية ومرافق استعادة المواد.
• مركز بيانات تكنولوجيا النفايات التابع لوكالة البيئة: مراجعة مستقلة لحكومة المملكة المتحدة لتقنيات معالجة النفايات المتقدمة.
• كوهل-ويدماير وآخرون (2007) محطات المعالجة الميكانيكية البيولوجية للنفايات: ملخص تقييم جميع محطات المعالجة الميكانيكية البيولوجية الألمانية في مرحلة الإدخال 2005-2006. بناءً على طلب من وكالة حماية البيئة الألمانية (Umweltbundesamt).
• تقرير جونيبر MBT: دراسة مستقلة لتقنيات MBT التي تم تكليفها باستخدام الإعفاءات الضريبية لمدافن النفايات في المملكة المتحدة.
• صحيفة معلومات التخطيط الخاصة بـ SEPA MBT، صحيفة حقائق حول اعتبارات التخطيط الاسكتلندية
• موقع Compostinfo هو موقع إلكتروني مستقل وشامل للمراجعات والمصادر، يركز على مصادر "النفايات المختلطة".
• مشروع قطاع المعالجة الميكانيكية البيولوجية للنفايات التابع للوكالة الألمانية للتعاون الدولي (GTZ) (2003) . التقرير النهائي
• مفهوم المعالجة الميكانيكية البيولوجية للنفايات من شركة فابر-أمبرا - النتائج العلمية ومقاطع الفيديو