التحلل الحراري المشترك الثلاثي لفحم سوما اللغنيت ولب بنجر السكر وقشر البندق: التآزر وتصميم الخلطة المثلى

يعد التحلل الحراري المشترك بين الفحم منخفض الرتبة والكتلة الحيوية مسارًا واعدًا لرفع كفاءة تحويل الوقود الأحفوري المتاح وتثمين المخلفات الزراعية الصناعية في آن واحد، إذ يمكن للمواد المتطايرة المنطلقة من الكتلة الحيوية أن تحفز تحلل الفحم وتسرعه، غير أن فهم هذا التفاعل حين يجمع بين نوعين مختلفين من الكتلة الحيوية وفحم لغنيت في خلطة ثلاثية يظل محدودًا، وتزداد أهمية هذا الفهم في بلدان تملك احتياطات لغنيت واسعة وتواجه في الوقت نفسه أكوامًا من المخلفات الزراعية التي تنتهي إلى الحرق أو الرمي، فتتحول مشكلة بيئية إلى مورد طاقة محتمل

وتدرس هذه الدراسة سلوك التحلل الحراري المشترك الثلاثي لفحم لغنيت سوما التركي ولب بنجر السكر وقشر البندق عند نسب خلط متعددة، وتقدم للباحثين العرب وطلاب الدراسات العليا في هندسة الطاقة والهندسة الكيميائية بيانات حرارية كيميائية أساسية لتصميم أنظمة معالجة مشتركة متكاملة بين اللغنيت والكتلة الحيوية

ويندرج هذا الاهتمام ضمن سعي أوسع إلى خفض الانبعاثات المرتبطة بقطاع الطاقة، إذ يظل الفحم منخفض الرتبة مصدرًا واسع الاستخدام في دول كثيرة رغم بصمته الكربونية المرتفعة، وتتيح مشاركته في المعالجة مع الكتلة الحيوية المتجددة تخفيف هذه البصمة جزئيًا وإطالة عمر الموارد، غير أن نجاح هذا الدمج يتوقف على فهم دقيق لسلوك كل مكون داخل الخلطة ولطبيعة التفاعلات بينها عند التسخين، لأن الخلط العشوائي قد يؤدي إلى أداء أدنى من أداء كل وقود على حدة

أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها

هدفت الدراسة إلى فحص سلوك التحلل الحراري المشترك الثلاثي للغنيت سوما ولب بنجر السكر وقشر البندق عند أربع نسب خلط وزنية هي 80:10:10 و60:20:20 و40:30:30 و20:40:40، باستخدام التحليل الوزني الحراري في جو من النيتروجين، وجرى قياس التفاعلات التآزرية كميًا عبر مؤشر الانحراف القائم على الكتلة ومؤشر الانحراف القائم على معدل التفاعل، وفُصلت مساهمات المكونات الزائفة الفردية عن طريق التفكيك الغاوسي لمنحنيات المشتق الوزني الحراري، بما أتاح تتبع سلوك كل مكون ضمن الخلطة عبر مناطق الحرارة المختلفة

ثانيًا: أبرز النتائج

1، أظهرت خلطة 40:30:30 من اللغنيت ولب بنجر السكر وقشر البندق أكثر آثار التآزر اتساقًا وشدة عبر مناطق الحرارة جميعًا، وتركز أقوى تعزيز للتآزر في المنطقة عالية الحرارة المرتبطة بتحلل معدن كربونات الكالسيوم

2، كشف تحليل التفكيك أن زيادة نسبة الكتلة الحيوية أزاحت قمم المكونات الزائفة المرتبطة بالفحم إزاحة منهجية نحو درجات حرارة أدنى، وعززت مساهمة الهيميسليلوز والبكتين في عملية التحلل

3، أكدت النتائج أن المواد المتطايرة المشتقة من الكتلة الحيوية تسرع إزالة المواد المتطايرة من اللغنيت، بما يفسر آلية التآزر الملحوظة بين المكونات الثلاثة في الخلطات المدروسة

ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها

تدل النتائج على أن التحلل الحراري المشترك الثلاثي لفحم منخفض الرتبة مع منتجين زراعيين ثانويين متكاملين استراتيجية قابلة للحياة ومستدامة لرفع أداء التحلل الحراري وتثمين المخلفات الزراعية الصناعية وتقليل البصمة البيئية لاستخدام اللغنيت، ويمكن لمصممي الأنظمة الحرارية الاستفادة من تحديد الخلطة المثلى وسلوك مكوناتها الزائفة عند بناء وحدات معالجة مشتركة، كما تفتح الدراسة الباب أمام بحوث عربية مماثلة توظف مخلفات محلية كقشور المكسرات ولب المحاصيل السكرية مع أنواع الفحم المتاحة، في إطار اقتصاد دائري يحول المخلفات إلى مدخلات طاقة منتجة

وتوفر معرفة مناطق الحرارة التي يشتد فيها التآزر إرشادًا لتصميم المفاعلات وضبط معدلات التسخين وأزمنة المكوث، كما تساعد في اختيار نسب الخلط التي توازن بين أداء التحلل وكلفة جمع المخلفات ونقلها، ويمكن البناء على هذه الأسس الحرارية بدراسات لاحقة على نطاق تجريبي أوسع تفحص الغازات المنطلقة وجودة النواتج الصلبة والسائلة، تمهيدًا لانتقال التقنية من المختبر إلى التطبيق الصناعي المستدام

وخلاصة القول إن الخلطة الثلاثية بنسبة 40:30:30 من لغنيت سوما ولب بنجر السكر وقشر البندق قدمت أقوى تآزر وأكثره اتساقًا، خاصة في منطقة الحرارة العالية المرتبطة بتحلل كربونات الكالسيوم، وإن الكتلة الحيوية المتطايرة تسرع تحلل اللغنيت، بما يجعل المعالجة المشتركة خيارًا مستدامًا يستحق التطوير التطبيقي