النظام 5: نظام الغاز الحيوي

يعتمد هذا النظام على استخدام مُفاعل الغاز الحيوي  في جمع، وتخزين، ومُعالجة فضلات الجسم. كما أنه يُنتج الغاز الحيويالذي يمكن إحراقه لأغراض الطهي، أو الإضاءة، أو توليد الكهرباء. تشمل مُدخلات هذا النظام: البول، والبُراز، ومياه الدفْق، ومياه تنظيف الشرج، ومواد التنظيف الجافة، والمواد العُضوية  )على سبيل المثال، مُخلفات السوق أو المطبخ(، والمُخلفات الحيوانية إن وجدت.

يدعم هذا النظام نوعين مختلفين من تقنيات واجهة المُستخدم: مِرحاض الدفْق بالصب  أو مِرحاض الدفْق الفاصل للبول عن الحاجَة لاستخدام البول في الزراعة. كما يُمكن استخدام المبولة . وقد تتصل واجهة المُستخدم مباشرة بمفاعل الغاز الحيوي ، والمعروف أيضًا باسم الهاضم اللاهوائي) من أجل الجمع والتخزين/المُعالجة. وفي حالة تركيب مِرحاض الدفْق الفاصل للبول (و/أو المبولة) يتم توصيله بخزَّان البول ( لجمع البول.

اعتمادًا على التصميم والأحمال المُصرَّفة إلى مُفاعل الغاز الحيوي يتم إفراز مواد مهضومة )حمأة( خفيفة أو كثيفة من المُفاعل باستمرار. وبسبب الوزن والحجم الكبيرين للمواد المُنتجة، فإنه يجب استخدام الحمأة داخل الموقع. وفي بعض الأحيان يتم تفريغ المواد المهضومة الخفيفة جدًّا في شبكة الصرف الصحي )على الرغم من أن هذا لم يتم توضيحه هنا في نموذج النظام).

وعلى الرغم من خضوع الحمأة لعملية الهضم اللاهوائي، فإنها لا تكون خالية من مسببات الأمراض، وبالتالي يجب التعامل معها بحذر، خاصةً إذا لم يكن هناك مُعالجة إضافية. ويتم تحديد نوعية المُعالجة الإضافية (على سبيل المثال، أحواض التجفيف المزروعة،  بناءً على كيفية استخدام الحمأة. ويكون المُنتج غنيًّا بالمُغذيات حيث يُعتبر سمادًا جيدًا يمكن استخدامه في الزراعة ، أو نقله إلى موقع التخلص السطحي أو التخزين .

كما يجب استخدام الغاز الحيوي الناتج باستمرار، على سبيل المثال، كوقود نظيف لأغراض الطهي أو الإضاءة.أما فى حالة عدم إحراق الغاز، فسيتراكم في الخزَّان ويزيد الضغط فيه، مما يؤدي إلى دفع المواد المهضومة للخارج حتى يتسرب الغاز الحيوي للغلاف الجوي عبر مخرج المواد المهضومة )سماد الغاز الحيوي(.

ويعمل مُفاعل الغاز الحيوي مع البول أو بدونه. ولكن فصل البول عن المفاعل يتميز بإمكانية استخدامه بشكل مُنفصل كمصدر مُركّز للمغذيات وخالي من مسببات الأمراض. حيث يُمكن استخدام البول -الذي تم تجميعه في خزَّان التجميع- بشكل نموذجي في الحقول الزارعية المحلية. ويمكن نقل البول المُخزَّن بواسطة الجراكن أو العبوات  أو عن طريق وحدات التفريغ والنقل بواسطة المحركات .

الاعتبارات

يتناسب هذا النظام مع المناطق الريفية وشبه الحضرية حيث تتوفر المساحات المناسبة، والمصدر الثابت للمواد العضوية اللازمة لمُفاعل الغاز الحيوي، وحيث يوجد استخدام للمواد المهضومة والغاز الحيوي .كما يمكن بناء المُفاعل تحت الأرض )على سبيل المثال، تحت الأراضي الزراعية، وفي بعض الحالات أسفل الطرق(، وبالتالي، لا يتطلب مساحة كبيرة. وعلى الرغم من ذلك، فقد يكون المُفاعل مجديًا في مناطق حضرية عالية الكثافة السكانية، ولكن يحتاج إلى اهتمام خاص و إدارة ملائمة للحمأة بشكل سليم. وبما أن عملية إنتاج المواد المهضومة عملية مستمرة، فيجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة على مدار السنة سواء للاستخدام و/أو النقل بعيدًا عن الموقع.

ويمكن لنظام الغاز الحيوي أن يعمل مع مجموعة كبيرة من المُدخلات، ويكون مناسبًا بشكل خاص في حالة توفر مصدرًا ثابتًا للروث الحيواني، أو عندما تتوافر مُخلفات السوق والمطبخ بشكل كبير. فعلى سبيل المثال، يُمكن في المزارع إنتاج كميات كبيرة من الغاز الحيوي إذا تم هضم روث الحيوانات مع المياه السوداء، حيث لا يتحقق هذا الإنتاج الكبير من فضلات جسم الإنسان وحدها. ويصعب تحلل المواد الخشبية أو القش، لذا ينبغي تجنب وجودها في المواد الدَّاخلة للمُفاعل. قد يتطلب الأمر بعض الوقت لتحقيق التوازن الجيد بين الفضلات )البشرية أو الحيوانية(، والمواد العضوية، والمياه، ولكن في أغلب الأحيان تكون النتيجة مُرضية. ومع ذلك، ينبغي الحرص على عدم تحميل النظام بكميات كبيرة من المواد الصلبة أو السوائل )على سبيل المثال، لا ينبغي أن تضاف المياه الرمادية في نظام مفاعل الغاز الحيوي لأنها تُقلل بشكل كبير من زمن البقاء الهيدروليكي).

كما يُمكن تصريف معظم أنواع مواد التنظيف الجافة والمواد العضوية في مُفاعل الغاز الحيوي. ويجب تكسير أو تقطيع المواد الكبيرة إلى قطع صغيرة قبل إضافتها للمُفاعل، وذلك لتسريع التفاعل ولضمان التفاعلات المتوازنة.

تم نشر الإرشادات العامة لاستخدام الحمأة من قِبَل منظمة الصحة العالمية WHO، وتمت الإشارة إليها في ملفات معلومات التقنيات المُتعلقة بهذا الشأن.