وفقًا للوكالة الدولية للطاقة، تولد الزراعة العالمية أكثر من 4.5 مليار طن من نفايات الكتلة الحيوية سنويًا، بما في ذلك أكثر من 1.3 مليار طن من قش المحاصيل. ولا يتسبب الحرق التقليدي أو الطمر التقليدي في طمر النفايات في الأرض في ارتفاع نسبة PM2.5 (وهو ما يمثل 15%-30% من الضباب الدخاني) فحسب، بل يهدر أيضًا قيمة مواردها المحتملة. وتؤدي طبيعة القش عالية الألياف ومنخفضة الكثافة إلى ارتفاع تكاليف النقل وصعوبات التخزين، في حين أن حجم الجسيمات غير المتكافئ بعد السحق يصبح عنق الزجاجة الأساسي للاستفادة من الموارد اللاحقة.
التحديات في المعالجة المسبقة للكتلة الحيوية
- تشابك القش الليفي يسد آلات التقطيع التقليدية ويزيد من استهلاك الطاقة.
- على الرغم من أن آلات التقطيع ثنائية العمود توفر عزم دوران عالٍ، إلا أن حجم إنتاجها عادةً ما يتجاوز 30 مم، مما يفشل في تلبية متطلبات الجسيمات الدقيقة (10-30 مم) لإنتاج الوقود الحيوي أو عمليات التخمير.
- تتشابك الكسارات المطرقية بسهولة مع المواد المرنة، مما يتسبب في تعطل متكرر.
- تفرض الاختلافات في أنواع القش ومحتوى الرطوبة والشوائب (مثل التربة والبلاستيك) عبر المناطق متطلبات أعلى على قدرة معدات المعالجة على التكيف.
آلة التقطيع أحادية العمود: التكنولوجيا الأساسية لسحق القش الدقيق
تطبيقات واسعة
معالجة النفايات الزراعية ومخلفات الغابات 丨 سحق القش لتعديل التربة 丨 معالجة المواد الأولية لتغذية الحيوانات 丨 تحضير المواد الخام الكيميائية
المزايا التقنية
- الاقتصاد في استخدام الشفرات ： يمكن استبدال الشفرات البالية بشكل مائل، مما يقلل من تكاليف الاستبدال الإجمالية للشفرة 70%.
- نظام الدفع الهيدروليكي ：نظام الدفع الهيدروليكي ：دفع المواد بتردد عالٍ يمنع فقدان الطاقة بدون حمل أثناء تغذية القش.
- تحسين كفاءة استخدام الطاقة ：15-20% استهلاك طاقة أقل من آلة التقطيع ذات العمود المزدوج بنفس الطاقة، ويعزى ذلك إلى القص الدقيق الذي يقلل من دوران الخمول.
- سعة إنتاجية عالية ：تردد الدافع وعزم دوران الشفرة المحسّن يمكّنان من معدلات معالجة تتراوح بين 3.5 و8 أطنان/ساعة.
- دقة الإخراج ：حجم الجسيمات يفي مباشرة بمتطلبات:
✓ قولبة كريات الوقود ✓ التخمير اللاهوائي ✓ التحلل المائي الأنزيمي
- الصيانة الذكية ：الفتح الهيدروليكي للغرفة بنقرة واحدة وتصميم الشفرات المعيارية يقلل من وقت الصيانة بمقدار 50%.
- نظام الحماية من الرجوع التلقائي ：يعكس اتجاه التغذية تلقائيًا عند التحميل الزائد للتيار لمنع التشويش ووقت التعطل غير المخطط له.
تمكين سلسلة الصناعة بأكملها: "المسار الذهبي" لتثمين القش
وباعتبارها المعدات الأساسية للمعالجة المسبقة، فإن آلة التقطيع أحادية العمود تفتح الروابط الرئيسية للاستفادة من القش عالي القيمة:
- استخدام الطاقة
- القش المسحوق إلى جزيئات 10-30 مم لضغطه إلى كريات وقود، ليحل محل الفحم 30% في قمائن الأسمنت.
- الاحتراق المباشر في الغلايات ذات الطبقة المميعة الدائرية (CFB)، مما يزيد من كفاءة الاحتراق بمقدار 25%.
- المواد الخام الكيميائية الحيوية
| العملية | المعلمات الفنية | المنتجات النهائية |
| استخلاص السليلوز | التقطيع الناعم ← الطهي/التحلل المائي الإنزيمي | اللب الصناعي والمواد الحيوية |
| الركيزة والألواح | الأجزاء الممزوجة بمادة رابطة (مثل اليوريا فورمالدهايد) | ركيزة الزراعة ومواد البناء البيئية (الكثافة 0.6-0.8 جم/سم مكعب) |
- النظام الدائري البيئي
- تتيح آلات التقطيع المتنقلة إمكانية سحق القش في الموقع من أجل التسميد السريع.
- يزيد حجم الجسيمات ≤20 مم من إنتاج الغاز الحيوي بمقدار 40% في الهضم اللاهوائي.
- معالجة اللقيم
-
- تعزز الجسيمات المنتظمة (10-30 مم) من تخمير السيلاج أو كفاءة المعالجة القلوية.
اتجاهات الترقية لسلسلة صناعة التقطيع ذات العمود الواحد
تدخل صناعة تثمين القش مرحلة النمو الهائل, مدفوعة إلى حد كبير بسياسات الاتحاد الأوروبي مطالبة الدول الأعضاء بـ إعادة تدوير 701 تيرابايت 3 تيرابايت من النفايات البلدية و801 تيرابايت 3 تيرابايت من نفايات التغليف بحلول عام 2030و حظر التخلص من المواد القابلة لإعادة التدوير في مدافن القمامة (بما في ذلك البلاستيك والورق والمعادن والزجاج والنفايات القابلة للتحلل) بحلول عام 2025، فإن الطلب على الوقود المشتق من النفايات (RDF) يرتفع بشكل كبير.
على خلفية "أزمة القدرات" العالمية في معالجة النفايات الصلبة، تعمل آلية مزدوجة مدفوعة بالسياسة والسوق على إعادة تشكيل بيئة إدارة النفايات الزراعية من خلال نموذج سلسلة الصناعة الكاملة لـ "إعادة تدوير القش → واحد تمزيق العمود → استخدام عالي القيمة". يحول هذا النموذج المخلفات الزراعية ومخلفات الغابات إلى وقود قيّم، مما يرفع القش من مخلفات الحقل إلى أصل أخضر.