زیست توده
| زهرا آذرشب
دانشجوی دکتری آلودگی محیط زیست مدرس مدعو دانشگاه آزاد تهران مرکز عضو کمیته علمی- پژوهشی انجمن هوای پاک کندو |
 |
گستردگی نیاز انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی مهم در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان بوده است. به دلیل افزایش روز افزون نیاز به انرژی و محدودیت منابع فسیلی از یک سو و افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از سوزاندن این منابع از سوی دیگر استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر را، روز به روز با اهمیت تر و گستردهتر نموده است. فناپذیری سوخت های فسیلی، تنوع‌بخشی به منابع انرژی، توسعه پایدار و ایجاد امنیت انرژی، مشکلات زیست محیطی ناشی از مصارف انرژی فسیلی از یک طرف و تجدیدپذیر بودن منابع انرژی های نو نظیر خورشید، باد، زیست توده و … از طرف دیگر باعث توجه جدی جهانیان به توسعه و گسترش استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و افزایش سهم این منابع در سبد انرژی جهانی شده است. زیستتوده یا بیومس (Biomass) بعنوان انرژی پاک یکی از منابع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. تعاریف متعدد و گوناگونی از این منابع شده است. تعریف اتحادیه اروپا از زیست توده که در راهنمای ۷۷/۲۰۰۱/EC به تاریخ ۲۷ سپتامبر ۲۰۰۱ میلادی عنوان شده، عبارت است از: ” اجزا قابل تجزیه زیستی از محصولات، پسماندها و زائدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و دامی)، جنگلها و صنایع وابسته و همچنین زائدات صنعتی و شهری قابل تجزیه”. انرژی ذخیره شده در زیستتوده توسط تکنولوژیهای خاص به اشکال سوخت (مثل گاز متان، اتانول و بیودیزل) قابل استفاده می باشد.
بشر بعد از کشف آتش، از منابع بیومس برای تولید گرما استفاده نمود. دسترسی آسان به منابع این نوع انرژی و تسریع در تولید و گسترش منابع آن و همچنین قابلیتهای تکنولوژی روز برای تولید و توسعه و تبدیل انرژی بیومس، زمینه توسعه در بهرهوری و رشد این نوع انرژی در افق جایگزینی سوختهای فسیلی در جوامع پیشرفته را فراهم نموده است. آمار موجود و افق استفاده از این نوع انرژی در آینده، زمینه رشد بشری در رسیدن به پایداری محیط زیست و اعتلای بهرهوری از انرژیهای تجدیدپذیر را فراهم مینماید.
نقش اتوبوس‌های شهری در آلودگی هوا | در قسمت چهاردهم پادکست ما گوش کنید
آینده انرژی جهان
درسال ۱۹۹۰ تقاضای جهانی انرژی اولیه ۸۷۶۹ میلیون تن معادل نفت بود که تا سال ۲۰۱۱ حدود ۴۹% افزایش یافت و به ۱۳۰۷۰ میلیون تن معادل نفت رسید. پیش بینی میشود تقاضای انرژی اولیه تا سال ۲۰۳۵ با رشد سالانه ۱٫۲%، در مجموع ۳۳% افزایش یابد و در سال ۲۰۳۵ به ۱۷۳۸۷ میلیون تن معادل نفت برسد. براساس آمارهای موجود، ۳٫۱۳% از انرژی اولیه جهان در سال ۲۰۰۵ از انواع منابع انرژیهای تجدیدپذیر تامین شده است که سهم منابع مختلف به شرح زیر بوده است:
– انرژی زیست توده ۷٫۷۹%
– انرژی برق آبی حدود ۱۶٫۵%
– انرژی زمین گرمایی ۳٫۱%
– انرژی خورشیدی ۰٫۲۹%
– انرژی بادی ۰٫۴۸%
– انرژی جزر و مد و امواج ناچیز
امروزه مشخص شده است که سوختهای زیستی به دست آمده از پسماندهای جنگلها و محصولهای کشاورزی جهان میتواند سالانه به اندازه ۷۰ میلیارد تن نفت خام انرژی در دسترس بشر قرار دهد که این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است. همچنین میتوان از این سوختها بیشتر در تولید گرما بهره برد زیرا میتوانند باعث صرفه جویی اقتصادی چشمگیری شوند. تجربیات جهانی و بررسی تحقیقات عملی نشان می‌دهد هر تن لجن فاضلاب خانگی تولید شده در فرآیندهای بیهوازی دارای پتانسیل تولید برق معادل ۳۷۰-۳۸۰ کیلووات ساعت میباشد.
بیوماس انعطاف‌پذیرترین منبع انرژی غیرنفتی است که میتواند مستقیماً در تبدیل سوخت گازی به مایع برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین زیستتوده به عنوان بزرگ‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان است که در سال ۱۹۹۸ به میزان ۱۴% برق جهان و ۱۸% کل انرژی اولیه کشور‌های دنیا را تأمین می‌کرد و هم‌اکنون نیز مهم‌ترین منبع انرژی در کشور‌های در حال توسعه است و ۳۵% کشور‌های در حال توسعه از این منبع استفاده می‌کنند.
در گذشته های دور ایرانیان نیز به قابلیت ها و سودمندی انرژیهای زیستتوده پی بردهاند و بصورت سنتی از این نوع انرژی در تامین گرمایش محل زندگی و پخت و پز و تامین غذا استفاده میکردند در حال حاضر وزارت نیرو با توجه به وجود منابع غنی بیومس در ایران اقدام به تهیه آمار و ارائه پتانسیلها و میزان بهرهوری از آن در استانهای مختلف کشور از جمله تهران، شیراز، اصفهان و مشهد را مورد مطالعه قرار داده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد بیشترین نیروگاههای زیست توده کشور در استان تهران با ظرفیتی بالغ بر ۸٫۹ مگاوات در حال فعالیت اند.
راهکارهایی برای آشنایی کودکان با معضلات هوای آلوده | کارگروه کودک انجمن‌هوای پاک کندو
تاریخچه زیست توده در جهان
- کشف و مهار آتش و استفاده از حرارت حاصل از سوزاندن چوب و خار و خاشاک
- خروج گاز و اشتعال ناقص آن ناشی از دفن زباله در طبقات زیرین زمین توسط پیلینی روسی
- اعلام وان هلمونت در سال ۱۶۳۰ در خصوص شناسائی و اشتعال گاز دفنگاه
- کشف ماهیت گاز مرداب (متان- بیوگاز) در سال ۱۶۶۷ دانشمندی به نام شرلی
- شناسائی گاز متان به عنوان ترکیب اصلی بیوگاز از مواد تخمیر شده توسط ولتا و در سال ۱۷۷۶
- شروع تحقیقات عمده در زمینه تخمیر بیهوازی و کاربرد آن به وسیله شخصی به نام دیوی در سال ۱۸۰۸
در سال ۱۸۸۴ فردی به نام گاین طرحی را به اجراء در آورد که به وسیله بیوگاز حاصل از انرژی زیستتوده روشنائی خیابانهای شهر پاریس را تأمین نمود.
تاریخچه زیست توده در ایران
- محمدبن حسین عاملی معروف به شیخ بهائی (۱۰۳۱-۹۳۵ هجری قمری) جزء نخستین کسانی بوده که از بیوگاز حاصل از زیست توده (فاضلاب حمام) استفاده کرده و آن را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده است.
- اولین هاضم تولید گاز متان در ایران در روستاهای نیاز آباد لرستان در سال ۱۳۵۴ ساخته شده است. این دستگاه به گنجایش ۵ متر مکعب فضولات گاوی روستا را مورد استفاده قرار داده و بیوگاز مصرفی حمام مجاور را تأمین می نموده است.
- از نظر استفاده های سنتی از این منبع، مطابق سرشماری سال ۱۳۷۵، ۱۰ درصد خانوارهای روستایی برای گرمایش منازل خود و ۵ درصد خانوارهای روستایی برای پخت و پز عمدتا از چوب و فضولات دامی استفاده می کرده اند.
- در سال ۱۳۵۹ دو واحد کوچک آزمایشی در دانشگاه بوعلی سینا همدان احداث گردید که با فضولات کشتارگاه و کودگاوی تغذیه می گردید.
- دانشگاه صنعتی شریف نیز در سال ۱۳۶۱ یک واحد ۳ متر مکعب را به صورت آزمایشی مورد مطالعه قرار داد که با فضولات گاوی بارگیری می‌شد.
- موسسه DLR آلمان نیز پتانسیل اقتصادی زیست توده برای تولید برق را تا سال ۲۰۵۰ بمیزان ۳۵۰۰ مگاوات محاسبه و ارائه نموده است.
- در حال حاضر پروژه های متعددی در این خصوص توسط وزارت نیرو و بخش خصوصی در دست اجرا می باشد.
در زمان آلودگی هوا چی بوخوریم؟ ۶ راهکار برای روزهای آلوده
ضرورت و مزایای استفاده از انرژی زیست توده در کشور
- رفع مشکلات زیست محیطی حاصل از رهاسازی منابع زیست توده در طبیعت (آلودگی آب، خاک، هوا و بو و …)
- کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بویژه متان در جو- بیش از ۵۰% متان منتشره از این منابع میباشد.
- امکان تولید انرژی در محل مصرف (کاهش تلفات شبکه)
- امکان تحویل انرژی پاک به شکل جامد، مایع و گاز
- امکان تحویل انرژی به فرم برق، حرارت و سوخت خودروها و یا خوراک واحدهای پتروشیمی
- ایجاد ارزش افزوده و اشتغال مولد قابل توجه
- تولید سالانه ۲۵ میلیون تن زباله شهری و صنعتی، بیش از ۵ میلیارد مترمکعب فاضلاب های شهری و صنعتی، بیش از ۴۰۰میلیون تن زائدات و ضایعات کشاورزی- جنگلی و دامی
- کمک به ارتقای بهداشت عمومی
- تولید انرژی با قابلیت دسترسی بالا
پتانسیل انرژی زیست توده
منابع زیست توده به ۵ منبع مختلف و عمده شامل زباله ها، فاضلاب های صنعتی، زائدات جنگلی – کشاورزی و دامی تفکیک می شود. که فقط بر اساس مطالعات انجام شده برای یکی از این منابع یعنی پسماندهای جامد شهری (زباله ها) آن هم فقط برای شهرهای بالای ۲۵۰،۰۰۰ نفر نتایج زیر حاصل شده است.
بر اساس نتایج مذکور پتانسیل حداکثر تولید برق از انواع نیروگاههای زیستتوده در سال ۸۶ برای شهرهای بالاتر از ۲۵۰ هزار نفر (۳۰ شهر) بالغ بر ۸۰۰ مگاوات به تفکیک ۳۱۱ مگاوات نیروگاه زباله سوز، ۲۱۷ مگاوات نیروگاه پیرولیز-گازی، ۱۵۹ مگاوات نیروگاه هضم بیهوازی و ۱۱۲ مگاوات نیروگاه لندفیل بوده است. شایان ذکر است به کار گیری پتانسیلهای برآورد شده نه تنها به استحصال انرژی بلکه به رفع بخش عظیمی از مشکلات مربوط به آلودگی و مسائل زیست محیطی ناشی از مدیریت پسماندها نیز کمک شایانی خواهد نمود.
استفاده از زیستتوده بعنوان یک منبع انرژی نه تنها بدلایل اقتصادی بلکه به دلیل توسعه اقتصادی و زیست محیطی نیز جذاب است و از طرفی آنرا عامل تسریع در رسیدن به توسعه پایدار میدانند. سیستم‌هایی که زیستتوده را به انرژی قابل مصرف تبدیل می‌کنند، میتوانند در ظرفیتهای کوچک به صورت ماژول و ظرفیتهای متوسط و بالا بکار روند. صنایع کشاورزی و جنگلداری از ذخایر اصلی زیستتوده هستند که فرصت‌های اساسی را برای توسعه اقتصادی مناطق روستایی و دورافتاده فراهم می‌کند. میزان نشر مواد آلاینده ناشی از احتراق زیستتوده، معمولاً کمتر از سوختهای فسیلی است. بعلاوه استفاده و بهرهبرداری تجاری از زیستتوده میتواند مشکلات مربوط به انهدام ضایعات و زباله در سایر صنایع از جمله جنگلداری و تولیدات چوب، فرآوری مواد غذایی و بخصوص ضایعات جامد شهری در مراکز شهری را حذف و یا کاهش دهد.
سخن پایانی
آمارهای مصرف انرژی در دنیا گویای تقاضا و مصرف عظیم منابع آن میباشد. از آن جایی که منابع انرژی فسیلی رو به اتمام است و استفاده از این نوع انرژی همواره سلامتی موجودات زنده کره زمین را به واسطه آلودگی های حاصل تهدید مینماید بشر به ناچار عزم خود را به چاره اندیشی در این موضوع راسخ نمود تا از انرژی های نو و تجدیدپذیر بهره مند گردد. در این میان انرژی زیست توده به عنوان منبعی قابل اعتماد در ابعاد زیست محیطی و اقتصادی از ویژگیهای مناسبی برخوردار میباشد. منبع این نوع انرژی، صنایع کشاورزی، جنگلداری و ضایعات جامد شهری است که فراوانی آن در اکثر کشورها، آنرا به عنوان منبع سوخت معرفی نموده است. از دیگر ویژگیهای این نوع سوخت، کاربرد گرمایی، برقی و سوختی است که نوید بخش منبع خوبی برای تامین انرژی آیندگان میباشد. در دنیای امروز، تکنولوژی و نوآوریهای جدید، امکان ایجاد فرآیندی برای تبدیل ضایعات به عنوان منبع عظیم انرژی در جهت توسعه اقتصادی با سودجویی زیستی را فراهم نموده است. پاک بودن انرژی حاصل از بیومس نسبت به سوختهای فسیلی و در دسترس بودن منابع آن و جمعآوری و ممانعت از رهایی آنها در طبیعت همسو با افزایش بهداشت زیستی، زمینه مساعدی برای بهره وری و توسعه سهم آن در سبد انرژی را فراهم نموده است. چشم انداز استفاده از این نوع انرژی، آیندهای روشن برای تداوم زندگی نسلهای آتی با حفظ منابع ذخیره و منابع زیست محیطی را ترسیم مینماید.
منابع
- محمودی نژاد، وفا،۱۳۹۱٫ بیومس، انرژی پاک با رویکرد حفظ محیط زیست، ششمین همایش ملی و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست،تهران.
- پیرباوه‌پور، محمد، محمدیان، میثم،۱۳۹۲٫ استفاده از بیومس بعنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر پاک، جایگزین سوختهای فسیلی، همایش منطقهای چالشها و راهکارهای توسعه در مناطق محروم،کرمان.
- اله بخش کاوسی، تولید انرژی تجدیدپذیر با استفاده از منابع بیومس و ضایعات کشاورزی، دانشگاه رازی، چهارمین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی.
- انرژی های پاک / طرح مدیران سبز اندیش/ سازمان حفاظت محیط زیست /معاونت آموزش و پژوهش دفتر مشارکت و آموزش همگانی/ شماره ۶ سال ۱۳۸۷٫
https://www.iranecs.com/articles_det.php?id=10
