انرژی زیستی چگونه می‌تواند در عصر انرژی‌های نوین پیشی بگیرد؟

Thread Content

در شرایطی که منابع انرژی فسیلی به تدریج در حال کاهش هستند، آلودگی هوا روز به روز جدی‌تر می‌شود و تغییرات اقلیمی جهانی نیز در حال تشدید است، انرژی بیولوژیکی با ویژگی‌هایی مانند قابلیت تجدیدپذیری، خنثی بودن از نظر کربن و سازگاری با محیط زیست، به یک گزینه برجسته تبدیل شده و توجه گسترده‌ای را در سراسر جهان به خود جلب کرده است. توسعه انرژی بیولوژیکی نیز در استراتژی‌های توسعه انرژی کشورهای مختلف گنجانده شده است. برزیل، اتحادیه اروپا و ایالات متحده زودتر وارد حوزه انرژی بیولوژیکی شدند و هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند؛ اما در حال حاضر، فقط سوخت‌های بیولوژیکی نسل اول و سوخت‌های جامد هستند که به طور واقعی به صورت صنعتی تولید می‌شوند. تولید سالانه اتانول از نیشکر در برزیل بیش از ۲۵ میلیارد لیتر است و میزان استفاده از آن بیش از ۵۰ درصد از میزان مصرف سوخت بنزین در کشور را تشکیل می‌دهد؛ تولید سالانه اتانول از ذرت در ایالات متحده نیز بیش از ۴۰۰ میلیارد لیتر بوده است. کشورهایی مانند ایالات متحده، برزیل و اندونزی، در تولید بیودیزل پیشرفت چشمگیری داشته‌اند. مواد اولیه اصلی برای تولید بیودیزل، گیاهانی مانند روغن‌کارد، سویا و نخل، همچنین روغن‌های باقی‌مانده از فرآیندهای تولیدی است. در سال ۲۰۱۴، میزان تولید بیودیزل سویایی در ایالات متحده و برزیل هر کدام بیش از ۲ میلیون تن بود؛ در حالی که میزان تولید بیودیزل نخلی در اندونزی بیش از ۳.۸ میلیون تن بود. بسیاری از کشورهای اروپایی در حال توسعه سوخت‌های ذراتی به عنوان منبع انرژی بیولوژیکی هستند. سوئد عمدتاً از طریق کشت جنگل‌های انرژی‌زا با درختان بید، تولید انرژی از طریق فرآیند تولید همزمان گرما و برق را توسعه داده است؛ سالانه حدود ۱۰۰ میلیارد کیلووات‌ساعت برق تولید می‌شود که ۱۶.۵ درصد از مصرف کل انرژی کشور را تشکیل می‌دهد و ۶۸.۵ درصد از کل منابع انرژی مورد استفاده برای تأمین گرما را نیز تشکیل می‌دهد. در دانمارک نیز، سالانه حدود ۱.۵ میلیون تن از پسماندهای کشاورزی و جنگلی برای تولید برق از طریق سوزاندن مستقیم مصرف می‌شود؛ این روش ۵ درصد از تأمین برق کشور را فراهم می‌کند. انرژی زیستی در ایالات متحده و اتریش، به ترتیب ۴٪ و ۱۰٪ از مصرف کل انرژی را تشکیل می‌دهد. آلمان از تخمیر خشک پسماندهای زیستی برای تولید گاز بیوگاز استفاده می‌کند که در تولید همزمان گرما و برق به کار می‌رود و حدود ۷ درصد از انرژی الکتریکی کشور را تأمین می‌کند. “تولید انرژی بیوماس از طریق محصولات غلاتی، در تضاد با اصول امنیت غذایی است و مورد انتقاد جامعه بین‌المللی قرار گرفته است؛ سازمان ملل نیز در تلاش است تا تولید اتانول از ذرت در ایالات متحده را متوقف کند. بنابراین، جامعه بین‌المللی شروع به جستجوی سوخت‌های مایع زیستی نسل دوم کرد، که عمدتاً الکل سلولزی است. ایالات متحده در سال ۲۰۰۶ «نقشه راه تحقیقات اتانول سلولزی» را تدوین کرد و در سال ۲۰۰۸ «برنامه عمل سوخت‌های زیستی» را منتشر نمود؛ همچنین در حال پیشرفت چشمگیر در زمینه توسعه فناوری‌های کشت مواد اولیه اتانول سلولزی و تبدیل آن‌ها است. ”جیا لی‌مینگ گفت: «برزیل نیز در حال توسعه فناوری‌های تبدیل است تا از پسماند نیشکر برای تولید اتانول سلولزی استفاده کند.» در حال حاضر، گیاهانی که به طور گسترده برای تولید اتانول سلولزی در سطح بین‌المللی مورد استفاده قرار می‌گیرند، شامل گیاهان علفی مانند سورگوم شیرین، سیگل، استاگنوپس و گیاهان درختی مانند درخت بلوط و درخت اکالیپتوس هستند؛ روش‌های تبدیل نیز شامل روش پیش‌تجزیه حرارتی، روش آنزیمی، روش شیمیایی و روش‌های فیزیکوشیمیایی می‌باشد. دیزل زیستی نیز در مسیر سوخت هواپیمایی زیستی با کیفیت بالاتر حرکت می‌کند. ” چین برای توسعه خود، امنیت غذایی را به عنوان اصل اساسی در نظر گرفته است؛ یعنی نه با دیگران بر سر غذا رقابت کردن و نه بر سر زمین‌های مورد نیاز برای تولید غذا. جنگلداری نیز به عنوان منبعی با پتانسیل بالا، محسوب می‌شود. «نه با دیگران بر سر غذا رقابت کردن، نه بر سر زمین‌های مورد نیاز برای تولید غذا»، این همان اصل اساسی چین در توسعه انرژی زیستی است؛ از همان ابتدا، تأمین امنیت غذایی به عنوان خط قرمز توسعه انرژی زیستی در چین در نظر گرفته شده است. توسعه انرژی بیولوژیکی بر پایه تأمین امنیت غذایی، جنگلداری دقیقاً پتانسیل عظیم و بی‌نظیری را در اختیار دارد. در واقع، جنگلداری از نظر منابع و زمین، مزایای منحصربه‌فردی دارد. کشور ما ۴.۶ میلیارد هکتار زمین جنگلی دارد؛ از این مقدار، بیش از ۴.۴ میلیون هکتار از زمین‌های بکر و مناسب برای کشت درختان، می‌تواند به عنوان پایگاهی برای تولید سوخت‌های زیستی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، بیش از ۱.۷ میلیون هکتار از این زمین‌ها مخصوص کشت درختان برای تولید چوب است؛ سالانه نیز ۳۵۰ میلیون تن از مواد چوبی حاصل از قطع درختان، برای تولید سوخت استفاده می‌شود. “پتانسیل مواد خام جنگلداری در کشور ما بسیار زیاد است؛ بیش از ۱۵۰ گونه درخت وجود دارد که درصد روغن موجود در میوه و دانه‌های آن‌ها بیش از ۴۰ درصد است. گونه‌های اصلی درختانی که می‌توان آن‌ها را به صورت عمده کشت کرد تا به عنوان منبع مواد خام برای تولید بیودیزل مورد استفاده قرار گیرند، عبارتند از: تونگ‌زی، نوپانزی، ون‌گوان‌گو، هوانگ‌لیان‌مو، گوانگ‌پی‌شو، شان‌تونگ‌زی، یان‌فو‌مو، شان‌سانگ‌زی، پالم روغنی، و ووجی و غیره. ”جیا لی‌مینگ گفت. **اداره جنگلداری نیز پیشگامانه «برنامه توسعه انرژی بیوماس در بخش جنگلداری کشور (۲۰۱۱–۲۰۲۰)» را منتشر کرد و الگوها و جهت‌گیری‌های لازم برای توسعه انرژی بیوماس در بخش جنگلداری را مشخص ساخت. توسعه انرژی زیستی در کشور ما، به‌ویژه در زمینه تولید برق از منابع زیستی، نسبتاً پیشرفته است؛ در کشور ما بیش از ۶۰ شرکت در زمینه تولید برق از منابع زیستی فعالیت می‌کنند و این شرکت‌ها عمدتاً از خشت‌های کشاورزی، مواد چوبی و سایر منابع زیستی برای تولید برق استفاده می‌کنند. نیروگاه تولید برق از منابع زیستی در شهرستان دان، استان هه‌زه، شاندونگ، اولین نیروگاه از این نوع در کشور ما است. ظرفیت این نیروگاه ۲۵ هزار کیلووات است و سالانه ۱۶۰ میلیون کیلووات‌ساعت برق تولید می‌کند؛ این امر می‌تواند منجر به ایجاد ارزش اقتصادی بیش از ۱۰۰ میلیون یوان شود. مواد اصلی تولید دیزل زیستی، چربی‌های باقی‌مانده و دانه‌های درختانی هستند که حاوی مقدار زیادی روغن می‌باشند. شرکت یونان شن‌یو، از دانه‌های درخت تونگ‌زی برای تولید دیزل زیستی استفاده می‌کند. در اکتبر سال ۲۰۱۱، شرکت هواپیمایی ملی چین، دیزل زیستی تولید شده توسط این شرکت را پس از فرآوری، با سوخت هوایی معمولی به نسبت ۱:۱ مخلوط کرد و از آن برای پروازهای آزمایشی هواپیماهای بوئینگ ۷۴۷-۴۰۰ استفاده کرد؛ این کار موفقیت‌آمیز بود. گروه پکینگ داویمینگ با همکاری آکادمی علوم جنگلداری استان هونان، دیزل بیولوژیکی مبتنی بر درخت گوانگپی را توسعه داده است که اکنون در برخی مناطق به صورت آزمایشی در حال استفاده است. اما تاکنون، رشد صنعت انرژی زیستی در کشور ما آهسته بوده است؛ دلیل اصلی آن، تمرکز تنها بر یک نوع محصول مانند دیزل زیستی و سوخت‌های گرانولی است. سودآوری پایین این محصولات باعث شده که شرکت‌ها انگیزه‌ای برای توسعه نداشته باشند. چگونه می‌توان سه محدودیت اصلی در زمینه مواد خام، فناوری و توسعه پایدار را برطرف کرد؟ الگوی چین در حال ظهور است؛ بازدهی، رگ حیات صنعت است. اگرچه سیاست‌های حمایتی ضروری هستند، اما نباید در تضاد با قوانین بازار قرار گیرند. شرکت‌های تولیدکننده انرژی بیوماس برای رشد و توسعه با استفاده از توانایی‌های خود، نیز نمی‌توانند از قانون بقا مبنی بر بهینگی هزینه‌ها فرار کنند. جیا لی‌مینگ معتقد است که سه عامل اصلی که بر بهره‌وری توسعه انرژی بیولوژیکی در صنعت جنگلداری تأثیر می‌گذارند، عبارتند از: مواد خام، فناوری و توسعه پایدار. در حال حاضر، مؤسسات تحقیقاتی مانند «مرکز تحقیقات انرژی‌های زیستی غیرغلاتی» در دانشگاه جنگلداری پکن، با بزرگترین شرکت‌های نمونه تولید انرژی زیستی در کشورمان همکاری می‌کنند تا الگوهایی برای توسعه پایدار انرژی زیستی جنگلی ارائه دهند؛ الگوهایی که مشخصه‌های آن‌ها، تولید مواد خام از باغات با بازدهی انرژی بالا و توسعه زنجیره‌های تولید چندمنظوره با کارایی بالا است. این الگوها در جهان در رتبه‌های برتر قرار دارند. پرورش جنگل‌های ماده بر اساس الگوی باغات انجام می‌شود؛ با استفاده از گونه‌های درختان انرژی‌زا اصلی کشور، کشت به صورت مقیاس‌گسترده و بهینه انجام می‌گیرد تا تولید مواد خام و تأمین پایدار آن تضمین شود و این امر می‌تواند هزینه‌های مواد خام را به طور قابل توجهی کاهش دهد. سو شوچای گفت: در کشور ما، برای کاشت درختان تولید دیزل زیستی، باید از روش‌های تولیدی جامعی مانند کاشت اصناف خوب و بی‌جنسیتی، کاشت در فاصله‌های نزدیک، شکل‌دهی و بریدن درختان، کنترل گل و میوه، مدیریت آب و کود، و استفاده از ماشین‌آلات، استفاده کرد. جیا لی‌مینگ گفت که حتی برای گونه‌های درختی سوختی و سلولزی مانند افرا و توت، نیز باید از ارقام با کیفیت استفاده شده و تولید با تراکم بالا و دورهٔ قطع درختان کوتاه انجام گیرد. جنگل‌های بوته‌ای مانند نیمه‌خشک در مناطق شمال‌غربی کشور، اگر به مدت طولانی مورد مراقبت قرار نگیرند، فقط روز به روز بدتر خواهند شد؛ اما بریدن آن‌ها هر چند سال یکبار، هم مواد اولیه لازم را فراهم می‌کند و هم باعث تقویت دوباره جنگل می‌شود. هسته اصلی نوآوری در فناوری تولید محصولات، الگوی توسعه زنجیره صنعتی با تولید چندگانه و کارای است. استفاده از مواد خام زیستی برای تولید محصولات متعدد، باعث می‌شود که این مواد به طور کامل مصرف شوند و یک زنجیره تولید طولانی ایجاد گردد؛ این امر می‌تواند ارزش افزوده محصولات و بازدهی صنعت را به طور قابل توجهی افزایش دهد. جیا لی‌مینگ گفت که از طریق همکاری مشترک بین صنعت، آکادمی و تحقیقات، این الگو به پیشرفت‌هایی دست یافته است. شرکت فوجیان یوانهوا، از گوشت میوه درخت ساداروس که سرشار از سابونین است، به عنوان ماده اولیه برای تولید صابون‌های با ارزش بالا، شامپوها و محصولات مشابه استفاده می‌کند؛ همچنین از دانه‌های این درخت که حاوی بیش از ۴۰ درصد روغن هستند، برای تولید دیزل زیستی استفاده می‌کند. از پوسته دانه‌ها نیز برای تولید کربن فعال با کیفیت بالا استفاده می‌شود؛ در عین حال، این شرکت محصولاتی مانند روغن‌های گیاهی، لوازم آرایشی با کیفیت بالا و خوراک‌های پروتئینی با کیفیت بالا نیز تولید می‌کند. سازمان توسعه فرانسه معتقد است که صنعت چوب‌پنبه، الگویی منحصربه‌فرد برای توسعه انرژی زیستی مبتنی بر «یکپارچه‌سازی جنگل و روغن» را در چین شکل داده است؛ لذا با اشتیاق منتظر است که از طریق پروژه‌های وام‌دهی، این الگوی توسعه صنعتی بهبود یافته و الگویی برای توسعه صنعت انرژی زیستی در سطح بین‌المللی ایجاد شود. زنجیره صنعتی انرژی زیستی «تبدیل چوب به روغن» گروه جینگجیائو، عمدتاً با استفاده از پسماندهای کشاورزی و جنگلی، محصولاتی مانند دیزل زیستی با گرادیان تگلیتاسیون پایین، روغن‌های لازم برای استفاده نظامی در مناطق سردسیر، و پلاستیک‌زدای‌ها تولید می‌کند؛ در نتیجه ارزش افزوده این محصولات **افزایش می‌یابد**. کارشناسان بین‌المللی مشهور فرانسوی در زمینه دیزل زیستی، این روش تولید را بسیار ستوده و آن را یک فناوری در سطح جهانی با آینده‌ای بسیار خوب می‌دانند. برای دستیابی به توسعه پایدار در کل چرخه عمر، از تولید مواد خام تا محصول نهایی، لازم است هم بازده اقتصادی بالایی داشته باشد و هم سازگار با محیط زیست و مفید برای توسعه اجتماعی و اقتصادی منطقه باشد؛ تنها در این صورت می‌تواند وارد بازارهای بین‌المللی شده و «مجوز» ورود به آن‌ها را کسب کند.