Thread Content
عواملی که مانع پیشرفت سریع فناوری سوختهای فرمداده شده از بیوماس میشوند، چه هستند؟
اول، مسئله سیاست است. هر نوع انرژی مزایا و معایب خاص خود را دارد و انرژی بیولوژیکی نیز همینطور است. این انرژی دارای مزایایی مانند ذخایر فراوان، قابلیت تجدیدپذیری و کمتر بودن آلایندگی است، اما معایبی نیز دارد؛ مثلاً کشت گیاهان انرژیزا درختی برای رسیدن به حالت بالغ، ۵ تا ۶ سال زمان میبرد و پرورش ارقام با کیفیت نیز بیش از ده سال طول میکشد. بنابراین، امکان کسب سود کوتاهمدت وجود ندارد و حمایتهای لازم از توسعه صنعت انرژی بیولوژیکی در تمامی جنبهها کافی نیست. علاوه بر این، به دلیل آگاهی ناکافی از این فناوری انرژی جدید و پایههای ضعیف، تعیین برخی از اهداف کمی تهورآمیز بوده است. دوم، مسئله فنی است. فناوریهای مربوط به انرژی زیستی در کشور ما عمدتاً فناوریهای تکمنظوره هستند؛ چه در زمینه سوختهای فرمداده شده، فناوری گازسازی، الکل سوختی و دیزل زیستی، این فناوریها از یکدیگر مستقل بوده و ارتباطی بین آنها وجود ندارد. سوم، مسئله مواد اولیه است. توسعه انرژی بیولوژیکی در کشور ما بهطور عمده متکی بر پسماندهای کشاورزی و جنگلی مانند ساقههای محصولات کشاورزی بوده است؛ اما ساقههای محصولات کشاورزی تحت تأثیر فصلها قرار دارند و این امر باعث شده تا توسعه صنعت انرژی بیولوژیکی با مشکلاتی مانند کمبود منابع خام و پایداری پایین روبرو شود.
انرژی زیستی، انرژی خورشیدی است که توسط فتوسنتز گیاهان در روی زمین ذخیره میشود و به احتمال زیاد یکی از منابع انرژی جدید اصلی قرن بیست و یکم خواهد بود. برآورد میشود که انرژی ذخیرهشده توسط گیاهان در هر سال، تقریباً برابر با ۱۰ برابر میزان مصرف سوختهای اصلی جهان است ; و میزان استفاده از آن به عنوان منبع انرژی، کمتر از ۱ درصد از کل مقدار آن است. این مواد زیستی استفادهنشده، برای تکمیل چرخه کربن در طبیعت، بخش عمدهای از انرژی و کربن خود را از طریق تجزیه طبیعی آزاد کرده و دوباره به طبیعت بازمیگردانند. در واقع، انرژی بیوماس قدیمیترین، پرکاربردترین و مستقیمترین منبع انرژی است که انسانها از آن استفاده کردهاند؛ تا به امروز نیز بیش از ۱.۵ میلیارد نفر در سراسر جهان از بیوماس به عنوان منبع انرژی برای زندگی خود استفاده میکنند. سوزاندن بیوماس روش سنتی است؛ نه تنها بازدهی حرارتی آن پایین است، بلکه نیاز به نیروی کار زیادی دارد و آلودگی ناشی از آن شدید است. با استفاده از فناوریهای تبدیل انرژی بیوماس، میتوان از انرژی بیوماس به شکل کارآمدی استفاده کرد تا سوختهای پاک مختلفی تولید شود؛ این سوختها میتوانند جایگزین سوختهایی مانند زغالسنگ، نفت و گاز طبیعی شده و برای تولید برق مورد استفاده قرار گیرند. و کاهش وابستگی به انرژیهای فسیلی، حفاظت از **منابع انرژی، و کاهش آلودگی ناشی از مصرف انرژی در محیط زیست. کارشناسان معتقدند که انرژی بیوماس به بخش مهمی از منابع انرژی پایدار در آینده تبدیل خواهد شد و تا سال ۲۰۱۵، ۴۰ درصد از کل مصرف انرژی جهان از انرژی بیوماس تأمین خواهد شد. ۱.۲ انرژی و محیط زیست: بشر در مواجهه با فشارهای دوگانه توسعه و محیط زیست قرار دارد. توسعه اقتصادی و اجتماعی به انرژی به عنوان یک محرک مهم وابسته است؛ هرچه اقتصاد توسعه یابد، مصرف انرژی نیز افزایش مییابد، بهویژه مصرف سوختهای فسیلی. در نتیجه، دو مشکل مهم پیش روی ما قرار میگیرد: اول، ایجاد آلودگی محیط زیست که روز به روز شدیدتر میشود؛ دوم، اینکه سوختهای فسیلی موجود در کره زمین روزی تمام خواهند شد. بر اساس میزان مصرف، منابع نفت جهان در طی ۵۰ تا ۸۰ سال آینده کاملاً تمام خواهند شد. تا سال ۲۰۵۹، یعنی دویستمین سالگرد حفاری اولین چاه نفت جهان، منابع نفتی جهان احتمالاً تقریباً به پایان خواهد رسید. از سوی دیگر، مصرف بیش از حد سوختهای فسیلی منجر به مصرف سریع و زودهنگام این منابع محدود شده است؛ این امر باعث آزادسازی مقدار زیادی انرژی و کربن اضافی شده و تعادل انرژی و کربن در طبیعت را بر هم زده است. این عامل، دلیل مستقیم پدیدههای فاجعهباری مانند تخریب لایه اوزون، گرمایش جهانی و بارانهای اسیدی است. یعنی اگر منابع انرژی جدیدی برای جایگزینی نقش غالب منابع انرژی فسیلی در ساختار انرژی توسعه نیابند، در قرن بیست و یکم قطعاً بحرانهای جدی و فاجعهباری در زمینه انرژی و محیط زیست رخ خواهد داد؛ که این موضوع یکی از سه فاجعه احتمالی است که بشر در قرن آینده با آن روبرو خواهد شد. ۱.۳** ایمنی: البته، توسعه انرژی بیولوژیکی تنها راه دستیابی به انرژی جدید نیست؛ بشر میتواند از روشهای فناورانه پیشرفته برای به دست آوردن انرژی هستهای استفاده کند، یا حتی انرژی را از فضای بیرونی دریافت کند. اما خطرات ناشی از این روشها نیز کاملاً آشکار است. اول از همه، توسعه انرژی هستهای به احتمال زیاد عوامل ناپایداری جدیدی را به جهانی که پیش از این ناپایدار بوده، اضافه خواهد کرد و حتی میتواند محیط زندگی بشر را مورد تهدید قرار دهد ; دوماً، استخراج انرژی در مناطق محدود فضای بیرونی که کشورها یا گروههای مختلف تحت سطح فناوری قرن آینده بشریت میتوانند به آن دست یابند، بهطور اجتنابناپذیری منجر به رقابتها یا منازعات جدیدی خواهد شد؛ پیامدهای مثبت و منفی آن نیز واضح است. انرژی بیوماس نه تنها ایمنترین و پایدارترین منبع انرژی است، بلکه از طریق مجموعهای از فناوریهای تبدیل، میتوان انواع مختلفی از انرژی تولید کرد؛ مانند اینکه با فرآیندهای جامدسازی و کربنسازی میتوان سوخت جامد تولید کرد، با فرآیند گازسازی میتوان سوخت گازی تولید کرد، و با فرآیندهای مایعسازی و استخراج روغن گیاهی میتوان سوخت مایع به دست آورد؛ همچنین در صورت نیاز، میتوان انرژی الکتریکی نیز تولید کرد. در حال حاضر، کشورهای سراسر جهان، بهویژه کشورهای توسعهیافته، مشغول توسعه فناوریهایی برای استفاده از انرژی زیستی با کارایی بالا و بدون آلایندگی هستند؛ تا منابع انرژی معدنی کشورهای خود را حفظ کرده و پایهای محکم برای توسعه پایدار اقتصادی فراهم کنند. ۲. وضعیت توسعه فناوریهای انرژی بیولوژیکی در کشورهای خارجی: بهرهبرداری از انرژی بیولوژیکی مدتهاست که توجه کشورهای مختلف و دانشمندان را به خود جلب کرده است. برنامههای توسعه و پژوهشی متعددی تدوین شده است، از جمله برنامه خورشید ژاپن، پروژه انرژی سبز هند، مزارع انرژی آمریکا و برنامه انرژی الکل برزیل. کشورهای دیگری مانند دانمارک، هلند، آلمان، فرانسه، کانادا و فنلاند نیز سالهاست که به تحقیق و توسعه در این زمینه میپردازند و سیستمهای خاص خود را برای تحقیق و توسعه انرژی بیولوژیکی ایجاد کردهاند؛ همچنین، آنها دارای مزایای فناورانه خاص خود هستند. ۲.۱ فناوری گاز بیوگاز، عمدتاً برای پردازش مدفوع پرندگان و دامها و فاضلابهای آلی با غلظت بالا به روش بیهوازی است و یکی از فناوریهای قدیمیتر در زمینه استفاده از انرژی بیولوژیکی محسوب میشود. قبل از دهه ۸۰، در کشورهای در حال توسعه **عمدتاً بر فناوری استفاده از مخازن گاز بیولوژیکی تمرکز شده بود تا از پسماندهای محصولات کشاورزی و فضولات دامها، گاز بیولوژیکی تولید شود و به عنوان سوخت برای پختوپز استفاده گردد. مانند استخرهای گاز بیولوژیکی خانگی در هند و چین ; در حالی که کشورهای توسعهیافته عمدتاً بر فناوریهای آنئروبیک تمرکز میکنند تا فضولات پرندگان و دامها و فاضلابهای آلی با غلظت بالا را پردازش کنند. در حال حاضر، کشورهای توسعهیافته مانند ژاپن، دانمارک، هلند، آلمان، فرانسه و ایالات متحده، به طور گسترده از روش بیهوازی برای پردازش فضولات دامها و پرندگان استفاده میکنند؛ در حالی که کشورهای در حال توسعه مانند هند، فیلیپین و تایلند نیز پروژههای نمونهای برای پردازش فضولات دامها و پرندگان با استفاده از گاز بیوگاز ساختهاند. از فناوری خودبازخوردی آناتروفیک جدید استفاده میشود. شرکت هلندی IC، میزان گاز تولید شده در فرآیند تصفیه آبهای زائد آبجو به روش بیهوازی را به سطح ۱۰ متر مکعب بر متر مکعب در روز رسانده است؛ این امر منجر به **صرفهجویی در هزینههای سرمایهگذاری، هزینههای عملیاتی و فضای مورد نیاز شده است.** کشورهای توسعهیافته مانند ایالات متحده، بریتانیا و ایتالیا، از فناوری گاز بیولوژیکی عمدتاً برای پردازش زبالهها استفاده میکنند. در ایالات متحده، در تأسیسات پردازش زباله «استاتن» در نیویورک، ۲۰ میلیون دلار سرمایهگذاری شده است تا از روش خیس برای پردازش زبالهها استفاده شود؛ این روش منجر به تولید ۲۶۰ هزار متر مکعب گاز بیولوژیکی در روز میشود که برای تولید برق و تهیه کود مورد استفاده قرار میگیرد. بازدهی این روش قابل توجه است و انتظار میرود که کل سرمایهگذاری در عرض ۱۰ سال جبران شود. بریتانیا با استفاده از زبالهها، ۱۸ مگاوات انرژی برق تولید میکند؛ در ۱۰ سال آینده نیز قرار است ۱۵۰ میلیون پوند سرمایهگذاری کند تا نیروگاههای بیشتری برای تولید انرژی از زبالهها ساخته شود. ۲.۲ گازیسازی و تجزیه حرارتی بیوماس: از دهه ۷۰، کشورهای پیشرفتهای مانند ایالات متحده، ژاپن، کانادا و کشورهای عضو جامعه اروپایی، شروع به تحقیق و توسعه فناوری گازیسازی و تجزیه حرارتی بیوماس کردند. در دهه ۸۰، ۱۹ شرکت و مؤسسه تحقیقاتی در ایالات متحده مشغول تحقیق و توسعه این فناوری بودند ; آزمایشگاههای ۱۲ دانشگاه در کانادا، مطالعاتی در زمینه فناوری تجزیه حرارتی و گازسازی بیوماس انجام میدهند ; علاوه بر این، کشورهای در حال توسعه مانند فیلیپین، مالزی، هند و اندونزی نیز تحقیقاتی در این زمینه انجام دادهاند. شرکت برق تامپره در فنلاند، ساخت یک نیروگاه برقتولیدی از طریق گازسازی چوب با ظرفیت ۶۰ مگاوات را در سوئد آغاز کرده است؛ این نیروگاه قادر به تولید ۶۵ مگاوات انرژی حرارتی نیز هست و در سال ۱۹۹۶ شروع به فعالیت کرد. مرکز انرژی سوئد نیز وامی از بانک جهانی دریافت کرده و قصد دارد نیروگاهی با ظرفیت ۲۰ تا ۳۰ مگاوات در برزیل بسازد؛ در این نیروگاه از فناوریهای پیشرفته مانند گازسازی مواد زیستی و چرخه ترکیبی برای استفاده از منابع فراوان شکرخوار موجود در آن منطقه استفاده خواهد شد. ۲.۳ سوختهای مایع بیولوژیکی: یک فناوری دیگر که توجه را به خود جلب کرده، سوختهای مایع بیولوژیکی هستند؛ این سوختها که شامل اتانول و روغنهای گیاهی میشوند، میتوانند به عنوان سوختهای پاک، جایگزین مستقیم سوختهای نفتی مانند بنزین شوند. برزیل، منحصربهفردترین کشور در زمینه توسعه و استفاده از سوخت اتانول است. در اواسط دهه ۷۰، برای رهایی از وابستگی بیش از حد به نفت وارداتی، بزرگترین برنامه توسعه اتانول در جهان راهاندازی شد. تا سال ۱۹۹۱، میزان تولید اتانول به ۱۳ میلیارد لیتر رسید؛ از میان ۹.۸ میلیون خودرو، نزدیک به ۴ میلیون خودرو از نوع خودروهای اتانولی بودند و بقیه عمدتاً از سوخت مخلوط اتانول-بنزین با درصد ۲۰ استفاده میکردند. به عبارت دیگر، سوخت اتانول بیش از ۵۰ درصد از مصرف سوخت خودروها را تشکیل میدهد. در سال ۱۹۹۶، آزمایشگاه منابع تجدیدپذیر ایالات متحده فناوری تولید الکل از پسماندهای سلولز را توسعه داد. شرکت صنعتی هاسکول ایالات متحده نیز یک پروژه نمونه برقآفرینی با توان ۱ مگاوات از پوسته برنج ایجاد کرد؛ این پروژه سالانه ۱۲٬۰۰۰ تن پوسته برنج را پردازش کرده، ۸ میلیون کیلوواتساعت برق تولید میکند و سالانه ۲٬۵۰۰ تن الکل تولید مینماید؛ این روش از نظر اقتصادی بسیار مطلوب است. ۲.۴ فناوریهای دیگر: علاوه بر این، فناوری فشردهسازی مواد زیستی میتواند پسماندهای جامد کشاورزی و جنگلی را فشرده کرده و به سوختهای فشردهای تبدیل کند که میتوانند جایگزین زغالسنگ شوند. همانطور که ایالات متحده سوختهای فرمداده شده بر پایه بیوماس را توسعه داد، کشورهای جهان سوم مانند تایلند، فیلیپین و مالزی نیز سوختهای فرمداده شده به شکل میلهای را توسعه دادهاند. ۳. انرژی زیستی در کشور ما: کشور ما عمدتاً یک کشور کشاورزی است؛ جمعیت روستایی بیش از ۷۰ درصد از کل جمعیت را تشکیل میدهد. زیستی همواره یکی از منابع انرژی اصلی در مناطق روستایی بوده و در ساختار کلی منابع انرژی نیز نقش مهمی ایفا میکند. ۳.۱ منابع انرژی زیستی: کشور ما دارای ۴.۱۴ میلیارد هکتار جنگل، مرتع و زمینهای کشاورزی است؛ از نظر تئوری، میزان منابع زیستی میتواند به ۶۵ میلیارد تن در سال برسد (در هر کیلومتر مربع، مقدار کربن آلی تولید شده توسط گیاهان از طریق فتوسنتز، حدود ۱۵۸ تن در سال است). با در نظر گرفتن ارزش حرارتی متوسط ۱۵٬۰۰۰ کیلوژول بر کیلوگرم، مقدار منابع تئوریک معادل ۳.۳ میلیارد تن زغال سنگ است؛ که معادل بیش از ۳ برابر میزان مصرف سالانه انرژی در کشور ما میباشد. در واقع، مواد زیستی که در حال حاضر میتوان از آنها به عنوان منبع انرژی استفاده کرد، عمدتاً شامل ساقههای گیاهان، چوب برای سوخت، فضولات دامها، زبالههای خانگی و پسماندهای آلی است. بر اساس بررسیها، میزان منابع تراشه در کشور ما در حال حاضر بیش از ۷۲۰ میلیون تن است؛ که معادل حدود ۳۶۰ میلیون تن زغال سنگ استاندارد میباشد. از این مقدار، حدود ۱۲۰ میلیون تن برای استفاده در تولید خوراک دام، کاغذسازی، صنایع نساجی و ساختمانسازی به کار میرود؛ بنابراین ۶۰۰ میلیون تن از آن را میتوان برای مقاصد انرژیای استفاده کرد. منابع چوب برای سوخت، عمدتاً از قطع درختان در جنگلها، بریدن شاخههای درختان و جنگلهای تولیدکننده چوب به دست میآید. یک بررسی نشان میدهد که میزان تولید چوب برای سوخت در کشور ما سالانه حدود ۱۲۷ میلیون تن است؛ که معادل ۰۷۴ میلیون تن زغال سنگ استاندارد میباشد. همچنین، میزان منابع فضولات دام و طیور نیز حدود ۱۳۰ میلیون تن زغال سنگ استاندارد میباشد ; میزان زبالههای شهری حدود ۱۲۰ میلیون تن است و با نرخ سالانه ۸ تا ۱۰ درصد در حال افزایش است. برآوردها نشان میدهد که مجموع منابع انرژی زیستی قابل استفاده در کشور ما، حدود ۷۰۰ میلیون تن زغال سنگ استاندارد است. ۳.۲ انرژی بیوماس و استفاده از آن: بخش عمدهای از انرژی حاصل از بیوماس در کشور ما برای تأمین انرژی مورد نیاز مناطق روستایی استفاده میشود؛ تنها مقدار بسیار کمی از آن در فرآیندهای تولید صنعتی شرکتهای روستایی به کار میرود. روش استفاده از بیوماس، در طول سالها، عمدتاً شامل سوزاندن مستقیم آن بوده است؛ تنها در سالهای اخیر است که از فناوریهای جدید برای استفاده از انرژی بیوماس استفاده شده است، اما در مقیاس کوچک. میزان گسترش آن پایین است و در **، حتی در ساختار انرژی روستاها، سهم بسیار ناچیزی دارد. روش سوزاندن مستقیم بیوماس، نه تنها بازدهی حرارتی پایینی دارد، بلکه انتشار مقادیر زیادی دود و خاکستر، محیط زندگی مردم را روز به روز بدتر میکند و به شدت به سلامت جسمی و روانی زنان و کودکان آسیب میرساند. علاوه بر این، تأثیرات بسیار منفی بر محیط زیست، جامعه و اقتصاد نیز دارد: ۱. در شرایطی که استفاده از انرژی بیولوژیکی ضروری است اما روشهای استفاده از آن مناسب نیست، لازماً به صورت نامناسب از منابع طبیعی مانند جنگلها استفاده خواهد شد که منجر به تخریب پوشش گیاهی طبیعی و تعادل اکولوژیکی میگردد ; ۲. منابعی مانند زبالههای ارگانیک، فاضلابهای ارگانیک، پسماندهای ارگانیک، مدفوع دامها و برخی پسماندهای کشاورزی، بهطور کافی مورد استفاده قرار نمیگیرند؛ این امر نه تنها منجر به هدررفت منابع میشود، بلکه آنها را به منابع اصلی آلودگی ارگانیک تبدیل میکند. علاوه بر ایجاد آلودگی شدید در هوا و آب، این منابع مقدار زیادی گازهای گلخانهای نیز تولید میکنند که باعث تشدید اثر گلخانهای جهانی میشود ; ۳. در عین حال، با رشد سریع اقتصاد و افزایش سطح زندگی مردم، مشکل کمبود انرژی قطعاً به یکی از مشکلات مهمی تبدیل خواهد شد که مانع رشد پایدار اقتصاد در قرن بیست و یکم میشود؛ لذا باید به آن توجه کافی شود و اقدامات مؤثری برای حل آن انجام گیرد. در واقع، توسعه و استفاده گسترده از انرژی زیستی، برای کاهش مشکلات انرژی، زیستمحیطی و اکولوژیکی در قرن بیست و یکم اهمیت زیادی دارد و مزایای فراوانی به همراه دارد ; ۴. کاهش آلودگی و بهبود شرایط زندگی مردم. چه در پردازش فاضلابهای آلی، چه در استفاده از زبالههای شهری به عنوان منبع انرژی، و چه در استفاده از تحلیل حرارتی ساقهها، یک نکته مشترک مهم برای رفع مشکلات آلودگی محیط زیست وجود دارد؛ این همان هدف اصلی استفاده از بیشتر مواد زیستی نیز میباشد. ۵. حل مشکل تأمین انرژی در روستاها و ارتقای سطح زندگی کشاورزان. تأمین انرژی در مناطق روستایی کشور ما دچار کمبود است، در حالی که منابع بیولوژیکی فراوان هستند؛ بنابراین میتوان از انرژی بیولوژیکی برای بهبود تأمین انرژی در مناطق روستایی استفاده کرد. سطح زندگی آنها را ارتقا دهید. ۶. بهبود ساختار انرژی و کاهش فشار بر محیط زیست. منابع زیستی قابل استفاده در کشور ما به ۷۰۰ میلیون تن میرسد؛ اگر بتوان از این منابع به طور کامل استفاده کرد، میتوانند نقش مهمی در مصرف انرژی کشور ایفا کنند. این امر برای بهبود ساختار انرژی کشور، کاهش وابستگی به سوختهای نفتی، و در نتیجه کاهش انتشار آلایندههایی مانند CO2 و SO2، و در نهایت کاهش فشار ناشی از مصرف انرژی بر محیط زیست، اهمیت زیادی دارد. ۳.۳ تقاضای بازار: میتوان پیشبینی کرد که با رشد اقتصاد ملی و افزایش سطح زندگی مردم، چشمانداز بازار فناوریها و دستگاههای مربوط به استفاده از انرژی بیولوژیکی، روز به روز گستردهتر خواهد شد. مبانی اصلی: ۱. در حال حاضر، بخش عمدهای از تراشههای محصولات کشاورزی به دلیل عدم استفاده مؤثر، در همان مزارع سوزانده میشوند؛ این امر نه تنها منجر به هدررفت مقدار زیادی انرژی میشود، بلکه باعث آلودگی شدید محیط زیست نیز میگردد و تأثیرات منفی قابل توجهی بر زندگی اجتماعی و توسعه اقتصادی دارد. مانند حوادث دود و گرد و غبار در فرودگاه شوانگلیو در چنگدو و فرودگاه پایتخت. کشاورزانی که به تدریج ثروتمندتر میشوند، با افزایش سطح زندگی خود، نیاز مبرمی به تغییر روش پخت و گرمایش قدیمی که در آن از ساقههای گیاهی برای تأمین انرژی استفاده میشد، دارند. استفاده از سوختهای زیستی به عنوان منبع انرژی، میتواند شرایط بهداشتی آنها را بهبود بخشد، کیفیت زندگی را ارتقا دهد و فشار کاری را کاهش دهد. ۲. کارخانههای فراوانی برای فرآوری غلات، چوب، چای، میوهها و غیره، هر روز مقادیر زیادی پسماند مانند پوستههای دانهها، تراشههای چوب، خردههای چوب و پوستههای میوه تولید میکنند. با استفاده از فناوری گازسازی بیوماس، میتوان این پسماندها را به گاز قابل استفاده تبدیل کرد و منبع انرژی با کیفیتی تولید نمود؛ بدین ترتیب، از پسماندها سود برده میشود و در واقع دو هدف با یک اقدام حاصل میگردد. ۳. فضولات پرندگان و دامها هم منبعی بسیار مضر برای آلودگی محیط زیست و هم منبع مهمی از انرژی بیوشیمیایی هستند؛ با ساخت و توسعه مزارع دامی بزرگ، آلودگی ناشی از آنها نیز روز به روز شدیدتر میشود. استفاده از فناوریهای آنئروبیک برای پردازش فضولات دام و طیور، از دو جهت، یعنی از نظر انرژی و محیط زیست، اهمیت دارد. ۴. با پیشرفت سریع اقتصادی و اجتماعی کشورمان، افزایش جمعیت شهری و بهبود شرایط زندگی ساکنان، مسئله مدیریت پسماندهای شهری بهطور فزایندهای مطرح شده است. به عنوان مثال، در کشور ما در پکن، در سال ۱۹۹۵، میزان زباله تولید شده در هر سال از ۴ میلیون تن فراتر رفت؛ در سال ۱۹۹۶ نیز میزان زبالههای پکن به ۴٫۸۵ میلیون تن رسید. استفاده از فناوری بیهوازی برای پردازش زبالههای آلی، نه تنها امکان تولید انرژی را فراهم میکند، بلکه به کاهش هزینههای مربوط به مدیریت آلودگی نیز منجر میشود. ۵. مناطق دورافتاده کشور ما از منابع بیوماس فراوانی برخوردارند و اغلب جزو مناطقی هستند که کمبود برق دارند؛ میتوان از بیوماس برای تولید برق یا گرما استفاده کرد و آن را برای استفاده خود تولید نمود. ۶. فناوری انرژی زیستی دارای چشمانداز بازاری گستردهای است؛ مزیت آن این است که با استفاده از انرژی زیستی، نه تنها میتوان از منابع انرژی تمامنشدنی بهره برد، بلکه این روش میتواند به حفاظت از محیط زیست و صرفهجویی در منابع کمک کند. ۳.۴ وضعیت فعلی و مشکلات توسعه فناوری انرژی زیستی در کشورمان
کشورمان و نهادهای مرتبط، به استفاده از انرژی زیستی اهمیت زیادی میدهند؛ چندین رهبر ارشد نیز بارها دستوراتی برای تقویت استفاده از پسماندهای محصولات کشاورزی به عنوان منبع انرژی صادر کردهاند. **کمیته علمی، مطالعه و کاربرد فناوریهای انرژی بیولوژیکی را به طور مداوم در سه برنامه پنجساله متوالی به عنوان پروژههای تحقیقاتی اصلی در نظر گرفته است؛ در نتیجه، تعداد زیادی از دستاوردهای تحقیقاتی برجسته و نمونههای موفقی از کاربردهای این فناوریها به وجود آمده است، مانند تولید گاز بیوگاز، استفاده از فضولات دامها برای تولید گاز بیوگاز، تولید انرژی از طریق گازسازی مواد بیولوژیکی و تأمین گاز به صورت متمرکز، همچنین سوختهای بیولوژیکی فشرده. این اقدامات منجر به کسب منافع قابل توجهی از نظر اجتماعی و اقتصادی شده است. در همین حال، کشور ما یک تیم پژوهشی با سطح بالا را تشکیل داده است که شامل مؤسسات پژوهشی و دانشگاههای معتبر در کشور میباشد؛ این تیم دارای گروهی از متخصصان و پژوهشگران برجسته است که با اشتیاق در زمینه تحقیق و توسعه فناوریهای تجزیه حرارتی و گازسازی مواد زیستی فعالیت میکنند. الف. فناوری گاز بیوگاز، قدیمیترین فناوری استفاده از انرژی بیولوژیکی در کشور ما است که پیشتر به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. در دهه ۷۰، کشور ما برای رفع مشکل کمبود انرژی در مناطق روستایی، به طور گسترده به توسعه و ترویج فناوری استفاده از گاز بیوگاز در خانهها پرداخت و تا آن زمان ۵.۲۵ میلیون مخزن بیوگاز در سراسر کشور ساخته شد. در سه برنامه پنجساله متوالی اخیر، **توسعه فناوریهای جدید گاز بیوگاز به عنوان یکی از پروژههای کلیدی در زمینه تحقیقات علمی و فناورانه در نظر گرفته شده است؛ همچنین تعداد زیادی از پروژههای تحقیقاتی و پروژههای نمونه مربوط به گاز بیوگاز و کاربردهای آن اجرا شدهاند.** تاکنون، کشور ما بیش از ۳۰ هزار مخزن گاز بیوگازی در مقیاسهای بزرگ و متوسط ساخته است؛ حجم کل این مخازن بیش از ۱٬۳۷۰ هزار متر مکعب است. تولید سالانه گاز بیوگاز نیز ۵۵ میلیون متر مکعب است. تنها پروژههای گازبیوگازی با ظرفیت بیش از ۱۰۰ متر مکعب، بیش از ۶۳۰ مورد هستند؛ از این تعداد، ۵۸۳ مرکز تأمین گاز وجود دارد و تعداد کاربران نیز ۸۳ هزار نفر است. میزان مصرف سالانه گاز، ۴۳۱ متر مکعب است؛ این گاز عمدتاً برای پردازش فضولات پرندگان و دامها و همچنین فاضلابهای آلی استفاده میشود. این پروژهها همگی مزایای زیستمحیطی و اجتماعی مشخصی داشتهاند و نقش مثبتی در توسعه اقتصاد محلی و فناوری آنائروبیک کشورمان ایفا کردهاند. در برنامه «نهم»، فناوری آنائروبیک با کارایی بالا که برای پردازش فاضلابهای آلی با غلظت بالا و زبالههای شهری به کار میرود، به عنوان یکی از پروژههای کلیدی در حوزه تحقیقات علمی و فناوری مشخص شد؛ اجرای این پروژه به ترتیب توسط موسسه زیستشناسی چنگدو و موسسه انرژی و محیط زیست هانگژو انجام شده است و تاکنون پیشرفتهای مورد انتظار حاصل شده است. مشکلات اصلی در فناوری و مهندسی آنائروبیک کشور ما عبارتند از: تحقیقات کم در زمینه فناوریهای مرتبط، نبود هماهنگی لازم در تجهیزات کمکی، سطح پایین خودکارسازی، کیفیت پایین فرآوری تجهیزات غیراستاندارد، هزینههای بالای ساخت پروژهها، و آلودگیهای ناشی از فرآیندهای پردازش قبلی و بعدی. ب. فناوری گازسازی بیوماس در کشور ما در سالهای اخیر پیشرفت چشمگیری داشته است؛ شکل کورههای گازسازی از نوع سنتی و با جذب هوا از پایین، به سمت پیشرفتهترین سیستمهایی مانند تختهای جریاندار، تختهای جریاندار سریع و سیستمهای دوتخته رفته است. در زمینه کاربردها، علاوه بر گرمایش سنتی، پیشرفت اصلی در تأمین گاز برای خانوارهای روستایی و تولید انرژی از طریق گازسازی بوده است. “در دوره «۸۵»، **کمیته علم و فناوری** یک پروژه تحقیقاتی در زمینه «فناوری تجزیه حرارتی و گازسازی مواد زیستی و استفاده از انرژی حاصل» را تعیین کرد و دستاوردهای قابل توجهی کسب نمود: با استفاده از روش گازسازی با اکسیژن، دستگاهی برای گازسازی مواد زیستی با ارزش انرژی مناسب ساخته شد ; با استفاده از فرآیند تخت پویا مکشی، سیستمها و دستگاههای تأمین گاز متمرکز برای ۱۰۰ خانوار از طریق گازسازی بیوماس توسعه یافتهاند؛ همچنین با استفاده از فرآیند تخت ثابت مکشی، سیستمها و دستگاههای خشککردن بیوماس مورد استفاده در صنایع غذایی و محصولات کشاورزی نیز توسعه یافتهاند ; با استفاده از فرآیند کوره جریانی، سیستم و دستگاه تأمین گاز متمرکز برای ۱۰۰۰ خانوار در زمینه گازسازی مواد زیستی با موفقیت توسعه یافت. “در دوره «نهم و پنجم»، **کمیته علم و فناوری** یک پروژه تحقیقاتی مربوط به «گازسازی و ترموالیز بیوماس و فناوریهای مرتبط» تعیین کرد؛ هدف اصلی این پروژه، تحقیق و توسعه فناوری تولید انرژی با استفاده از گاز حاصل از بیوماس در مقیاس ۱ مگاوات، و همچنین فناوری تأمین گاز به صورت متمرکز از طریق گازسازی بقایای کشاورزی در مناطق روستایی بود. در حال حاضر، بیش از ۲۰۰ ایستگاه گازسازی روستایی در سراسر کشور ساخته شده است و بیش از ۱۰۰ دستگاه برای تولید انرژی از طریق گازسازی پوستههای غلات وجود دارد؛ تأثیر فناوری گازسازی به تدریج در حال گسترش است. ج. در دوره «هشتم»، کشور ما شروع به تحقیق و بررسی فناوری تولید سوخت اتانول از پسماندهای سلولزی کرد؛ تحقیقات عمدتاً بر روی هیدرولیز اسیدی پسماندهای سلولزی و فناوری تخمیر آنها انجام شد، و در دوره «نهم»، این تحقیقات وارد مرحله آزمایشهای میانی شد. کشور ما تحقیقات اولیهای روی سوختهای جایگزین مانند روغن گیاهی و روغن حاصل از تجزیه بیوماس انجام داده است: به عنوان مثال، آزمایشهای اولیهای در زمینه ویژگیهای فیزیکوشیمیایی روغن گیاهی، فرآیندهای اصلاح اسیدهای چرب و عملکرد احتراق در موتورهای دیزلی انجام شده است. “در دوره «نه-پنج»، بررسی طبقهبندی گیاهان روغنی وحشی و ساخت پایگاههای اصلاح نژاد انجام شد. در کشور ما نیز تحقیقاتی در زمینه لیقیدسازی بیوماس انجام شده است، اما فناوری مربوطه نسبتاً عقبمانده است و تحقیقات عمدتاً در زمینه لیقیدسازی تحت فشار بالا و لیقیدسازی ترمولیتیک انجام میشود. د. علاوه بر این، در دوره «هشتم»، کشور ما تمرکز ویژهای بر تحقیقات علمی و فناورانه در زمینه فناوری فشردهسازی بیوماس داشت؛ همچنین مدلهای پیشرفته خارجی را وارد کرد و پس از درک و استفاده از آنها، انواع مختلفی از دستگاههای فشردهسازی بیوماس را که مناسب شرایط کشور ما بودند، توسعه داد تا بتوان از آنها برای تولید سوختهای فشرده بیوماس به صورت میلهای، تکهای یا دانهای استفاده کرد. عمر مفید پیچهای دستگاههای فرمدهی مارپیچی بیوماس در کشور ما بیش از ۵۰۰ ساعت است که جزو سطح پیشرفته بینالمللی محسوب میشود. اگرچه کشور ما در زمینه توسعه انرژی بیولوژیکی دستاوردهای چشمگیری کسب کرده است، اما سطح فناوری آن همچنان با کشورهای پیشرفته تفاوتی وجود دارد؛ مانند: الف. توسعه فناوریهای جدید ناکافی و استفاده از فناوریهای تکبعدی. در مراحل اولیه، استفاده از بیوماس در کشور ما عمدتاً بر استفاده از گاز بیوگاز متمرکز بود؛ اما در سالهای اخیر، توجه به توسعه و کاربرد فناوریهای تجزیه حرارتی و گازسازی افزایش یافته و پیشرفتهایی نیز حاصل شده است. با این حال، پیشرفت در سایر فناوریها بسیار آهسته بوده است؛ از جمله فناوریهای تولید الکل، لیقیدسازی حرارتی، سوزاندن مستقیم، و همچنین پرورش درختان با رشد سریع، هیچ پیشرفت چشمگیری در آنها صورت نگرفته است. ب. به دلیل پراکندگی منابع و روشهای عقبمانده جمعآوری، مقیاس پروژههای استفاده از انرژی بیولوژیکی در کشور ما بسیار کوچک است ; برای کاهش هزینههای سرمایهگذاری، اکثر پروژهها از فرآیندهای ساده و تجهیزات ابتدایی استفاده میکنند؛ در نتیجه، نرخ استفاده از تجهیزات پایین بوده و بازدهی آنها نیز ضعیف است. بنابراین، نرخ بازده سرمایهگذاری در پروژههای انرژی زیستی پایین است، هزینههای عملیاتی بالاست، به سختی میتوان از مزایای مقیاس بهره برد و این انرژی نمیتواند نقش مهم و لازم خود را ایفا کند. ج. در مقایسه با محتوای تحقیقاتی، سرمایهگذاری کافی صورت نگرفته است؛ به همین دلیل سطح فناورانه تحقیقات پایین بوده و اغلب تحقیقات تکراری با سطح پایینی انجام شدهاند. در نتیجه، برخی از مسائل کلیدی حل نشدهاند؛ مانند نرخ تولید گاز در فرآیند هضم آنئروبیک پایین بودن و سطح خودکارسازی تجهیزات و سیستمهای مدیریتی نیز ضعیف است ; مشکل نفتالن در استفاده از گازیسازی به طور کامل حل نشده است و مشکلات جدی برای استفاده بلندمدت ایجاد میکند ; بازیابی انرژی از گازهای باتلاقی و تولید انرژی از گازسازی، بازدهی پایینی دارند و مشکلات آلودگی ثانویه مرتبط با آنها به طور کامل حل نشدهاست. این امر باعث میشود که بسیاری از سیستمهای مهندسی مدام در حال تعمیر یا دچار خرابی باشند و در نتیجه، کارایی و عملکرد آنها کاهش یابد. علاوه بر این، در محیط اجتماعی-اقتصادی واقعی کشور ما، عوامل منفی متعددی نیز وجود دارد که توسعه، گسترش و کاربرد فناوریهای مربوط به استفاده از انرژی زیستی را محدود یا مختل میکنند. این عوامل عمدتاً شامل موارد زیر هستند: الف. در شرایط فعلی قیمتهای انرژی، محصولات مربوط به انرژی زیستی از نظر رقابتی در بازار ضعیف هستند؛ نرخ بازده سرمایهگذاری پایین، انگیزه سرمایهگذاران را کاهش میدهد، در حالی که قیمتهای بالای فروش نیز انگیزه مصرفکنندگان را کاهش میدهد. ب. استانداردهای فنی مشخص نشدهاند و مدیریت بازار به هم ریخته است. در زمینه تأمین گاز از طریق گازیسازی برگهای خشک و توسعه پروژههای مربوط به گاز بیوگاز، به دلیل عدم وجود استانداردهای فنی مناسب و نظارت دقیق فنی، بسیاری از واحدها و افرادی که دارای توانایی فنی لازم نیستند، در پیمانکاری پروژههای گاز بیوگاز و تولید تجهیزات مربوط به گازیسازی برگهای خشک مشارکت کردهاند. این امر باعث شده است که کیفیت فنی پروژهها مطلوب نباشد، اهداف مورد نظر محقق نشود و حتی مشکلات ایمنی نیز پیش آید؛ این امر تأثیرات منفی قابل توجهی بر فعالیتهای آینده مربوط به استفاده از مواد زیستی خواهد داشت. ج. در حال حاضر، سیاستهای مربوط به حمایت از توسعه انرژی بیولوژیکی فاقد قابلیت اجرا هستند؛ لذا مقامات در تمام سطوح باید هرچه زودتر سیاستهای مربوطه را، مانند یارانههای قیمتی و مزایای ویژه برای تولید برق، تدوین کنند. د. مردم دانش کافی درباره انرژی بیولوژیکی ندارند؛ لذا باید تبلیغات و آموزشهای مربوط به این موضوع تقویت شود. هـ. **باید به جایگاه استراتژیک انرژی بیوماس توجه کافی شود؛ توسعه انرژی بیوماس یک پروژه سیستماتیک است و باید به عنوان یک پروژه زیربنایی برای دستیابی به توسعه پایدار در نظر گرفته شود.** ۴. جهتگیریهای توسعه و راهکارها
۴.۱ جهتگیریهای توسعه
کشور ما دارای منابع فراوان انرژی زیستی با قیمت پایین است؛ همچنین، شرایط اقتصادی و سطح توسعه کشور، محیطی نسبتاً مساعد برای توسعه فناوریهای مربوط به انرژی زیستی فراهم کردهاست. بر اساس این ویژگیها، توسعه منابع زیستی در کشور ما باید هم از تجربیات پیشرفته کشورهای خارجی الهام گیرد و هم بر ویژگیهای منحصربهفرد خود تأکید کند. بنابراین، جهتگیریهای آینده باید به سمت موارد زیر باشد: الف. استفاده بهتر از انرژی زیستی به عنوان منبع تأمین انرژی مکمل در مناطق روستایی، تأمین انرژی پاک برای روستاها، بهبود شرایط زندگی در روستاها و ارتقای شرایط زندگی مردم. این شامل فناوریهای کاربردی مانند استفاده از گاز باتلاقی، تأمین گاز از ساقههای گیاهی و تولید برق از طریق گازسازی کوچک میشود. ب. تقویت کاربرد صنعتی بیوماس، افزایش سهم استفاده از انرژی بیوماس، و بالا بردن جایگاه انرژی بیوماس در حوزه انرژی. به این ترتیب میتوان تأثیر انرژی بیولوژیکی را از ریشه گسترش داد، شرایط لازم برای کاربرد گسترده آن در آینده فراهم کرد و این موضوع کلیدی برای این است که آیا انرژی بیولوژیکی میتواند به یک منبع انرژی جایگزین مهم تبدیل شود یا خیر. ج. فناوریهای تبدیل بیوماس به محصولات انرژی با کیفیت بالا، جهت افزایش ارزش استفاده از انرژی بیوماس. این یک ذخیره فنی مهم است؛ پایهای برای استفاده چندراهه از بیوماس در آینده، و همچنین کلیدی برای افزایش نقش و جایگاه انرژی بیوماس در آینده خواهد بود. د. در عین حال، از تپهها، زمینهای بایر و بیابانها برای توسعه منابع جدید انرژی بیولوژیکی استفاده کرد؛ همچنین، گونههای گیاهی با رشد سریع و بازدهی بالا مورد مطالعه، پرورش و توسعه قرار گرفتند. در مناطقی که شرایط لازم فراهم است، مزارع انرژی و جنگلکاریها ایجاد شده و پایگاههایی برای تولید انرژی بیولوژیکی تأسیس گردید تا بتوان منابع انرژی مانند چوب یا روغن گیاهی را به صورت عمده تأمین کرد. ۴.۲ راهکارها: بر اساس جهتگیریهای اصلی فوق، پیشرفت سریع فناوریهای استفاده از بیوماس در کشور ما در آینده، عمدتاً به موارد زیر بستگی دارد: الف. در زمینه صنعتیسازی: تقویت فرآیندهای تجاریسازی فناوریهای استفاده از بیوماس، تدوین استانداردهای فنی سختگیرانه، تقویت نظارت فنی و مدیریت بازار، همچنین تنظیم فعالیتهای بازاری، تا محیط بازاری مناسبی برای گسترش فناوریهای بیوماس فراهم شود. ب. در زمینه تولید صنعتی و کاربرد گسترده: تقویت ارتباط بین فناوریهای مربوط به بیوماس و تولید صنعتی؛ حل مشکلات فنی کلیدی در قالب پروژههای نمونهای. در زمینه تحقیقات فنی: رفع مشکلات فنی که در فرآیند گسترش استفاده از این فناوریها پیش میآید؛ همچنین ارتقای قابلیت اطمینان و کارایی فناوریهای مربوط به انرژی بیوماس در عمل، تا شرایط لازم برای استفاده گسترده از بیوماس فراهم شود. ج. در زمینه تحقیقات فناورانه: هم باید مشکلات فنی که در فرآیندهای گسترش و استفاده از این فناوریها پیش میآید، مانند پردازش تار، فناوری گاز بیوگاز در مناطق سرد، را حل کرد؛ و همزمان باید به جستجوی فناوریهای جدید برای استفاده از بیوماس نیز پرداخت، مانند تحقیقات در زمینه تولید روغن از بیوماس و تولید اکسیژن از بیوماس. د. تدوین یک **برنامه توسعه انرژی بیولوژیکی**، جهت معرفی فناوریها و روشهای جدید، انجام پروژههای نمونه، توسعه و گسترش آنها، و استفاده کامل و منطقی از منابع انرژی بیولوژیکی. در قرن بیست و یکم، به تدریج محصولات انرژی زیستی با کیفیت (سوختهای جامد، سوختهای مایع، گازهای قابل اشتعال و غیره) جایگزین بخشی از سوختهای فسیلی خواهند شد تا مشکلاتی مانند کمبود انرژی و آلودگی محیط زیست در کشورمان برطرف گردد. ۴.۳ حوزههای اولویتدار: استفاده از برگهای خشک به عنوان منبع انرژی؛ پردازش زبالههای آلی و تبدیل آنها به انرژی؛ پردازش پسماندها و فاضلابهای صنعتی آلی و تبدیل آنها به انرژی؛ سوختهای مایع بیولوژیکی.
۴.۴ فناوریهای کلیدی: فناوری تولید انرژی از طریق گازسازی بیولوژیکی با بازدهی بالا؛ فناوری تولید انرژی از زبالههای آلی با روش IGCC؛ فناوری پردازش آنائروبیک با بازدهی بالا و بازیابی گاز متان؛ فناوری تولید الکل از سلولز؛ فناوری تجزیه و مایعسازی مواد بیولوژیکی؛ فناوری کشت و استفاده از گیاهان تولیدکننده انرژی.
۵. نتیجهگیری: انرژی بیولوژیکی در قرن آینده، بخش مهمی از انرژیهای پایدار خواهد بود. کشور ما دارای وسعت زیادی است، اما منابع انرژی فسیلی آن محدود است؛ در مقابل، منابع بیوماس فراوان هستند. توسعه انرژی بیوماس از اهمیت استراتژیک و عملی بالایی برخوردار است. استفاده از فناوریهای پیشرفته برای تبدیل مواد زیستی مانند ساقههای گیاهان، فضولات دامها و آبهای زبالهای آلی به انرژی با کیفیت بالا، منجر به توسعه انرژی زیستی خواهد شد؛ که این امر شامل مزایای متعددی مانند توسعه روستاها، توسعه منابع انرژی، حفاظت از محیط زیست، حفاظت از منابع، **امنیت و تعادل اکولوژیکی است. امیدواریم که مختلف اقشار جامعه، مقامات در تمام سطوح و کارشناسان و دانشگاهیان، توجه و حمایت گستردهای نشان دهند تا محیطی مناسب برای توسعه صنعت انرژی زیستی در کشورمان فراهم شود. پاسخ به ۱# در شرق ایستادهام
در کل، هنوز در مرحلهی آغازین هستیم
پاسخ به شماره ۱: از دید من، هنوز توجه کافی نشده است، **تمایل کافی وجود ندارد. مثلاً قبل از سال ۰۷، پروژههای زیادی در زمینه سیلیکون پلیکریستالی وجود نداشت، اما بعد از سال ۰۸، این پروژهها در سراسر کشور گسترش یافتند. یعنی وقتی فضای سودآوری زیاد باشد، هم فناوری و هم عملیات تجاری رشد خواهند کرد. در زمینه فناوری واقعاً اطلاعات زیادی ندارم و به طور جدی دربارهاش تحقیق نکردهام