مهندسی علوم صنایع چوب و کاغذ

××وبلاگ تخصصی مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ **

 
ساعت ٩:٤۱ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٩ اردیبهشت ۱۳۸۸ 

راهکاری جدید برای تامین انرژی
با تلاش محققان مرکز تحقیقات مهندسی فارس محقق شد

نویسنده: فرانک فراهانی جم
به نفل از : روزنامه جام جم

 
 

    استفاده از سوختی جایگزین که سازگاری بهتری با محیط زیست داشته و از منابع تجدیدپذیر حیات تامین شده باشد، مورد توجه جدی کشورهای پیشرفته جهان قرار گرفته است. اگر از مواد سلولزی برای تولید سوخت استفاده کنیم، نه تنها با افزایش انتشار گازهای گلخانه ای در سطح زمین مواجه نخواهیم شد، بلکه می توانیم از مواد سلولزی به صورت محصول جانبی فرآیندهای صنعتی و کشاورزی یعنی ضایعات محصولات زراعی و باغی و کارخانه های کاغذسازی که به عنوان مواد زاید دور ریخته می شوند برای تولید اتانول سوختی استفاده کنیم. یکی از راه های مناسب برای استفاده از این ضایعات تبدیل آنها به الکل اتیلیک است. این در حالی است که دور ریختن این مواد سبب تخریب محیط زیست می شود و سوزاندن آنها نیزآلودگی شدید هوا را همراه خواهد داشت.
    وابستگی کشورهای پیشرفته به نفت از یک سو و وقوع بحران های نفتی در دهه 70 میلادی از سوی دیگر، سبب شده است کشورهای صنعتی راهکارهای جدیدی را برای تامین انرژی مورد نیاز خود مورد توجه قرار دهند و با استفاده از مواد جایگزین در تامین سوخت خودروها و همچنین تولید سوخت های جایگزین پاک به اهداف خود در زمینه حفاظت از محیط زیست و توسعه پایدار دست یابند. نتایج به دست آمده از بررسی های انجام شده در این زمینه نشان داده است از آنجایی که اتانول با توجه به منابع موجود در هر کشور از ذرت، ملاس و سیب زمینی قابل تولید است، می تواند جایگزین مناسبی برای سوخت های موجود باشد. امروزه بیش از 98 درصد اتانول تولیدی در سطح دنیا از تخمیر قندها به دست می آید. از آنجایی که هزینه تولید اتانول نسبت به قیمت مواد اولیه آن و همچنین ترکیب مواد اولیه از اهمیت قابل توجهی برخوردار است، موفقیت در تولید این نوع سوخت در رقابت آن با بنزین تابعی از شرایط جغرافیایی منطقه، آب و هوا، روش تولید، خواص محصولات کشاورزی و نوع ضایعات آنها خواهد بود. استفاده از الکل به عنوان سوخت موتورهای درون سوز، به تنهایی یا در ترکیب با دیگر سوخت ها در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است که علت آن فزونی فواید زیست محیطی و اقتصادی بلند مدت این سوخت در مقایسه با سوخت های فسیلی است. اگرچه متانول و اتانول هر دو برای این منظور مناسب هستند و می توان آنها را در نفت خام یا گاز طبیعی به دست آورد، اما از آنجایی که اتانول به عنوان یک منبع تجدیدپذیر و به آسانی از مواد آلی همچون دانه های گیاهی یا چغندرقند و دیگر ترکیبات سلولزی به دست می آید، در مقایسه با متانول از اهمیت بیشتری برخوردار است. به طور کلی می توان برای تولید سوخت های الکلی از محصولات مختلفی نظیر چغندرقند، سیب زمینی، آفتابگردان، اوکالیپتوس، نیشکر، جو و ذرت استفاده کرد. کشورهای برزیل و روسیه 2 کشوری هستند که تحقیقات رسمی را در زمینه تولید الکل از مواد زیستی انجام داده اند. بررسی های انجام شده نشان داده است که در کشور برزیل برای تولید اتانول از نیشکر و در کشور روسیه نیز برای تولید متانول از اکالیپتوس استفاده می شود. اگر بخواهیم سوخت الکلی را از منابع کشاورزی به دست آوریم باید سطح وسیعی از زمین های قابل کشت و حاصلخیز و همچنین زیرساخت های لازم برای تامین آب مورد نیاز کشاورزی را در اختیار داشته باشیم. بنابراین تهیه مستقیم سوخت های الکلی از محصولات کشاورزی نمی تواند گزینه مناسبی برای تامین سوخت مورد نیاز کشورهای مختلف و بخصوص کشورهای صنعتی مانند کشورهای اروپای غربی باشد. برای مثال، اگر کل کشور آلمان از نیشکر پوشیده شده باشد، تنها نیمی از نیازهای فعلی سوخت و انرژی این کشور از طریق تولید اتانول سوختی تامین خواهد شد. در حالی که اگر سوخت الکلی از مواد زاید و ضایعات بخش کشاورزی و دامپروری مانند ساقه نیشکر، کاه و کلش، چوب ذرت و دیگر موادی که دور ریخته می شوند، تهیه شود نیاز به افزایش سطح زیر کشت محصولات کشاورزی نخواهد بود.


    
    اتانول به جای بنزین
    آتانول نوعی سوخت الکلی قابل اشتعال است که بسیار بهتر از سوخت های دیگر می سوزد. وقتی این ماده به طور کامل می سوزد فقط آب و دی اکسید کربن تولید خواهد شد و بنابراین اتانول می تواند گزینه مناسبی برای تامین سوخت مورد نیاز وسایل نقلیه عمومی و اتوبوس ها و به حداقل رساندن آلودگی های زیست محیطی در کلانشهرها باشد.
    برای تغییر سوخت اتومبیل به اتانول علاوه بر این که باید از سیستم کاربراتوری یا ورودی بزرگ تری در خودروها استفاده کنیم، باید مقداری اتانول گرم شده را در شروع کار خودرو به درون کاربراتور تزریق کنیم و اگر 10 تا 30 اتانول را با بنزین مخلوط کنیم، دیگر نیاز به تغییرات سیستم موتوری نخواهیم داشت.
    متاسفانه درتهران و بسیاری از دیگر شهرهای بزرگ کشور به علت افزایش تعداد وسایل نقلیه، آلودگی هوا در سطح شهر افزایش یافته و به یک بحران تبدیل شده است. با افزایش تردد وسایل نقلیه در سطح شهر ها انتشار آلاینده هایی مانند مونواکسید کربن، انواع هیدروکربن ها، گازسولفور، اکسید های ازت و دیگر گازهای آلاینده افزایش یافته و در نتیجه در اثر تجمع اکسید های ازت و بنزین سوخته نشده خروجی از اگزوز اتومبیل ها مه دودی در نزدیکی سطح زمین به وجود می آید که سبب افزایش آلودگی هوا می شود که در نتیجه سبب تحریک پوست، چشم، تنگی نفس، کاهش دید و همچنین از بین رفتن گیاهان خواهد شد. شاید برایتان جالب باشد بدانید که هر وسیله نقلیه سبک به طور متوسط روزانه یک تا 2 کیلوگرم گاز آلاینده در هوا منتشر می کند. از سوی دیگر، کشور ما با داشتن منابع عظیم نفتی به علت کمبود پالایشگاه، بخشی از بنزین مورد نیاز خود را از کشورهای دیگر وارد می کند.
    با افزایش تردد اتومبیل ها انتشار گاز کربنیک و دیگر گازهای گلخانه ای نیز افزایش می یابد که در نتیجه سبب افزایش دمای هوا خواهد شد.
    در سال های اخیر افزایش تجمع گازهای گلخانه ای به افزایش سیلاب ها، خشکی ها، کاهش سطح آب ها و شور شدن دریاچه های آب شیرین منجر شده است. بنابراین برای کاهش آلودگی هوا و تولید گازهای گلخانه ای و همچنین کاهش واردات بنزین در کشور باید منابع سوخت دیگری که تجدید پذیر بوده و حداقل آلایندگی هوا را داشته باشند جایگزین بخشی از بنزین مصرفی در خودروها و دیگر وسایل نقلیه شوند. اما در حال حاضر سوخت زیستی اتانول تنها ماده ای است که چون از گیاهان تهیه می شود تجدید پذیر بوده و ترکیب آن با بنزین، آلودگی هوا را کاهش می دهد. سوخت زیستی اتانول را می توان از منابع گیاهی مختلف مانند گیاهان تولید کننده مواد قندی، گیاهان تولید کننده مواد سلولزی و ضایعات کشاورزی تولید کرد.
    ازآنجایی که اتانول ازمنابع موجود درهر کشور قابل تولید است، میتواندجایگزین مناسبی برای سوخت های موجود باشداز آنجایی که ماده اولیه برای تولید اتانول باید ارزان قیمت و فراوان باشد کشورهای مختلف از ارزان ترین و فراوان ترین ماده اولیه برای تولید سوخت زیستی اتانول استفاده می کنند و به این ترتیب برای تولید اتانول در کشور برزیل که بزرگ ترین کشور تولید کننده اتانول در سطح دنیا است از نیشکر و در آمریکا یا دومین تولید کننده اتانول دنیا پس از برزیل از ذرت و در اروپا از چغندر قندر و غلات استفاده می شود که از مواد اولیه قندی یا نشاسته ای هستند. با این که تحقیقات زیادی درباره استفاده از مواد سلولزی یا ضایعات کشاورزی به عنوان ماده اولیه تولید اتانول انجام شده، اما هنوز استفاده از این روش به مرحله صنعتی تولید انبوه مانند استفاده از ذرت یا نیشکر نرسیده است. در ایران با توجه به وجود منابع بالقوه مواد اولیه برای تولید اتانول حاصل از ملاس های نیشکر و چغندر قند، مواد نشاسته دار و مواد سیگنوسلولزی از ضایعات چوب، ضایعات کشاورزی و کاغذ بازیافتی از زباله امکان تولید اتانول فراهم است و در صورت ایجاد بازار مصرف و سرمایه گذاری مناسب می توان سالانه بیش از 2 میلیون تن اتانول در کشور تولید کرد.
    علاوه بر این امکان استفاده از اتانول در سوخت بنزین نیز در دستور کار قرار گرفته است که بررسی های انجام شده حاکی از آن است که نه تنها امکان استفاده از اتانول در سوخت خودروهای داخلی وجود دارد، بلکه تا اختلاط یا درصد، نیاز به تغییر موتور یا سیستم سوخت رسانی نیز نخواهد بود.
    
    کاهش پیامدهای زیست محیطی
    یکی از مسائل و مشکلات انسان ها در قرن بیست و یکم، مساله محیط زیست است. بدون تردید افزایش جمعیت انسان ها و توسعه استانداردهای زندگی، با مصرف انرژی و سوخت رابطه ای مستقیم دارد.
    انسان ها علاوه بر این که باید در محیطی پاک و عاری از هرگونه آلودگی زندگی کنند، نیازمند دسترسی به منابع قابل بازیافت و تجدیدپذیر انرژی هستند که در این میان اتانول می تواند به عنوان منبعی پاک و تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد. به عبارت دیگر، اتانول جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی است که می تواند به صورت خالص یا به صورت مخلوط با بنزین مورد استفاده قرار گیرد. یکی از مهم ترین ویژگی های این طرح تحقیقاتی تولید این ماده از منابع تجدیدپذیر حیات و بر پایه مواد سلولزی است که به میزان قابل توجهی در طبیعت یافت می شود. از این ماده می توان علاوه بر یک جایگزین سوختی مناسب به عنوان حلال و سوخت پاک و همچنین کاهنده گازهای گلخانه ای در محیط زیست استفاده کرد.
    کاهش انتشار دی اکسید کربن حاصل از سوخت بنزین یا هر سوخت دیگر در محیط از مزایای زیست محیطی اتانول است. گاز دی اکسیدکربن سبب تشدید پدیده گلخانه ای خواهد شد و این در حالی است که دی اکسید کربن تولید شده در نتیجه سوخت بیواتانول در فرآیند تخمیر و توسط گیاهان کاشته شده برای تولید اتانول جذب می شود. این ویژگی از مهم ترین مزایای استفاده از اتانول سوختی است که حتی در سوخت های پاک مانند گاز طبیعی نیز یافت نخواهد شد. علاوه بر این که آلودگی هوا در شهرهای بزرگ مسائل و مشکلات بسیاری را در کشور به همراه داشته است، با وجود در اختیار داشتن منابع ذخیره عظیم نفتی در کشور به دلیل کمبود پالایشگاه، بنزین وارد می شود و در شرایط کنونی نیز به علت تحریم های اعمال شده، کشف منابع جدید نفتی و بهره برداری از آنها با مشکلات بسیاری مواجه بوده است. انتشار دی اکسید کربن نیز به افزایش گازهای گلخانه ای در محیط و در نتیجه افزایش دمای هوا منجر خواهد شد که پیامدهای نامطلوبی همچون افزایش خشکی ها، افزایش ارتفاع سطح دریاها، وقوع سیلاب های متعدد در فصول مختلف سال و شور شدن دریاچه های آب شیرین را به همراه خواهد داشت. با توجه به آنچه گفته شد استفاده از منابع سوختی دیگری که بتوانند به صورت خالص یا مخلوط با بنزین مورد استفاده قرار گیرند برای کاهش آلودگی هوا و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و همچنین افزایش درجه اکتان بنزین و کاهش واردات بنزین در کشور ضروری خواهد بود. این منابع جدید باید تجدیدپذیر باشد و علاوه بر این که سبب افزایش درجه اکتان بنزین می شوند، حداقل آلایندگی هوا را به همراه داشته باشند. در شرایط کنونی اتانول تنها ماده ای است که با توجه به این که از گیاهان تولید می شود، تجدیدپذیر بوده و می تواند به صورت مخلوط با بنزین برای تامین سوخت مورد نیاز وسایل نقلیه مورد استفاده قرار گیرد. در این صورت چون بنزین کمتری مصرف می شود، واردات بنزین کم شده و گازهای گلخانه ای کمتری هم تولید می شود.
    از آنجایی که میزان تولید ضایعات و پسماند محصولات کشاورزی در سطح دنیا بسیار بالاست با توجه به ترکیب این مواد می توان از آن به عنوان منبع مناسبی برای تولید اتانول استفاده کرد. این در حالی است که بازگشت این ضایعات به خاک سبب افزایش حاصلخیزی، کنترل فرسایش، آزادسازی مواد مورد نیاز خاک و پایداری ساختمان خاک خواهد شد. همچنین با توجه به این که یکی از منابع بزرگ ضایعات مواد سلولزی در کشورهای پیشرفته، زباله های خانگی هستند در این کشورها از زواید جامد شهری در سطح تجاری نیز می توان به عنوان منبع مناسبی برای تولید اتانول زیستی استفاده کرد.
    


کلمات کلیدی: