تولید انرژی از زباله و فضولات

مجموعه گازهای تولید شده از تجزیه و تخمیر فضولات حیوانی، انسانی و گیاهی که در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتری‌های غیر هوازی در یک محفظه ای به نام تانک تخمیر یا هاضم به وجود می آید را اصطلاحا بیو گاز می نامند.

بیوگاز را گاز مرداب نیز می گویند. این گاز به صورت طبیعی در باتلاق ها و مرداب ها یا مكان‌های دفع زباله های شهری مشاهده می شود. این گاز شامل متان(54تا70درصد)، دی اکسید کربن(27تا45درصد)، نیتروژن(3تا نیم درصد)، هیدروژن( یک درصد)، اکسید کربن( یک دهم درصد)، اکسیژن( یک دهم درصد) و هیدرات گوگرد (خیلی کم اما محسوس) است. درصد بالای متان، بیوگاز را به منزله منبع عالی و ممتاز انرژی‌های تجدیدپذیر برای جانشینی گاز طبیعی و دیگر سوخت‌های فسیلی قرار داده است. از مزیت‌های مهم متان در برابر دیگر سوخت‌ها این است كه هنگام سوختن، گاز سمی و خطرناك منواكسید كربن تولید نمی‌كند؛ بنابراین می‌توان از آن به منزله سوخت ایمن و سالم در محیط خانه استفاده كرد. این مخلوط گازی با ارزش حرارتی 25-15مگاژول به ازای هر متر مکعب بوده(40تا 70 درصد ارزش حرارتی گاز طبیعی) و در صورت تبدیل به برق با استفاده از موتورهای بیوگاز سوز موجود می توان1/5 تا2/2 کیووات ساعت برق از هر متر مکعب آن به دست آورد( از هر متر مکعب گاز طبیعی 3 کیلووات ساعت برق حاصل می شود). این گاز بوی قابل تشخیص مانند تخم مرغ گندیده دارد و از هوا سبک تر است. این پدیده حدود 200 سال پیش با مشاهده اینکه گازهای متصاعدشده از باتلاق‌ها و لجنزارها قابل اشتعال هستند، کشف شد. شاید بتوان گفت در ایران نخستین بار شیخ‌بهایی در گرم‌کردن حمام در اصفهان از این انرژی استفاده کرد. استفاده از انرژی بیوگاز به صورت متداول امروزی پس از جنگ جهانی دوم مطرح شد و کشورهای چین، هندوستان، فیلیپین، هلند، آلمان و آمریکا از جمله کشورهایی هستند که در بهره‌گیری از بیوگاز و امکان توسعه و گسترش، آن را مورد تحقیق و بررسی قرار داده‌اند. در سال‌های اخیر هدف فناوری بیوگاز از بازیابی انرژی به حفاظت محیط ‌زیست تغییر یافته است. این پیشرفت در کشورهای توسعه‌یافته‌ای نظیر دانمارک و هلند که محصولات کشاورزی فراوانی دارند، به خوبی قابل مشاهده است.

مجموعه گازهای تولید شده از تجزیه و تخمیر فضولات حیوانی، انسانی و گیاهی که در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتری‌های غیر هوازی در یک محفظه ای به نام تانک تخمیر یا هاضم به وجود می آید را اصطلاحا بیو گاز می نامند.

اهمیت و کاربردهای بیوگاز

گاز حاصل از فرآیند تولید بیوگاز بی‌رنگ، بی‌بو و در حین سوختن بدون دود است. از انرژی بیوگاز در موارد گوناگونی استفاده می‌شود.

ایجاد حرارت: یک مترمکعب بیوگاز حدود 6500 ـ5200 کیلوکالری انرژی آزاد می‌کند و یک مترمکعب بیوگاز برای پخت 3 وعده غذایی یک خانواده 6 نفره کافی است.

سوخت مکمل برای موتورهای احتراق داخلی: بیوگاز می‌تواند به عنوان جایگزین مواد سوختی مانند بنزین و گازوییل در موتورها به کار برود. در عملیاتی مانند کشیدن آب از چاه‌ها، در دستگاه‌های شالی‌کوبی، آسیاب‌ها و… می‌توان از این منابع انرژی در موتورها استفاده کرد.

تولید نیروی برق: از انرژی بیوگاز مانند اغلب انرژی‌ها می‌توان در تولید الکتریسیته استفاده کرد.

مواد اولیه صنایع شیمیایی: بیوگاز دارای حدود 65 درصد متان و 35 درصد دی‌اکسیدکربن است که این گازها می‌تواند به عنوان مواد اولیه در تولید فرآورده‌های شیمیایی به کار رود. به عنوان مثال از این گازها برای ساختن سیلیکات‌های اکسی، حلال‌های مختلف، خنک‌کننده‌ها، حشره‌کش‌ها، دی‌کلرومتان (ماده اولیه برای تولید مواد پاک‌کننده چربی‌ها)‌، مواد با قابلیت نفوذ بالا، فیلم‌های عکاسی و…. استفاده کرد.

تولید کود اکسی: پس از انجام عمل تخمیر و تولید بیوگاز، فضولات باقیمانده به عنوان کود غنی و مناسب برای کشاورزی به کار می‌روند. این کود برخلاف کودهای حیوانی تازه، فاقد بو بوده و آلودگی محیط‌ زیست را به دنبال ندارد، حجم کمتری اشغال می‌کند، بذر علف‌های هرز و انگل‌های جانوری آن از بین می‌رود و هیچ جاذبه‌ای برای رشد پشه و مگس و سایر آفات ندارد.

کمک به بهداشت محیط‌زیست: یکی از نکته های مثبت دیگر استفاده از این انرژی، به وجود آمدن محیط بهداشتی و سالم، آلوده نشدن آب‌های مصرفی و جلوگیری از شیوع بیماری‌های انگلی در مکان‌های مورد استفاده است.

کمک به حفظ پوشش گیاهی: با تولید بیوگاز سوخت مورد نیاز انسان تامین شده و دیگر نیازی به قطع درختان و پوشش گیاهی نیست. از عواملی که باعث می‌شوند استفاده از انرژی بیوگاز زیان‌آور باشد، می‌توان به مواردی همچون کار با سیستم بیوگاز توسط افراد غیرمتخصص و بی‌تجربه و اسیدی‌شدن خاک‌های منطقه اشاره کرد که البته با برنامه‌ریزی در زمان معین و صرف هزینه‌های لازم قابل جبران هستند.

وضعیت بیوگاز در ایران و جهان

امروزه از بیوگاز در گرم كردن دیگ‌های بخار كارخانه‌ها، موتور ژنراتورها برای تولید برق، گرم كردن خانه‌ها و پخت و پز استفاده می‌شود. استفاده از فناوری تولید بیوگاز در ایران، تاکنون کاربرد عمومی نیافته است و در مرحله آزمایشگاهی است درحالی که در کشورهای اروپای غربی، جنوب شرقی آسیا و به ویژه چین و هندوستان این فناوری بسیار قابل توجه است و كشورهای مذکور با بهره گیری از این فناوری نیاز خود را به سوخت برطرف كرده‌اند. امروزه می توان واحدهای بیوگاز را به عنوان یک منبع انرژی مناسب برای مناطق محروم و دور افتاده کشور استفاده کرد. از نظر اقتصادی، یک واحد بیوگاز که در آن مدت زمان انجام فعل و انفعال های شیمیایی کوتاه باشد، تنها برای کشاورزانی که چهارپایان زیاد و نیروی کار ارزان در دسترس دارند، مقرون به صرفه است. برای کشاورزانی که حیوان های کمتری دارند، واحدهایی با مدت زمان زیاد برای فعل و انفعال های شیمیایی(گندیدگی) توصیه می شود؛ اکثرا بسیاری از میکروب های مولد بیماری و تخم آفات نباتی مضر که در مدفوع حیوانات جمع می شوند، بر اثر ماندن زیاد در درجه حرارت بالا( حدود 30 درجه در واحدهای بیوگاز) از بین می روند. از مواد پس مانده که گاز خودشان را از دست داده اند(در واحد بیوگاز) می توان به عنوان کود برای تقویت گیاهان در مزارع استفاده کرد.

پیش بینی وضعیت انرژی زیست توده تا سال2040

بر اساس سناریوهای سیاست های پیشرفته بین المللی و سیاست های جاری که توسط انجمن انرژی های نو جامعه اروپا(EREC) انتشار یافته است. در خوشبینانه ترین حالت نصف انرژی جهانی در سال 2040 از انرژی های نو  قابل تامین است و این نسبت در بدبینانه ترین حالت کمتر از 27 درصد نخواهد بود. از قرائن چنین بر می آید که منابع انرژی های تجدید پذیر نقش قابل توجهی در آینده تامین انرژی جهان بازی خواهند کرد. در دراز مدت، انرژی های تجدید پذیر نقش غالب را در سیستم تامین انرژی خواهند داشت. دلیل این امر ساده و حتمی است؛ دیگرهیچ گزینه ای برای بشر مطرح نیست. نوع بشر نمی تواند بی حد و اندازه منابع پایان ناپذیر و محدود را مصرف کند. در این بین منبع انرژی تجدید پذیر زیست توده به دلیل استفاده‌های مختلف گرمایی، برقی و سوختی مهمترین منبع تامین انرژی آینده خواهد بود. پیش بینی شده است در سال 2030 حدود2/6 میلیارد نفر از مردم جهان از زیست توده سنتی برای پخت و پز گرمایش استفاده کنند.  همچنین پیش بینی شده است 60 درصد خانوارهای کشورهای در حال توسعه نیز از این منبع انرژی استفاده کنند.

 

گزارش : فرزانه صدقی

 

 

No tags for this post.