بخشی از مقاله
چکیده
ارزش انرژی با افزایش قیمت نفت در سال 1973 میلادی، هنگامیکه بیشتر سیستمهایکشاورزی برای تاًمین نیروی لازم از سوختهای فسیلی استفاده میکردند، مشخص گردید اما منابع جدید متناسب با نیاز بشر افزایش پیدا نکرد. یکی از صنایع زیر مجموعه کشاورزی که انرژی فسیلی در آن مصرف بالایی دارد مرغداریها هستند.
در این مقاله به بررسی استفاده از بیوگاز برای تاًمین انرژی حرارتی سالنهای مرغداری پرداخته شده است که علاوه بر منابع اقتصادی در بلند مدت، جلوگیری از آلودگی محیط زیست، از انتشار گاز متان حاصل از کود حیوانی در هوا جلوگیری میکند. بیوگاز سوختی جدید نیست اما با اینکه ساخت راکتور و استفاده از بیوگاز ساده است و استفاده از آن در سالنهای مرغداری مخصوصاً سالنهای دور افتاده باعث استفاده از منابع فسیلی را میشود اما استفاده از آن گسترش پیدا نکرده است.. باید به این نکته هم توجه کرد با تکنولوژی کنونی، بیوگاز به تنهایی پاسخگوی نیاز یک مرغداری نمیباشد.
.1 مقدمه
ارزش انرژی با افزایش قیمت نفت در سال 1973 میلادی، هنگامیکه بیشتر سیستمهایکشاورزی برای تاًمین نیروی لازم از سوختهای فسیلی استفاده میکردند، مشخص گردید 1 - و. - 2 انرژی در ایجاد سطح مطلوب رفاه اجتماعی نقش دارد، کشور امریکا با داشتن 5 درصد جمعیت جهان، 25 درصد از کل انرژی جهان را مصرف میکند - تستر و همکاران، . - 2006 بسیاری از مناطق جهان دارای منابع انرژی قابل اطمینان و پایدار نیستند. این موضوع توسعه اقتصادی این مناطق را تحت تأثیر قرار میدهد
استفاده بهینه و پایدار انرژی که همانا برقراری یک هماهنگی پویا بین منابع مورد استفاده و حفظ این منابع برای آینده میباشد، باید بیشتر مورد توجه قرار گیرد - پیمنتلو همکاران، . - 1998 ارزیابی انرژی خروجی به ورودی همواره یکی از راههای کشاورزی پایدار بوده است - یوری، 1998؛ باربر، . - 2003 ایجاد موتور توسعه پایدار وابسته به انرژی است
کشاورزی و انرژی رابطه تنگاتنگی با یکدیگر داشته و رشد بخش کشاورزی وابسته به استفاده مناسب از منابع انرژی میباشد - عالم و همکاران، . - 2005 با در نظر گرفتن محدودیت منابع طبیعی و اثرات مخرب مصرف انرژیهای مختلف بر محیط زیست و سلامت انسان، بررسی الگوی مصرفی در کشاورزی ضروری می-باشد
از آنجائیکه تولید صنعتی حیوانات نیاز به انرژی بالایی دارد و همچنین افزایش هزینه را نیز در بر پیخواهد داشت، برای حل این مشکل بهنظر میرسد تولید با بازدهی بالا از یک سو و توجه به بحث پایداری از سوی دیگر، مواردی هستند که باید بیشتر مورد توجه قرار گیرند
صنعت مرغداری از زیر مجموعههای کشاورزی است که توانسته با جذب سرمایه و به کارگیری فناوریهای روز جهان، جایگاه ویژهای در تولید و اشتغال کشور کسب کند. این امر نیازمند پیروی از روشهای مدیریتی نوین و منطبق با اصول اقتصادی است
مرغداریها به عنوان یکی از زیر مجموعههای بخش کشاورزی، 40 درصد انرژی مصرفی در این بخش را مصرف میکنند - بینام، . - 1392 انرژی فسیلی در پرورش حیوانات بهوفور مورد استفاده قرار می-گیرد، از این انرژی برای تاًمین حرارت مطلوب حیوان، تولید و ذخیرهسازی غذا و همچنین حمل و نقل استفاده میگردد - ساینز، . - 2003 تولید جوجههای گوشتی مستلزم مصرف میزان زیادی از سوختهای فسیلی است، زیرا رشد بهینه طیور در یک دامنه محدود دمایی میسر میباشد
قسمت عمده این انرژی مربوط به کنترل دما بوده و بزرگترین مشکل این بخش بهرهوری پایین است. در بحران انرژی کنونی نمیتوان از اتلاف بالای انرژی در این بخش چشم پوشی کرد. با پیشبینی افزایش تولید مرغ در سالهای آینده، دستیابی به الگوی بهینه مصرف سوخت اهمیت زیادی دارد. افزایش سود تولیدکنندگان نه تنها از طریق افزایش قیمتها نمیباشد بلکه از طریق افزایش بهرهوری است. روشهای سنتی گرمایش و استفاده از تجهیزات قدیمی و غیر استاندارد علاوه بر ضعف مدیریت و عدم بکارگیری اصول بهرهوری انرژی، تلفات بالای سوخت را در مرغداریها سبب میشوند.
در واقع معرفی و به کار گیری الگوی مدیریت صحیح و بهینه در مرغداریها باعث ایجاد یک حرکت جهتدار در امر طیور میشود - بینام، . - 1395 در سالنهای مرغداری نیاز به کنترل و پایش دقیق پارامترهای محیطی از جمله دما، رطوبت، سرعت وزش باد، میزان آمونیاک، میزان دیاکسید کربن، نور و ...میباشد. از آنجا که بررسی همهی پارامترها مستلزم صرف هزینه و وقت خیلی بیشتری است، دارای در این میان دما نقش بسیار مهمتری نسبت به سایر پارامترها بوده و همچنین تابعی از رطوبت است، بنابراین کنترل این دو پارامتر باید مد نظر قرار گیرد.
یکی از مشکلات عمده در فعالیتهای کشاورزی و دامپروری، ایجاد فضولات گیاهی و جانوری است. سالانه حدود 852814 تن کود تازه، در مرغداریهای پرورشدهنده مرغهای گوشتی و مرغمادر در کشور تولید میشود، که میتوانند منشاء آلودگی زیست محیطی، باشند. برای تصفیه این فضولات، میتوان از روش هوازی یا روش بیهوازی، استفاده نمود. تجزیه بیهوازی علاوه براینکه، نیاز بههزینه اولیه کمتری دارد، مقداری انرژی نیز بهصورت بیوگاز تولید میکند که میتوان از آن در بخشهای مختلف کشاورزی و دامپروریها، استفاده نمود.
برای اینمنظور یک واحد صنعتی تولید تخممرغ، با ظرفیت 60000 قطعه مرغتخمگذار، در شهرستان قزوین، جهت امکان استفاده و طراحی سیستم بازیافت کود و انرژی، مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا میزان کود و مشخصات آن براساس کتاب روشهای استاندارد آزمایش آب و فاضلاب و دستورالعمل مرکزتحقیقات آب و خاک کشور، اندازهگیری شد. همچنین انرژی مصرفی در بخشهای مختلف مرغداری، در دو فصل تابستان و زمستان، محاسبه گردید. انرژیهای روزانه مصرفی الکتریکی، شیمیایی - سوخت - و بیولوژیکی - انسانی - در زمستان، به ترتیب 2395/7، 38563/88، 94/58 و در تابستان بهترتیب 3359/5، 124/66، 94/58 مگاژول در روز تعیین گردیدند.
دستگاه تجزیه بیهوازی در مقیاس آزمایشگاهی، طراحی و ساخته شد، که با استفاده از آن و نمونههای تهیه شده از مرغداری مزبور، زمانماندگاری مواد 13 روز و میزان گاز تولیدی روزانه 344/3 مترمکعب تعیین گردید. همچنین با استفاده از دستگاه تجزیه گاز، مقدار متان موجود در گاز تولیدی 57/25 درصد و مقدار دیاکسیدکربن 34/61درصد، تعیین شد. همچنین میزان کاهش مواد جامد 59/55 - TS - درصد و کاهش مواد آلی 52/46 - VS - درصد تعیین گردید.
براساس اطلاعات حاصل از فعالیتهای آزمایشگاهی و میدانی، همچنین با استفاده از منحنی تغییرات دمای محیط، سیستم تجزیه بیهوازی طراحیگردیده و میزان انرژی به دستآمده الکتریکی روزانه، تعیین گردید. میزان انرژی الکتریکی تولیدی روزانه، در زمستان 1042/74و در تابستان 1554/6 مگاژول برآورد گردید. در صورت استفاده از سیستم طراحی شده میتوان در زمستان، 41 درصد و در تابستان 43/5 درصد انرژی الکتریکی مصرفی مرغداری را تأمین نمود
حاجیآقا علیزاده و همکاران - 1393 - در پژوهشی به بررسی تاًثیر دمای راکتور در میزان تولید بیوگاز از کود بلدرچین پرداختند. آنها مخزنی از جنس پلیاتیلن سهلایه عمودی - قطر 102 سانتیمتر و ارتفاع 146 سانتیمتر - را انتخاب، تجهیزات لازم را روی آن نصب کردند. از یک همزن ساده دستی پروانهای برای همزدن لجن داخل مخزن استفاده کردند دمای مورد بررسی 30 و 37 درجه سلسیوس انتخاب کردند و در یک دوره 32روزه به برسی آن پرداختند. نتایج کار خود را به این شرح اعلام کردند: حجم گاز تولیدی در 30 درجه سلسیوس کمتر از 37 درجه سلسیوس بوده و علت آن کم بودن دمای محیط هضم که باعث کاهش واکنش میکروارگانیسمهای متانزا میشود بوده است. حجم گاز تولیدی را در 37 درجه سلسیوس با نرخ متان 67% و در دمای 30 دره سلسیوس با نرخ متان 47% بدست آوردند.
امیرخانی و همکاران - 1393 - اقدام به طراحی و ساخت دستگاه تولید بیوگاز نیمه اتوماتیک سبز بیوگاز نمودند. آنها نوآوری دستگاه خود را که قسمتهای جدید مکانیکی و الکترونیکی شامل: -1 قسمت الکترونیک و نظارهگر متغیرهای دما، رطوبت و متان -2 یک مخزن گاز انعطافپذیر چند لایه -3 یک دریچه الکترونیکی ایمنی با قطر قابل تنظیم به منظور خروج گازهای اضافی اعلام کردند. بهترین فرمول برای ارائه خوراک به مخزن تخمیر دستگاه خود را 50% آب، 40% کود حیوانی و ساقه گیاهان و 10% کود انسانی دانستند. آنها اعلام کردند این دستگاه که با باطری و سلولهای خورشیدی کار میکنند کارائی تولید متان را تا 25% افزایش داده است.
حاجیپور و پورخباز - 1389 - به برسی میزان تاًثیر و کاربرد ریستتوده پرداختند. آنها پس از معرفی و روش تولید بیوگاز، مقایسه آن با سوختهای دیگر، کاربرد بیوگاز بهعنوان کود کشاورزی غنی، ماده اولیه صنعتی و ... به محاسبه میزان الکتریسیته تولیدی از یک واحد مرغداری 60000 قطعهای پرداختند: آنها اعلام کردند هر قطعه مرغ 27 کیلوگرم فضولات در سال تولید میکند که در مجموع این واحد 1620000 کیلوگرم فضولات در سال تولید خواهد کرد. از هر تن فضولات مرغی 80 مترمکعب بیوگاز تولید میشود که در جموع در یک سال 130000 مترمکعب بیوگاز از این واحد تولید خواهد شد. از این مقدار بیوگاز 221000 کیلو وات ساعت انرژی الکتریسیته و 260000 کیلو وات اعت انرژی حرارتی در سال تولید خواهد شد.
.2 مواد و روشها
این تحقیق در سالهای 95 و 96 در ایستگاه تحقیقاتی دانشگاه رامین خوزستان واقع در 25 کیلومتری شمال اهواز به طول جغرافیایی 35 درجه و 18 دقیقه و عرض جغرافیایی 31 درجه و 25 دقیقه انجام گرفته است. روش انجام آن ×به صورت زیر میباشد.
برای تولید بیوگاز، مخزنی سهلایه عمودی از جنس پلیاتیلن - قطر 102 سانتیمتر و ارتفاع 146 سانتیمتر - به حجم
1000 لیتر تهیه شد. در بالای مخزن شیری به قطر یک دوم اینچ جهت خروج بیوگاز تولید شده و در پایین مخزن شیری به قطر دو اینچ برای خروج لجن باقیمانده تعبیه گردید. برای همزدن لجن داخل مخزن در مدت زمان ماند همزنی دستی در مخزن تعبیه گردید. این همزن توسط دو یاتاقان گف گرد یکی در کف مخزن و دیگری در روی درب مخزن نصب شد مهار گردید.
