بخشی از مقاله
چکیده :
در دنیا حجم زیادی از زائدات کشاورزی سالانه تولید میگردد. ازاین زائدات که عموما زیست توده نامیده می شوند میتوانند استفاده های بسیار مناسبی نمود. این دسته ازمنابع زیست توده ,شامل گیاهان مختلفی مانندذرت , برنج ,سیب زمینی ترشی - سورگوم - ,نیشکر ,انواع میوه ,گیاهان روغنی و ضایعات آنها مانند سبوس برنج ,کاه و غیره است .بطور نسبی ، 25 درصد وزن هر محصول کشاورزی تفاله است زیست توده قابلیت تولید برق,حرارت ,سوختهای مایع سوختهای گازی،تولید اتانول و انواع کاربردهای مفید شیمیایی را داراست , زیست توده سهم بزرگی درمیان انواع منابع انرژی نو داراست .
در این مقاله سعی شده استفاده های مختلفی که از زیست توده انجام میگردد مورد برسی قرار گرفته و با توجه به شرایط بومی سایرکشورهای دنیا ،مناسب ترین روش استفاده مجدد را در ایران تعیین نمود. مطالعات انجام شده نشان میدهد که به لحاظ نظری میتوان نیازهای سوخت خانگی مناطق روستایی را از طریق ضایعات تأمین کرد.
کلیدواژه : زیست توده , باگاس , اتانول , بیوماس
1. مقدمه :
منابع زیست توده که برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند که بصورت عمده به شش گروه تقسیم می شوند: سوختهای چوبی زائدات جنگلی، کشاورزی، باغداری و صنایع غذایی زائدات جامد شهری - زباله ها - فضولات دامی فاضلابهای شهری فاضلابها، پسماندها و زائدات آلی صنعتی از خاکستر کوره های بخار باگاس سوزکه املاح پتاسیم فراوانی دارد درکارخانجات نیشکری به عنوان کود ،یا از آب شستشوی چغندر جهت آبیاری مزارع - پس آب کارخانجات چغندری - به عنوان کود مایع درکشاورزی ارگانیک وتلفیق باکودهای تناوب زراعی استفاده نموده اند.
25 mm تفاله چغندرقندآنچه پس ازاستخراج قند ازخلال چغندرقند باقی میماندتفاله نامیده میشود.در کارخانجات قند چغندرمعمولا تفاله به صورتهای آبدار - با ماده خشک 9 تا - % 11 ، دو نم - پرس شده - - با ماده خشک 18 تا %25و خشک - پرک - - با ماده خشک 89 تا 91 درصد - تولید میشود. تفاله چغندرقند حاوی مقدار زیادی فیبر رژیمی کم انرژی وعاری از نشاسته است. ظرفیت نگهداری آب این فیبر بالاتر از فیبرهای غلات بوده ومیتوان از آن به عنوان ماده پرکننده در صنایع غذایی استفاده کرد. لازم به ذکر است که جهت مصرف این ماده درصنایع غذایی لازم است آنرا رنگبری ، بوگیری ،غربال و سپس مصرف نمود. به دلیل آنکه اسید فیتیک فیبرتفاله چغندرقند بسیار اندک است مصرف آندر غذاهای رژیمی در جذب آهن اختلالی ایجاد نمی کند. مقایسه فیبر چغندرقند با سبوس ها از نظر درصد مواد خشک :
کشور ترکیه طی سالهای اخیر تحقیقات گسترده ای را جهت استفاده از این ماده در صنایع غذایی مختلف صورت داده که نتایج این تحقیقات در نشریات تخصصی معتبر به چاپ رسیده است. محققان این کشورتوانسته اند سایز ومقدار مناسب فیبر مصرفی جهت مواد غذایی مختلف را شناسایی و در نهایت دستور مصرفی مناسب که سبب افزایش ارزش تغذیه ای بدون تغییر در خصوصیات مشتری پسند محصولات میشود را ارائه نمایند. در برخی کشورها فیبر محلول در آب تفاله چغندرقند را نیز مجددابه شکر سفید اضافه وارزش آن را به عنوان ماده ای غنی از فیبر سالم بالا می برند. شکر تهیه شده به اینصورت عموما همراه چای وقهوه داغ مصرف میشود.
تفاله چغندرقند به سبب دارا بودن مقادیر زیادی سلولز، همی سلولز و لیگنین مورد توجه تولیدکنندگان کاغذ نیز قرار گرفته و در ایتالیا طی پروژه ای تحقیقاتی کاغذی به نام کاغذ اکولوژیک باکاربرد تفاله میکرونیزه به میزان 5 تا % 15 تهیه شده است. استفاده از تفاله درتولید این کاغذ سبب اصلاح مقاومت وخاصیت مکانیکی کاغذ شده است بدون آنکه در خواص اپتیکی آن تغییری ایجاد کند. مطالعاتی در زمینه مصرف تفاله در سالم سازی فاضلابهای صنعتی حاوی فلزات سنگین نیز صورت پذیرفته و از پکتین موجود در تفاله به عنوان تثبیت کننده کاتیونها استفاده شده است. تفاله چغندرقند غنی ازاسید فنولیک نیز هست . امروزه از این ماده جهت اختلاط با سیمان به منظور جذب صدا نیز استفاده نموده اند از - تفاله نیشکر - می توان درصنایع کاغذ سازی، تولید نئوپان ، تخته ، و .... اشاره کرد.
هزینه چوب مورد نیاز جهت تولید یک تن خمیر کاغذ چاپ وتحریر حدود یک میلیون ودویست هزارریال وهزینه تامین باگاس برای تولید مقدار مشابه کاغذ فقط صدوچهل هزارریال می باشد بنابراین هزینه تامین چوب حدود هشت ونیم برابر باگاس است. با توجه به محدودیت منابع و لزوم تامین کاغذ مناسب چاپ وتحریر، باگاس منبع بسیار مناسب وارزان قیمتی جهت تولید کاغذ به حساب می آید. استفاده از نیشکر برای تامین سوخت موضوع جدیدی در صنعت حمل و نقل کشور است. عمده منبع تامین اتانول در جهان محصولات کشاورزی به ویژه نیشکر است . الکل و بیو دیزل ، دو فرآورده انرژی زای مهمی هستند که از محصولات و ضایعات کشاورزی بدست میآیند.
سالانه 12 گیگالیتر اتانول - عمدتا از ضایعات نیشکر - تولید میشود که 62 درصد مصرف سوخت خودروهای کشوربرزیل را تأمین میکند. کشورهای زیمبابوه ، مالاوی و آمریکا نیز مدتی است که برنامه سوخت الکلی - با استفاده از ذرت - نیشکر - را آغاز کردهاند. اسید، جیبرلیک اسید، آلکانوئیدها وآنتی بیوتیک هایی نظیر پنی سیلین، ترکیبات معطر، اسیدهای آلی، آنزیم ها و پیگمانهای زیادی از باگاس نیشکر تولید شده اند. محققان همچنین در تحقیقی به این نتیجه مهم دست یافتند که میتوان از باگاس نیشکر بعنوان یک ماده حمایتی جهت رشد درختان سیب استفاده کرد. در این تحقیق استفاده از این ماده سبب بهبود کیفیت درزمان رشد و کاهش هزینه های تولید شد.عموما از بقایای نیشکر در تهیه کمپوست نیز استفاده می شود .استفاده از کمپوست در خاکهای سنگین دانه بندی وتخلخل خاک را بهتر و نفوذپذیری وتهویه خاک رابهبود می بخشد.
این ماده حالت چسبندگی خاک و مقاومت آن در برابر ماشین آلات را کاهش می دهد وبه این ترتیب عملیات زراعی با انرژی کمتری روی خاک انجام میشود. این ماده علاوه بر آنکه سبب جذب حرارت وگرم نگه داشتن خاک میشود به حاصلخیزی خاک کمک نموده و مصرف آن در خاکهای بکروکویری سبب احیاء واصلاح خاک وافزایش مقاومت گیاهان به امراض مختلف می شود.
تولید انرژی از زیست توده :
تولید انرژی از منابع زیست توده - همانند سوختهای فسیلی - به منظور تولید الکتریسیته و حرارت می باشد. منابع زیست توده یکی از قدیمی ترین منابع انرژی در جهان می باشد. این منابع در صورت استفاده مستقیم قابلیت تولید حرارت را دارا می باشند. و در صورت تولید سوختهای زیستی یا بیوگاز قابلیت استفاده در موتور ژنراتورها یا پس از تولید بخار آب در توربین ژنراتورها را جهت تولید برق دارد.
بهره گیری بیوماس برای تولید انرژی:
بعد از سوختهای فسیلی زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، زیست توده چهارمین منبع بزرگ انرژی در جهان است که برای تولید حرارت - بخاریهای هیزمی در منازل و تولید حرارت و آب گرم در صنایع - پخت و پز - خصوصاً در کشورهای در حال توسعه - حمل و نقل - سوختهای زیستی اتانول بیودیزل - و تولید انرژی الکتریکی بکار می رود. ایالات متحده آمریکا که در طی 2 سال اخیر از نظر تولید اتانول از برزیل پیشی گرفته و مقام نخست را در جهان کسب نموده است، در سال 2011 میلادی از نظر صادرات اتانول نیز از برزیل پیش خواهد گرفت و
به بزرگترین صادر کننده اتانول در جهان تبدیل خواهد گردید.
مقایسه چغندرقند و نیشکر:
در سال 1994-5 میزان تولید جهانی شکر 116121 میلیون تن بود که 35507 میلیون تن یعنی %31 آن ، محصول چغندر قند و بیش از % 3/2 محصول مزارع نیشکر است . همچنین از نظر مناطق کشت ، چغندرقند در مناطق معتدله کشت می شود و نیشکر را در مناطق گرمسیری می کارند . ملاس چه در کارخانه نیشکر وچه در کارخانه چغندرقند مصارف قابل مقایسه ای دارد ولی به طورکل ملاس چغندرقند و نیشکر دارای تفاوتهایی هستند که به صورت زیر است : برای بخش قابل توجهی از انتشار گازهای گلخانه ای، جایگزینی سوخت های نفتی مشتق شده توسط سوخت های زیستی مانند اتانول، می توانداثرات زیست محیطی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد، علاوه بر مسائل زیست محبطی می تواند منجر به سود در سطح اجتماعی و اقتصادی نیز شود .
