بخشی از مقاله
چکیده
براي رسیدن به توسعه پایدار، نیاز بیشتري به منابع انرژي است، که براي تأمین آن دو راه حل وجود دارد: اولاً افزایش بازدهی انرژي دستگاههاي مورد استفاده ثانیاً استفاده از منابع جدید انرژي. از طرف دیگر با افزایش جمعیت و سطح رفاه جامعه، مقدار استفاده از منابع غذایی - گیاهی و جانوري - افزایش یافته و در نتیجه براي جبران تقاضا، میزان تولید آنها با رشد روبرو بوده است. سالانه 15/6 میلیون تن زباله شهري، 4/6 میلیارد مترمکعب فاضلاب شهري،328/ 5 میلیون تن فضولات دامی به همراه پسماندهاي کشاورزي در ایران تولید میشود. زیست توده یکی از مهمترین منابع انرژي تجدید شونده می باشد. پسماندهاي آلی قابلیت مناسبی براي کاربري در فرآیند تولید انرژي و برق به روش هضم بی هوازي دارند. در این مطالعه ، بررسی زیست محیطی و اهمیت اقتصادي زیست توده در کاهش آلودگی هاي ناشی از دفع فضولات بحث شده است.
در مطالعه یک مرغداري با تعداد 60 هزار مرغ - به ازاي هر مرغ 27 کیلوگرم زائدات در سال - 1620000 کیلوگرم تولید زائدات در طول یکسال برآورد شد. بسته به کیفیت کود حاصله در این واحد حدود 80 متر مکعب بیوگاز به ازاي یک تن کود مرغی حاصل میشود. در نتیجه تولیدات سالیانه بیوگاز 130 هزار متر مکعب از این واحد مرغداري انتشار می یابد. در صورت تبدیل این حجم عظیم بیوگاز به انرژي الکتریسیته و گرمایی، مقدار 221هزار کیلو وات ساعت انرژي الکتریسیته و 260 هزارکیلو وات ساعت انرژي حرارتی ذخیره میگردد. بنابراین واحد مرغداري میتواند حدود170833 ریال بعد از تامین انرژي الکتریسیته و حرارتی واحد مرغداري درآمد مازاد داشته باشد.
واژههاي کلیدي: انرژي الکتریسیته، زیست توده، فضولات ، دفن زباله
-1 مقدمه
روند فعلی مصرف انرژي در جهان، بشر را با دو بحران بزرگ آلودگی محیط زیست و شتاب فزاینده در تهی نمودن منابع انرژي روبرو نموده است.آلودگی محیط زیست، پدیده تغییر اقلیم و تجدید ناپذیري که از چالش هاي اصلی استفاده از منابع انرژي فسیلی به شمار می روند در اثر توسعه ناپایدار ، الگوهاي نادرست مصرف انرژي، افزایش جمعیت و.... در سالهاي اخیر با شدت بیشتري ادامه داشته اند.[2] چگونگی تولید و استفاده از حامل هاي انرژي در بخش هاي مختلف مصرف کننده، از عوامل موثر در ایجاد آلودگی محیط زیست در مقیاس محلی، منطقه اي و بین المللی می باشد.[2]
با توسعه صنایع دامپروري و کشاورزي و همچنین استفاده بیشتر از منابع غذایی، آلودگی حاصل از فضولات گیاهی و دامی افزایش یافته است. در جهت تصفیه این فضولات می توان از روش تجزیه بی هوازي٣ یا تجزیه هوازي٤ استفاده نمود. روش بی هوازي در مقایسه با روش دیگر نه تنها انرژي بر نیست بلکه مقداري انرژي بصورت بیوگاز تولید می نماید .[8] برآوردهاي صورت گرفته نشان می دهند که پتانسیل تقریبی تولید متان به وسیله فن آوري بی هوازي در ایران براي سال 1375 حدود 9300 میلیون مترمکعب متان در سال بوده که 1000 میلیون متر مکعب آن از زباله ها می باشد .[13] بخش عظیمی از این رقم، مربوط به فضولات دامی و گیاهی حاصل از فعالیت هاي دامپروري و کشاورزي می باشد. .[6]
در حالیکه استفاده مستقیم از آنها در زمینهاي زراعی و باغی کشور ممکن است باعث انتقال برخی از بیماري ها در سطح کشور شوند و یا دپوي کردن آنها در محیط، براي پوسیدن، باعث ایجاد و انتشار مقداري متان و دي اکسید کربن، در اتمسفر نماید که این موضوع می تواند باعث گرمایش جهانی شود. در صورتیکه می توان با استفاده از فن آوري بی هوازي علاوه بر جلوگیري از خطرات فوق الذکر، حدوداً 54 میلیون متر مکعب بیوگاز، بدست آورد و به عنوان منبع انرژي استفاده نمود. طبق بررسی هاي به عمل آمده، پتانسیل تولید انرژي به صورت بیوگاز از فضولات دامی کشور، معادل 25500 بشکه نفت خام را در سال در حال حاضر می توان صرفه جویی کرد .[14]
بنابراین مسئله استفاده از منابع بیوانرژي، در جهان موضوعی چند بعدي٥ - سه بعدي - است. یعنی از سه دیدگاه انرژي، زیست محیطی واقتصادي میتوان به آن نگاه کرد .[8] رشد اقتصادي و کاربرد انرژي هاي ناکارا سبب افزایش انرژي الکتریسیته در ایران خواهد بود و در نتیجه استفاده از انرژیهاي تجدیدپذیر در آینده اي نه چندان دور اهمیت بسزایی پیدا خواهد کرد. به هر حال تقریبا استفاده از همه انرژي هاي جدید به شکل سنتی ناشی از سوختن چوب، فضولات کشاورزي و دامی می باشد و کمتر از %1 از این انرژي به انرژي هاي مدرن مانند الکتریسیته و انرژي هاي زیستی مایع و متان تبدیل میشود. این مقاله اطلاعات اساسی از انرژي زیست توده - انرژي بیوگاز - از دیدگاه زیست محیطی ارائه میدهد.
-2 تولید بیوگاز
تجزیه مواد آلی - که اصطلاحاً بیوماس نامیده می شوند - به وسیله باکتري هاي بی هوازي در شرایط و محیط مناسب - بدون وجود اکسیژن - را تخمیر بی هوازي گویند. این فرآیند در سه مرحله: هیدرولیز، اسیدزایی و متان زایی انجام میشود. مواد قابل استفاده در این فرآیند عبارتند از: مواد زاید دامداريها و مرغداريها و بطور کلی مواد زاید دامی، مواد سبزینهاي گیاهی - محصولات زراعی، صنعتی، درختان و فضاي سبز - ، مواد زاید جامد و فضولات آلی - فاضلابهاي شهري و روستایی، زبالههاي شهري و روستایی - و مواد جامد و پسماند کارخانجات تبدیل مواد غذایی - کنسرو سازي، کمپوت سازي، لبنیات، ماکارونی، رب و . - …
با قرار گرفتن مواد فوق الذکر، در شرایط مناسب محیط یعنی دما، PH، نسبت کربن به نیتروژن مواد، غلظت مواد، زمان توقف مواد، هم زدن و میزان بارگیري روزانه مواد در داخل رآکتور، مقداري بیوگاز - طبق جدول شماره - - 1 - تولید می شود که می توان به عنوان منبع انرژي از آن استفاده نمود. همچنین لجن خروجی از رآکتور - هاضم - ، به دلیل افزایش مقدار مواد غذایی - N,K,P - و کاهش آلایندگی آنها بصورت مستقیم یا پس از خشک کردن، در مزارع به عنوان کود و استخرهاي پرورش ماهی و تغذیه دام می توان استفاده نمود.[11] میزان گازهاي تولید شده ناشی از تخمیر فعالیتهاي باکتري هاي بی هوازي در زیست توده ها در جدول - - 1 نشان داده شده است. میزان گازکربنیک و متان حدود %99/9 از گازهاي بیوگاز را تشکیل میدهد که در تولید انرژي برق میتوان از آن استفاده نمود.[20]
