بخشی از مقاله
چکیده
هم اکنون، مصرف بیرویه انرﮊیهای تجدیدناپذیر مانند زغال سنگ، گاز و نفت باعث شده تهدیدات جدی زیست محیطی از جمله تغییر آب و هوا و افزایش آلودگی هوا پدیدار شود. به همین دلیل لزوم رویکرد به سمت منابع جدید انرﮊی سازگار با محیط زیست آشکار میشود. بررسیها نشان میدهد که انرﮊی زیست توده میتواند یکی از گزینههای مناسب برای جایگزینی با سوختهای فسیلی باشد. چراکه افزون بر آثار مخرب کمتر بر محیط زیست، میتوان آن را منبع پایانناپذیر انرﮊی محسوب کرد. هدف از این پژوهش، ارزیابی نیروی زیست توده و انرﮊی قابل استحصال آن در استان خراسان رضوی به عنوان یکی از قطبهای مهم کشاورزی، دام و طیور ایران است.
بدین منظور در بخش زراعی با استفاده از فاکتور ضریب پسماند، میانگین تولید سالانه پسماند برای شش محصول اصلی استان ارزیابی شد و با استفاده از ضریب ارزش انرﮊی این پسماندها، میانگین نیروی انرﮊی آنها تخمین زده شد. در بخش دام و طیور، نیز میزان پسماند، از طریق تعداد دام و ضریب تبدیل کود، با توجه به میانگین وزن زنده آنها ارزیابی شد و از طریق عملکرد بیوگاز آنها و ارزش حرارتی آن، میزان انرﮊی قابل استحصال برآورد شد.
نتایج ارزیابیها نشان داد استان خراسان رضوی با میانگین تولید سالانه حدود ۷/۳ مگاتن زیست توده در بخش زراعی امکان تولید PJ۳/۲۴ انرﮊی دارد. همچنین با استحصال پسماند بخش دام و طیور به ویژه گاوهای شیری میتوان تقریباً معادل PJ۵ انرﮊی تأمین کر د. بنابراین استان خراسان رضوی در زمینه تولید زیست توده بخشهای کشاورزی، دام و طیور دارای پتانسیل چشمگیری است.
سرآغاز
انرﮊی و مسائل زیست محیطی از نگرانیهای مشترک جوامع امروزی محسوب میشوند. پیامدهای زیستمحیطی ناشی از مصرف بیرویه سوختهای فسیلی از اواسط قرن بیستم پدیدار شده است. با مصرف تصاعدی سوختهای فسیلی تهدیداتی از جمله گرمایش جهانی، تغییرات آب و هوا و باران اسیدی برای محیط زیست به وجود آمده، که سبب شده اکوسیستمهای جهان در معرض آسیبهای جدی قرار گیرند. از این رو، به منظور تثبیت آب و هوای زمین و جلوگیری از گرم شدن بیشتر، نیاز به کاهش ۰۷ درصدی در تولید گازهای گلخانهای، بویژه CO2 موجود، در سال ۰۵۰۲ است. - Flannery, 2005 -
به منظور کاهش آسیبهای زیست محیطی ناشی از سامانه فعلی تک انرﮊی سوختهای فسیلی، تنوع انرﮊی و منطقهای کردن آن میتواند امنیت را برای تأمین و توزیع انرﮊی فراهم کند. همچنین باید برنامههای کاربردی منابع انرﮊی تجدیدپذیر مانند انرﮊی حاصل از زیست توده، برق آبی، زمین گرمایی، انرﮊی بادی و خورشیدی تشویق شوند . - Li, 2005 - در خلاصه اجرایی آﮊانس بینالمللی انرﮊی، ادعا میشود "فراتر از سال ۰۲۰۲، نقش انرﮊی تجدیدپذیر در تأمین انرﮊی جهانی چهبسا بسیار مهمتر میشود" .
- IEA, 2006 - زیست توده از جمله منابع انرﮊی تجدیدپذیری است که حدود ۳ تا ۵۳ درصد نیازهای اولیه انرﮊی را به ترتیب در کشورهای صنعتی و درحال توسعه تأمین میکند. مواد زیستی۱ ، یا زیستتوده۲ ، به مجموع مواد بیولوﮊیک تولید شده، یا موجود در یک سامانه اکولوﮊیک اتلاق میشود، که پایه آلی داشته و به عنوان منابع انرﮊی قابل بازیابی، توانایی تبدیل مستقیم به انرﮊی ﻭ یا مواد حامل انرﮊی را دارند - عباسپور فرد و همکاران، ۰۹۳۱ - .
در رابطه با پژوهشهای صورت گرفته در زمینه ارزیابی نیروی منابع زیست توده - Sajjakulnukit, et al., 2005 - ، نیروی انرﮊی پایدار و سازگار با محیط زیست تایلند را برای سال پایه ۷۹۹۱ و همچنین سالهای ۵۰۰۲ و ۰۱۰۲، از منابع مختلف زیست توده - پسماندهای کشاورزی، کودهای حیوانی، امکان صرفهجویی در مصرف چوبهای سوختی از طریق بهبود بهرهوری، نیروی صرفهجویی در چوبهای سوختی از طریق جایگزینی با دیگر سوختها، ضایعات جامد شهری ﻭ فاضلاب - ارزیابی کردند. بر اساس نتایج این تحقیق، نیروی کل انرﮊی هر یک از این منابع در سالهای ذکر شده به ترتیب 3PJ ۵۲۵ ، ۲۰۷ و ۱۲۸ بوده است.
در کشور هند نیز Ravindranath و همکاران - - 2005، قدرت انرﮊی پسماندهای کشاورزی، کود حیوانی، ضایعات جامد شهری، فاضلابهای صنعتی و سوختهای زیستتودهای را مورد بررسی قرار دادهاند. در این مطالعه نیروی کل انرﮊی حاصل از این منابع در سال ۷۹۹۱ معادل 4EJ ۴۱/۵ برآورد شد که این میزان کمی بیشتر از یک سوم مصرف سوختهای فسیلی در هند است. در راستای همین تحقیق نیروی انرﮊی در سال ۰۱۰۲ نیز در حدود EJ ۶۲/۸ برآورد شد. - Elmore, et al., 2008 - ، در تحقیقی توزیع مکانی پسماندهای حاصل از کاشت برنج را به منظور برآورد نیروی تولید سوخت زیستی در چین ارزیابی کردهاند.
در ایران نیز، عدل و همکاران - ۲۸۳۱ - ، تبدیل ترموشیمیایی چوب و زائدات کشاورزی به گاز را بررسی کرده اند . نتایج ایشان حاکی از آن بود که بهره گاز در این فن آوری، بین ۱ تا ۵/۲ مترمکعب بر هر کیلوگرم زیست توده و بازدهی انرﮊی مفید بین ۰۷- ۰۸ درصد است. طرح نیرویسنجی منابع زیست توده - زبالههای شهری - در شهرهای مشهد و شیراز نیز انجام گرفته است که برآورد توان ذاتی تولید بیوگاز از زبالههای شهری، مدل سازی تولید گاز در دفنگاههای این دو شهرستان، انجام مطالعات اقتصادی احداث نیروگاه و تعیین مشخصات فنی تجهیزات آنها از نتایج این طرح بوده است - بی نام، ۴۸۳۱ - .
بنابراین با توجه به اینکه انرﮊی حاصل از زیست توده، جایگزین مناسب ی برای حداقل بخش ی از مصرف سوختهای فسیلی توسط سازمانهای دخیل در سیاستهای جهانی انرﮊی معرف ی شده است ، از این رو ارزیابی میزان زیست توده تولیدی و تعیین پراکندگی این منبع تجدیدپذیر در مناطق مختلف ایران نیز با توجه به برنامههای جاری دولت در خصوص طرح هدفمندی یارانهها و واقعی شدن قیمت حاملهای انرﮊی دارای اهمیت است، تا با توجه به این نتایج در برنامهریزیهای مربوط به تنوع بخشی به تأمین انرﮊی در کشور استفاده شوند.
از این نظر استان خراسان رضوی به عنوان یکی از قطبهای مهم در تولید محصولات کشاورزی و دامی در ایران، از جایگاه بالایی در تولید زیست توده برخوردار است . از این رو، در این پژوهش به ارزیابی نیروی زیست توده استان خراسان رضوی و نحوه پراکنش آنها به تفکیک شهرستان ها در بخشهای کشاورزی - پسماند محصولات زراع ی - ، دام و طیور - گاو،گوسفند، بز، مرغ گوشتی و مرغ تخمگذار - به منظور تولید انرﮊی پرداخته شده است.
مواد و روش بررسی
پسماند محصولات زراعی
بر اساس آمار و اطلاعات سازمان وزارت جهاد کشاورزی، تنوع آب و هوایی استان، شرایط کشت ۴۴ محصول زراعی مختلف را فراهم کرده است که در این بین محصولات گندم، جو، چغندرقند، پنبه، خربزه و گوجه فرنگی از نظر سطح زیرکشت، مقدار تولید و عملکرد در سال زراعی ۸۸ تا ۹۸ دارای رتبههای اول تا چهارم در سطح کشورند.
از نظر رتبهبندی استانی نیز پنج محصول گندم، چغندرقند، گوجه فرنگی، خربزه و جو به ترتیب از نظر میزان تولید در رتبههای اول تا پنجم قرار گرفتهاند. بنابراین در این پژوهش میزان پسماند قابل استحصال محصولات مهم زراعی استان خراسان رضوی - گندم، جو، چغندرقند، پنبه، خربزه و گوجه فرنگی - که از این پس از آنها تحت عنوان محصولات شاخص یاد میشود، برآورد شد.
منظور از پسماند قابل استحصال، میزان باقیمانده مواد و بقایایی است که پس از برداشت محصول بهجز ریشه و قسمتهایی از ساقه که در خاک باقی میماند، قابل جمع آوری است - طبرسا، ۱۸۳۱ - . به منظور تخمین پسماند قابل استحصال محصولات شاخص، که در واقع همان عملکرد غیراقتصادی - 5NGY - است، به عوامل شاخص برداشت - 6HI - و عملکرد اقتصادی - 7GY - نیاز است - طبرسا، ۱۸۳۱؛ مدهوشی و همکاران، ۷۸۳۱ - . عملکرد اقتصادی بسته به نوع محصول عبارت است از دانه - غلات - ، ریشه - چغندر - ، میوه - خربزه - و غیره که آشکارا دارای ارزش اقتصادی است ارزیابی نیروی منابع زیست توده در استان خراسان رضوی...
عملکرد بیولوﮊیک شامل تمام قسمتها و اندامهای گیاه میشود و به عبارت دیگر مجموع محصول و کاه و کلش است . عامل شاخص برداشت به عوامل بسیاری مانند نوع منطقه، شرایط آب و هوایی، نوع گونه، روشهای آبیاری متفاوت، نوع و شرایط کاشت، تاریخ کاشت، تراکم در زمین کشت، نوع کود، میزان کوددهی وابسته است و ضریب ثابتی نیست . بنابراین متوسطی از شاخص برداشت هر محصول که طی تحقیقات متخصصان مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، کشور و سایر نقاط دنیا به دست آمده است مورد استفاده قرار گرفت - جدول شماره ۱ - .
برای ارزیابی میزان پسماند قابل استحصال محصولات شاخص استان خراسان رضوی، آمار مربوط به عملکرد اقتصادی - GY - آنها در طی شش سال زراعی ۳۸ تا ۹۸۳۱ از سازمان جهاد کشا ورزی کشور جمع آوری شد، سپس میانگین تولید سالانه این محصولات محاسبه شد. با استفاده از دادههای جدول شماره - ۱ - و همچنین با در نظرگرفتن GY به صورت واحد برای هر یک از محصولات و با توجه به رابطه ۲، »نسبت بقایا به دانه « - 8RPR - و یا فاکتور ضریب پسماند نیز برای هر محصول استخراج شد و بدین ترتیب با استفاده از رابطه ۳، میانگین تولید سالانه پسماند قابل استحصال آنها برآورد شد.
در پایان میانگین ارزش انرﮊی هر یک از این پسماندها از منابع تحقیقاتی حاصل شد و در نتیجه میزان انرﮊی سالانه این پسماندها ارزیابی شد. همچنین اطلاعات آماری مربوط به تولید این محصولات در سال زراعی ۸۸-۷۸۳۱ نیز به تفکیک شهرستانهای استان جمع آوری شد و میزان تراکم پسماند - تن بر کیلومترمربع - در آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. گفتنی است که چنانچه میزان زیست توده تولیدی نسبت به واحد مساحت هر شهرستان تقسیم شو د، میزان تراکم پسماند در آن شهرستان حاصل میشود.
پسماندهای دامی
پسماند دام سنگین - گاو -
بر اساس آمار و اطلاعات سازمان جهاد کشاورزی استان خراسان رضوی، از تعداد کل دام سنگین موجود در استان به ترتیب ۷۵، ۳۳ و ۰۱ درصد آنها گاوهای دورگ، اصیل و بومی در سال ۸۸۳۱ هستند که هر یک از این گروههای دامی نیز به انواع شیری، تلیسه و نر تفکیک میشوند.
