بخشی از مقاله
چکیده
مهندسی فرایندهاي زیستی بکار گیري اصول و ابزار مهندسی براي - 1 ایجاد، طراحی، اجرا، بهینه سازي، و کنترل انواع فرآیندهاي زیستی در مقیاس هاي آزمایشگاهی، نیم صنعتی و صنعتی - 2 طراحی و ساخت سامانه ها و تجهیزات مورد استفاده در حوزه هاي مختلف فرایند هاي زیستی است. تولید انرژي زیستی یکی از زمینههاي کاري بسیارمهم مهندسی فرایندهاي زیستی است.
چراکه انرژي زیستی با داشتن مزایاي از قبیل: - 1 پایدار و سود آور بودن بدلیل استفاده از ماده خام تجدید پذیر جهت تولید انرژي از بیومس، - 2 کاهش قابلتوجه کربن به اتمسفر نسبت به سوختهاي فسیلی، - 3توسعه سیستمهاي خانگی یا کوچک تولید برق از طریق توسعه فناوريهاي ساده و کم هزینه تصفیه زیستی فاضلاب، - 4راه حلی براي مشکل ضایعات آلی شهري، - 5 کاهش صدمه زیست محیطی سوخت هاي فسیلی با ترکیب آنها با سوختهاي زیستی، - 6 قابلیت تاثیر گذاري مثبت روي اقتصادهاي بومی نقش فزایندهاي در توسعه پایدار و متوازن کشورها ایفا خواهد کرد.
در این رابطه برنامه تحقیقاتی و توسعهاي گستردهاي در تمامی کشورهاي توسعه یافته و بیشتر کشورهاي در حال توسعه که داراي منابع گسترده سوخت فسیلی هستند تولید انرژي زیستی بعنوان یکی از فناوريهاي کلیدي در مهندسی فرایندهاي زیستی به شدت مورد توجه بیشتر کشورها قرار گرفته است. با توجه به اهمیت این موضوع سعی میشود در این مقاله به مروري هرچند کوتاه به بخشی از این رویکردهاي نوین تحقیقاتی که با مطالعه و بررسی مراکز تحقیقاتی و دانشگاهی کشورهاي صنعتی صورت گرفته پرداخته شود با این امید که بتواند راهگشاي مناسبی براي پژوهشگران کشور در زمینه تولید انرژي زیستی باشد.
مقدمه
انرژي زیستی به دلیل تنوع منابع و فرم هاي موجود می تواند پاسخگوي نیاز به انرژي باشد و انرژي مورد نیاز را بصورت پیوسته تامین کند. عموماً ماده خام جهت تولید انرژي زیستی به لحاظ اقتصادي باید رایگان بوده و یا فاقد ارزش اقتصادي باشد، لذا اغلب از موادي استفاده میشود که تصفیه و یا دور ریختن آنها داراي هزینه است.
به هر حال امروزه انرژي زیستی %11-14 مصرف کل انرژي جهان را به خود اختصاص داده است ولی در این زمینه تفاوت زیادي میان کشورهاي صنعتی و در حال توسعه وجود دارد. در بسیاري از کشورهاي در حال توسعه، انرژي زیستی یکی از مهمترین منابع انرژي به حساب میآید در حالیکه در کشورهاي صنعتی استفاده از انرژي زیستی بین %4 در ایالات متحده تا %20 در فنلاند متغیر است در سال 2001 میزان تولید انرژي بیومس حدود %5 کل انرژي مصرفی کشور بوده است
اصولاً انرژي زیستی می تواند تمام زمینه هاي انرژي جهان را تامین کند ولی پتانسیل صنعتی و اقتصادي آن بسیار پایین است. پتانسیل تولید انرژي زیستی به صورت سالانه از لحاظ تئوري 200×1013 مگاژول تخمین زده می شود و پتانسیل عملی آن از لحاظ اقتصادي و صنعتی در حال حاضر 270× 1012 مگاژول تخمین زده می شود. امروزه استفاده از انرژي زیستی حدود 55 ×1012 مگاژول تخمین زده می شود.
سیستم تهیه، برداشت، جمع آوري، فرآوري و انبار از مهمترین موانع و مشکلات صنعتی در تولید انرژي زیستی است.
بیوماس منطقه اي تولید می شود و انتقال آن نیز می تواند هزینه بر باشد، همچنین زمین مورد نیاز جهت تولید انرژي نیز می تواند مشکل آفرین باشد زیرا می تواند سبب کاهش میزان تولید غذا شود. ولی در بسیاري از کشورهاي در حال توسعه تولید غذا و سوخت می تواند در سیستم هاي استفاده از زمین ادغام1 شود. در کشورهاي صنعتی جهت تولید انرژي زیستی باید بخشی از زمین هاي کشاورزي در اختیار تولید سوخت قرار بگیرد
از اینرو تولید بیوانرژي داراي مزایاي زیر می باشد:
-1 بدلیل استفاده از ماده خام تجدید پذیر جهت تولید انرژي از بیومس می تواند پایدار و سود آور باشند.
شکل-1 سهم منابع هاي مختلف تامین انرژي تجدید پذیر در جهان
-2 گاز دي اکسید کربن که در طی تولید انرژي زیستی، از بیومس آزاد می شود به دلیل جذب کربن آزاد شده توسط گیاهان و محصولات کاشته شده جهت تامین انرژي سبب تغییر اندك و یا عدم تغییر در میزان کل کربن اتمسفر می شود، در صورتی که سوخت هاي فسیلی سبب آزادسازي میزان قابل توجهی کربن به اتمسفر می شوند.
-3 توسعه سیستم هاي خانگی یا کوچک تولید برق از طریق توسعه فناوري هاي ساده و کم هزینه تصفیه زیستی فاضلاب
-4 انرژي زیستی، می تواند راه حلی براي مشکل ضایعات آلی شهري باشد.
-5 سوخت هاي زیستی از قبیل بیودیزل و اتانول می توانند با سوخت هاي فسیلی ترکیب شده و سبب کاهش صدمه آنها به محیط زیست شوند
پروژه هاي تولید انرژي زیستی میتواند تاثیر مثبتی بر روي اقتصادهاي بومی داشته باشد و سبب پایداري و تضمین انرژي باشند. با توجه به اهمیت انرژي زیستی و نقش فزاینده اي در توسعه پایدار و متوازن کشورها ایفا خواهد کرد و برنامه تحقیقاتی و توسعه اي که در تمامی کشورهاي توسعه یافته و بیشتر کشورهاي درحال توسعه که داراي منابع گسترده سوخت فسیلی هستند تولید انرژي زیستی نیز یکی از فناوري هاي روز مهندسی فرایندهاي زیستی است که به شدت مورد توجه بیشتر کشورها قرار گرفته است. که در ادامه به برخی از زمینههاي تحقیقاتی روز مهندسی فرایندهاي زیستی در رابطه با تولید انری زیستی پرداخته می شود.
رویکردهاي نوین تحقات مهندسی فرایندهاي زیستی در تولید انرژي زیستی
بدون شک پرداختن به همه موارد تحقیقاتی که در زمینه کاربرد اصول مهندسی فرایندهاي زیستی در تولید انرژي زیستی صورت میگیرد غیرممکن بوده و امکان ارائه آن در این زمان و مکان محدود نمی گنجد ولی بهرحال سعی شده با بررسی مراکز اموزش و تحقیقاتی کشورهاي پیشرفته زمینههاي عمده تحقیقاتی جدید که مهندسی فرایندهاي زیستی در حوزه تولید انرژي زیستی در حال انجام است بصورت فهرست وار اشاره شود
