بخشی از مقاله
چکیده :
رشد روز افزون جمعیت و تولید حجم و وسیع و متنوعی از پسماندها ، معضلات بهداشتی و زیست محیطی بسیاری را در جهان بوجود آورده است .و از طرفی دغدغه دستیابی به منابع انرژی تجدید پذیر ، حفظ محیط زیست و بهینه سازی مصرف انرژی جزء اولویت های مدیریت کلان هر کشور می باشد
به این منظور جهان شاهد ارتقاء فناوری های امحاء پسماندها و استحصال انرژِ ی از آن می باشد. امروزه فناوری پلاسما به عنوان یک روش کاملا سبز و ایمن و مبتنی بر برنامه های توسعه پایدار ، جهت امحاء طیف وسیعی از پسماندهای شهری ، صنعتی ، پزشکی و ویژه مورد پذیرش صاحبنظران است .در این مقاله تلاش شده تا فناوری پلاسما از دیدگاه زیست محیطی و استحصال انرژی مورد بررسی قرار گرفته و مزایا و معایب این سیستم معرفی گردد.
مقدمه
دراجلاس زمین که در سال 1992 در ریودوژانیرو برزیل برگزار شد.دستور کار 21 در چهل فصل تدوین گردید ، اصول کلی دستور کار 21 جهت دستیابی به توسعه پایدار در تمامی ابعاد است و راه حل ها و طرز تفکرهای پایدار که در دراز مدت قابل اجرا هستند را توصیه می کنند. متعاقب آن حفظ محیط زیست و بهینه سازی مصرف انرژی جزء اولویت های مدیریت کلان هر کشور می باشد، از سویی دیگر بشر به دلیل رو به رو بودن با اتمام منابع انرژی فعلی به دنبال جایگذینی مناسب پایدار و مقرون به صرفه برای آن است.
استفاده از پسماند به عنوان یک منبع تولید انرژی می تواند راهگشا باشدو جدای از تامین بخشی از انرژی مورد نیاز به کاهش مشکلات بهداشتی و زیست محیطی ناشی از تولید پسماند کمک نماید. همچنین اغلب طرحهای مکانیزم توسعه پاک تحت پروتکل کیوتو نیز حامی پروژه های تولید انرژی از زباله های شهری است . در حال حاضر روشها و فناوریهای مختلفی برای پردازش ، تصفیه و دفع پسماندهای شهری مطرح می باشد. در برخی از این فناوریها تولید انرژی اولویت اول را دارد و در برخی امحاء پسماند در اولویت می باشد. بطور کلی در حال حاضر عمدتا از تکنولوژیهای ذیل در سطح جهان بهره گیری می شود:
زباله سوزی ، تولید گاز و پیرولیز ، بیوگاز ، تولید سوخت از زباله ، دفن بهداشتی ، کمپوست و پلاسما که هر کدام محاسن و معایبی دارند ، طبق تحقیقات بعمل آمده سیستم پلاسما موثرترین راه برای تفکیک همه اجزاء آلی و غیر آلی و وصول به ترکیب اولیه آنها برای بازیافت می باشد. که خروجی این سیستم برق و سرباره شیشه ای است. و علاوه برآن طیف وسیعی از انواع پسماندها را پوشش می دهد و یک تکنولوژی کاملا سبز محسوب می شود.
فناوری پلاسما
پلاسماحالت چهارم ماده می باشد و در طبیعت بطور گسترده ای یافت می شود.خورشید ، فضای بین ستاره ای ، رعد و برق و حتی خون انسان نمونه هایی از این دست می باشند.پلاسما در حقیقت گاز یونیزه می باشد و در صنعت نیز توسط مشعل های مخصوصی موسوم به مشعل های پلاسما در تولید می شود. با تکنولوژی پلاسما دمای بسیار بالایی تولید می شود که مشابه آن فقط در ستارگان و جوش - گداخت - هسته ای مشاهده می شود.
با این تفاوت که کنترل دما و سیستم در انرژی هسته ای مشکل و نیازمند تمهیدات گسترده ای برای ایمنی مجموعه می باشد.این دمای بالا برای برش فلزات و امحاء انواع پسماندها بکار می رود.با عبور یک جریان مستقیم بین کاتد و آند مشعل قوسی پلاسما و عبور همزمان هوا در فضای حلقوی شکل ، محیطی با گرمای بسیار زیاد بین 5000 تا 10000 درجه سلسیوس ایجاد می شود.
مرحله گسستگی مولکولی از 2700 درجه سانتیگراد شروع می شود . هر حرارتی پایین تر از این باعث بوجود آمدن تجزیه ناقص می شود. نتیجه آن خواهد بود که یک قسمت در خاکستر باقی مانده و بقیه بصورت فرار و یا نیمه فرار تبدیل شود.با حرارتی که در سیستم پلاسما بدست می آید ، تمام مولکولهای کاملا شکسته می شوند،بعنوان مثال حلقه بنزنی شکسته می شود با این تضمین که هیچ ترکیب آلی فرار ، دی اکسین و فوران و مواد متشکله آنها تولید نمی شود. گاز سنتزی تولیدی اغلب بعد از تصفیه از گاز طبیعی تمیزتر می باشد.ارزش گرمایی آن بستگی به مواد اولیه بکار رفته دارد اما نعا گاز سنتز شده تولید شده ارزش حرارتی در حدود 10-15MJ/Kgدارد.
تاریخچه پلاسما
در ابتدا ناسا به منظور دستیابی به دمای بالا جهت شبیه سازی عایق های حرارتی در برنامه های فضایی ایالات متحده ، 40 سال قبل تکنولوژی پلاسما را توسعه داده است . تا سال 1997 بخاطر در دسترس بودن فراوان و ارزان مکانهای مختلف برای دفن زباله ، هیچ واحد تجاری اقتصادی پلاسما برای انهدام زباله های شهری گزارش نشده بود.ولی با گذشت زمان به دلیل افزایش مشکلات زیست محیطی محلهای دفن زباله تعداد لندفیلها رو به کاهش نهاد. بعلاوه ، مشکلات زیست محیطی سایر فناوریهای تبدیل و بازیافت زباله نیز باعث گردید که امکان استفاده از فناوری پلاسما بعنوان یک رقیب جدی در مقایسه با سایر فناوری ها از لحاظ فنی و اقتصادی افزایش یابد.
برای اولین بار نیروی هوایی و دریایی آمریکا واحدهای پلاسمایی خاص برای انهدام زباله ها را طراحی و مورد بهره برداری قرار دادند.موقعیت مناسب این فناوری در امحا> پسماندهای شهری باعث شده است که توسعه فنی و کاربردی این سیستم بسیار مد نظر قرار گیرد .به طوری که امروزه طراحی و ساخت ظرفیت های مختلف از این نوع تکنولوژی در مقیاس های کوچک و بزرگ و نیز سیستمهای موبایل و پروتوتایپ پلاسما در کشورهای صنعتی آغاز شده است.
مزایای سیستم پلاسما:
- توانایی عملکرد بر روی طیف وسیعی از مواد جامد و مایع با حداقل فرآیند پیش فرآوری و در بسیاری موارد بدون نیاز به فرآیندهای پیش فرآوری.
- ایجاد محصولات جانبی قابل فروش.
- جلوگیری از توسعه لندفیل ها ، عدم پخش خاکستر و ذرات معلق در هوا.
- عدم گزارش اثرات سوء زیست محیطی تا بحال نسبت به سایر سیستم های گرما شیمی.
- نیاز به تفکیک پسماندها در حد کمتر از زباله سوزها.
- راندمان بالا برای تولید انرژی.
-استفاده از برق تولیدی به روش خودکفا برای امحاء زباله ها.
- امکان موبایل بودن سیستم بطوریکه 400 تن در روز بر روی 2 یا 3 تریلر قابل جابجایی می باشد. سازه مدولار و کم حجم
- سیستمی که هیچ زباله ای که نیازمند انهدام مجدد داشته باشد تولید نمی کند.
-دارای بالاترین استانداردهای جهانی محیط زیست .
- انهدام کامل کلیه ضایعات.
- سیستمی که بیشترین انرژی بازیافتی را به شکل سوخت تجدید شدنی ارائه می دهد.
معایب پلاسما
- قیمت بالا
- انحصاری بودن فناوری و عدم تجارت وسیع آن
- مشکلات کار با دمای بالا - هزینه تعمیر و نگهداری بالا -
- نیاز بالا به انرژی برای عملکرد فرآیند
پسماندهای قابل امحاء در فناوری پلاسما:
آنچه که امروز باعث گردیده که پلاسما در کانون توجهات قرار گیرد انهدام همزمان ضایعات و زایدات همراه با تولید انرژی و بازیافت مواد بدون بر همکنش سوءزیست محیطی می باشد.
- زباله های شهری
- پسماندهای رادیواکتیو
- لجن های صنعتی
- زایدات الکترونیک
- پسماندهای آلی اعم از جامد و مایع
- سموم مختلف با ساختارهای ساده و پیچیده
- آزبست ها
- پلاستیکها
- پسماندهای دارویی
