زيست توده يكي از منابع مهم انرژيهاي تجديدشونده محسوب مي شود و به هر موجود زنده كه قابليت رشد و نمو داشته و بر مبناي قوانين طبيعي تقسيم شوند اطلاق مي شود و شامل جنگلها، اجزاء گياهان، برگها، موجودات زنده اقيانوسها، زائدات حيواني، پسماندهاي شهري و غذايي و ... مي شوند. اين مواد قابليت ذخيره انرژي در خود را دارا مي باشند. در واقع در خلال پديده فتوسنتز، دي اكسيد كربن از طريق آب و خاك و هوا توسط انرژي خورشيدي در گياهان ذخيره مي شود و باعث رشد و نمو آنها مي گردد اين انرژي خورشيدي در مواقع مصرف، قابليت تبديل به انرژي را دارا مي باشد.
زيست توده قابليت توليد برق، حرارت، سوختهاي مايع، سوختهاي گازي و انواع كاربردهاي مفيد شيميايي را دارا مي باشد. زيست توده سهم بزرگي در ميان ديگر انواع منابع انرژيهاي نو دارا مي باشد.
مطلب اول : سایت سازمان انرژیهای نو ایران
1-زيست توده(بيوماس) چيست؟
زيست توده يكي از منابع مهم انرژيهاي تجديدشونده محسوب مي شود و به هر موجود زنده كه قابليت رشد و نمو داشته و بر مبناي قوانين طبيعي تقسيم شوند اطلاق مي شود و شامل جنگلها، اجزاء گياهان، برگها، موجودات زنده اقيانوسها، زائدات حيواني، پسماندهاي شهري و غذايي و ... مي شوند. اين مواد قابليت ذخيره انرژي در خود را دارا مي باشند. در واقع در خلال پديده فتوسنتز، دي اكسيد كربن از طريق آب و خاك و هوا توسط انرژي خورشيدي در گياهان ذخيره مي شود و باعث رشد و نمو آنها مي گردد اين انرژي خورشيدي در مواقع مصرف، قابليت تبديل به انرژي را دارا مي باشد.
زيست توده قابليت توليد برق، حرارت، سوختهاي مايع، سوختهاي گازي و انواع كاربردهاي مفيد شيميايي را دارا مي باشد. زيست توده سهم بزرگي در ميان ديگر انواع منابع انرژيهاي نو دارا مي باشد.
2-منابع زيست توده (بيوماس) كدامند؟
منابع زيست توده كه براي توليد انرژي مناسب هستند، طيف وسيعي از مواد را شامل مي شوند كه بصورت عمده به شش گروه تقسيم مي شوند:
· سوختهاي چوبي
· زائدات جنگلي، كشاورزي، باغداري و صنايع غذايي
· زائدات جامد شهري (زباله ها)
· فضولات دامي
· فاضلابهاي شهري
· فاضلابها، پسماندها و زائدات آلي صنعتي
3-توليد انرژي از زيست توده چگونه است؟
توليد انرژي از منابع زيست توده (همانند سوختهاي فسيلي) به منظور توليد الكتريسيته و حرارت مي باشد. منابع زيست توده يكي از قديمي ترين منابع انرژي در جهان مي باشد.
اين منابع در صورت استفاده مستقيم قابليت توليد حرارت را دارا مي باشند. و در صورت توليد سوختهاي زيستي يا بيوگاز قابليت استفاده در موتور ژنراتورها يا پس از توليد بخار آب در توربين ژنراتورها را جهت توليد برق دارد.
4-گازي سازهاي زيست توده چيست؟
گازي سازهاي زيست توده، راكتورها مي باشند كه قابليت توليد گازهاي سوختي در غياب اكسيژن را دارند. ارزش حرارتي اين گازها كمتر از ارزش حرارتي گازهاي سوختي طبيعي مي باشد. اين گازها بيوگاز ناميده مي شوند.
5-ميزان بهره گيري بيوماس براي توليد انرژي امروزه، چه ميزان است؟
و بعد از سوختهاي فسيلي زغال سنگ، نفت و گاز طبيعي، زيست توده چهارمين منبع بزرگ انرژي در جهان است كه براي توليد حرارت (بخاريهاي هيزمي در منازل و توليد حرارت و آب گرم در صنايع) پخت و پز (خصوصاً در كشورهاي در حال توسعه) حمل و نقل (سوختهاي زيستي اتانول بيو ديزل) و توليد انرژي الكتريكي بكار مي رود. طبق برآرودهاي انجام شده در تمام دنيا Btu 15 10278 ظرفيت نصب شده زيست توده مي باشد كه Btu 15 107.2 فقط در آمريكا نصب شده است.
6-مزاياي بهره گيري از منابع زيست توده چيست؟
اين منابع جزء منابع تجديدشوند مي باشند چرا كه با بهره گيري از اين منابع مجدداً بطور طبيعي رشد و نمو پيدا مي كنند ضمن اينكه توليد CO2 اين منابع (در صورت بهره گيري از آنها) بطور طبيعي بوده و توليد گازهاي گلخانه اي نمي كند. از ديگر سو بعنوان يك منبع ذخيره انرژي خورشيدي عمل مي كنند كه مي توان در مواقع لزوم از آن بهره گيري نمود.
در ميان ساير منابع تجديدشونده تنها منبعي هستند كه قابليت توليد سوختهاي مايع، جامد و گازي را دارا مي باشند و اين به معناي كاربرد گسترده آن مي باشد.
7-سوختهاي زيستي چيست؟
نوعي از سوختها مي باشد كه از منابع زيست توده بدست مي آيد. شامل سوختهاي اتانول مايع، متانول، بيوديزل و سوختهاي ديزل گازي همچون هيدروژن و متان. تحقيقات بر روي سوختهاي زيستي شامل 3 هدف عمده مي باشد.
1. توليد سوختهاي زيستي
2. پيدا كردن راههاي بهره گيري و استفاده از آن
3. تعيين پراكندگي ساختهاي آن
منابع توليد اين سوختها عبارتند از: نيشكر، روغن گياهان و سبزيجات
8- ويژگيهاي سوخت هيدروژني را نام ببريد؟
هيدروژن سادهترين و فراوانترين عنصر در طبيعت است و گازي بيرنگ، بيبو، بيمزه و قابل احتراق است كه ميتواند مقدار زيادي انرژي آزاد كند و چگالي آن از هر مادة شيميايي ديگر كمتر است. اين عنصر قابليت تركيب مجدد با اكسيژن و همچنين توليد انرژي بسيار زيادي را دارد. هيدروژن در مقايسه با ساير سوختها ميتواند با راندماني بالاتر و احتراق بسيار پاك به ساير اشكال انرژي تبديل شود. هيدروژن داراي بالاترين ظرفيت انرژي به ازاي هر واحد وزن سوخت ميباشد و ميزان حرارت توليد شده از آن در اثر احتراق در واحد وزن بيشتر از هر سوخت ديگري است. هيدروژن از لحاظ شيميايي بسيار فعال بوده و بندرت بعنوان يك عنصر در طبيعت يافت ميشود و معمولاً در واكنش با عناصر ديگر بوجود ميآيد.
9-ويژگيهايي كه هيدروژن را از ساير گزينه هاي مطرح سوختي متمايز مينمايد را نام ببريد؟
از ويژگيهايي كه هيدروژن را از ساير گزينههاي مطرح سوختي متمايز مينمايد، ميتوان به فراواني، مصرف تقريباً منحصر به فرد، انتشار بسيار ناچيز آلايندهها، برگشت پذير بودن چرخه توليد آن و كاهش اثر گلخانهاي اشاره نمود.
10- خواص سوختهاي متداول با سوخت هيدروژني را مقايسه كنيد؟
در جدول ذيل ايمني هر يك از سوختهاي گازوئيل، متان و هيدروژن با هم مقايسه شده اند.
11- سه تفاوت عمده بين پيلهاي سوختي و پروسه احتراق معمولي جهت توليد الكتريسيته را نام ببريد؟
· راندمان ترموديناميكي تبديل انرژي هيدروژن / اكسيژن به انرژي الكتركي در دماي پائين واكنش، بسيار بالاتر است.
· راندمان تبديل انرژي الكتروشيميايي دربار پائين افرايش مييابد؛ لذا پيلهاي سوختي در بارهاي كوچك داراي راندمان بالاتر هستند.
· يك پيل سوختي با بار بالا ميتوان بصورت مجموعهاي از پيلهاي سوختي كوچك و با راندمان بالا ساخت.
12- مزاياي استفاده از هيدروژن بعنوان سوخت را نام ببريد؟
مزيت اصلي استفاده از هيدروژن بعنوان سوخت آن است كه پس از احتراق محصول توليد شده بخار، آب و اكسيد نيتروژن است. از مزاياي ديگر استفاده از هيدروژن ميتوان به موارد ذيل اشاره نمود:
· براحتي بوسيله خط لوله ميتوان آنرا انتقال نمود.
· ميزان حرارت توليد شده در اثر احتراق در واحد وزن بيشتر از هر سوخت مورد استفاده ديگر مي باشد.
· يك سوخت عمومي بشمار مي رود؛ زيرا ميزان اختلاط آن با هوا را براي احتراق در يك باند وسيع ميتوان تغيير داد.
13- مشكلات استفاده از انرژي هيدروژني را نام ببريد؟
· در دماي محيط به سرعت از حالت مايع به حالت گاز در ميآيد.
· براي ذخيره آن در يك مخزن، احتياج به فشار زياد در حالت مايع داريم.
· نفوذ پذيري زياد هيدروژن
· قابليت تركيب شدن سريع با اكسيژن
· براي مايع كردن بايد دماي آنرا تا 253- درجه سانتی گراد پايين آورد و در اين حالت دانسيته آن بسيار پايين مي باشد.
· انرژي حرارتي هيدروژن 32 درصد ارزش حرارتي گاز متان يا حدود 3070 کیلوکالری بر مترمکعب است.
14- انواع فناورهاي توليد هيدروژن از منابع فسيلي را نام ببريد؟
هیدروژن از روشهای زیر تولید می شود:
· اكسيداسيون جزئي نفت سنگين
· مبدل گاز طبيعي با پروسه تبديل گاز توسط بخار
· گازي شدن زغال سنگ
· فرايند بخارـ آهن
15- انواع روشهاي توليد هيدروژن از منابع غيرفسيلي(تجديدپذير) را نام ببريد؟
الكتروليز آب، فتوالكتروشيميايي،سولفید هیدروژن، بيوشيميايي،سیکل ترموشيميايي، ترموليز آب،گازی سازی مواد زيست توده و پیرولیز،رادیولیز...
16-انواع فناوريهاي عرضه و ذخيره سازي هيدروژن را نام ببريد؟
الف) فناوري ذخيره سازي:
امروزه سيستمهاي ذخيره سازي هيدروژن جهت مصارف حمل و نقل مشتمل بر ذخيره به اشكال ذيل ميباشد:
· ذخيره سازي هيدروژن بصورت گاز در مخازن فولادي و كامپوزيتي
· ذخيره سازي هيدروژن بصورت مايع در مخازن فوق سرد
· ذخيره سازي هيدروژن به كمك آلياژهاي فلزي مخصوص
ب) فناوري انتقال و توزیع هيدروژن:
روشهايي كه به منظور انتقال هيدروژن به اشكال گاز، مايع و جامد استفاده ميشود، اثرات فنيـ اقتصادي چشمگيري بر فرايند توليد تا مصرف هيدروژن خواهد داشت. سه روش متداول كه براي انتقال هيدروژن ميتوان استفاده نمود، عبارتند از:
· انتقال از طريق خطوط لوله
· انتقال از طريق جاده و راه آهن
· انتقال از طريق دريا
17- در حال حاضر روش عمده توليد هيدروژن به كدام روش ميباشد؟
در حال حاضر حدود 98 درصد از كل هيدروژن توليد شده در جهان از سوختهاي فسيلي بدست ميآيد.
18- توليد هيدروژن با استفاده از روش الكتروليز را توضيح دهيد؟
روش الكتروليز اولين بار در سال1830 ميلادي توسط دانشمند انگليسي ميشل فارادي مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. در اين روش، جريان برق مستقيم از ميان محلولي كه شامل آب و الكترودها ميباشد، عبور داده ميشود و گازهاي هيدروژن و اكسيژن از آب توليد ميشود. هر سلول الكتروليز شامل دو الكترود است كه داخل محلول الكتروليت غوطهور ميباشد كه اين دو الكترود به يك منبع تغذيه جريان مستقيم متصل ميباشند. پتانسيل الكتريكي لازم ما بين الكترودها اعمال ميگردد و هيدروژن و اكسيژن روي كاتد و آند جداگانه جمع ميشوند. فعل و انفعالات الكتروشيميايي در دستگاه الكتروليز آب بصورت زير است:
19-چرا اقتصاد هيدروژني بدنبال آن است كه هيدروژن را از منابع تجديدپذير توليد و در آينده هيدروژن را جايگزين سوختهاي فسيلي جايگزين نمايد؟
اقتصاد هيدروژني بدنبال آن است كه هيدروژن را از منابع تجديدپذير استخراج كند و در آينده نزديك هيدروژن را جايگزين سوختهاي فسيلي نمايد. عواملي كه باعث شده تا اقتصاد هيدروژني چنين هدفي را دنبال كند، عبارتند از
· مسئله نفت و محدوديت منابع آن
· آلودگي هوا
· خطرات زيست محيطي جهاني
20-موانعي كه بر سر راه گسترش اقتصاد هيدروژني وجود دارد را نام ببريد؟
· هزينه سرمايه گذاري آن نسبتاً بالاست.
· عدم وجود زيرساختهاي مرتبط با آن
· عدم وجود قوانين و استانداردهاي لازم براي هيدروژن
· كمبود آموزشهاي عمومي
21- چالشهاي موجود در زمينه فناوريهاي توليد هيدروژن را نام ببريد؟
· هزينه توليد هيدروژن نسبت به سوختهاي متداول بيشتر است.
· تقاضاي پايين براي هيدروژن از پيشرفت ظرفيت توليد جلوگيري مينمايد.
· در حال حاضر از تكنولوژيهاي موجود در زمينه توليد هيدروژن، مقادير فراواني دياكسيدكربن توليد ميشود.
· روشهاي پيشرفته توليد هيدروژن نياز به تحقيق و توسعه دارد.
· نمايش عملي تکنولوژیهای توليد هيدروژن ضروري است.
22-چالشهاي موجود در زمينه فناوريهاي توزيع و ذخيره سازي هيدروژن را نام ببريد؟
تلاش های کنونی تحقیق و توسعه در زمینه ذخیره سازی هیدروژن کافی نمی باشد.
· ظرفيت ذخيره سازي هيدروژن
· تقاضاي پايين براي تجهیزات هيدروژنی موجب افزايش قيمت ميگردد.
· سيستمهاي توزيع و پخش هيدروژن پر زحمت و گران است.
· در حال حاضر هزينه تمام شده تكنولوژيهاي توزيع هيدروژن بيشتر از هزينه ساير سوختهاي متداول است.
· براي گذر به سيستم توزيع هيدروژن نياز به يك استراتژي مقرون به صرفه و اقتصادي ميباشد.
· در حال حاضر فعاليتهاي انجام شده در زمينه تحقيق و توسعه ذخيره سازي هيدروژن كافي نيست.
23- پيل سوختي چيست؟
پيل سوختي يك سيستم الكتروشيميايي است كه از آند، كاتد و الكتروليت تشكيل شده است و انرژي شيميايي سوخت را مستقيماً به انرژي الكتريكي تبديل ميكند، سوخت آن هيدروژن و يا ساير گازهاي حامل هيدروژن نظير گاز طبيعي و متانول ميباشد. در پيل سوختي محصولات جانبي آب و حرارت هستند
24- انواع پيلهاي سوختي كدامند؟
پيلهاي سوختي در انواع زير موجود ميباشند:
· پيلهاي سوختي اسيدفسفريكي
· پيلهاي سوختي پليمري
· پيلهاي سوختي اكسيد جامد
· پيلهاي سوختي قليايي
· پيلهاي سوختي متانولي
25- مزاياي پيل سوختي چيست؟
راندمان بالا، حداقل نشر آلايندههاي زيست محيطي، امكان استفاده از سوختهاي فسيلي و پاك، مدولار بودن و قابليت توليد همزمان حرارت و الكتريسيته و استفاده در كاربردهاي توليد غيرمتمركز انرژي از جمله مزاياي پيل سوختي ميباشند.
26- چه سوختهايي ميتوانند در پيلهاي سوختي بكار روند؟
عموماً از گاز هيدروژن كه ميتواند از منابع مختلفي مانند آب، متانل اتانل، طبيعي، بنزين يا سوختهاي ديزل، آمونياك يا بيكربنات سديم بوجود آيد، ميتوان در پيلهاي سوختي استفاده نمود.
برخي از انواع پيل سوختي (SOFC, MCFC) ميتوانند مستقيماً از انرژيهاي فسيلي (از جمله گاز طبيعي) استفاده نمايند.
27- كاربردهاي پيل سوختي چيست؟
پيلهاي سوختي در سه كاربرد اصلي انواع ثابت، قابل حمل و كاربردهاي حمل و نقل به كار ميروند. در حالت حاضر تلاشها جهت حضور پيلهاي سوختي در نيروگاهها، صنعت حمل و نقل و كاربردهاي پرتابل به مرحله تجاري شدن نزديك است.
28-قيمت پيلهاي سوختي چقدر است؟
در حال حاضر كمپانيهايي نيروگاههايي را با حدود$/kw 3000 ارائه نموده اند و اين قيمت در جايي كه قيمت برق بالا و قيمت گاز طبيعي پايين است قابل رقابت خواهد بود. پيلهاي سوختي بايد براي مصارف حمل و نقل ارزانتر شوند.
29- آيا ميتوان از پيلهاي سوختي براي انرژي مصرفي منازل استفاده نمود؟
پيلهاي سوختي براي توليد انرژي ايدهآل هستند. پيلهاي سوختي ميتوانند بصورت توأمان الكتريسيته و حرارت توليد نمايند كه ميتوانند براي تأمين برق يك منزل مسكوني بكار رفته و از حرارت آن نيز ميتوان براي آب گرم مصرفي منازل استفاده نمود.
قيمتهاي اوليه در حدود $/kw 1500 بوده كه بايد به زير قيمت $/kw 500 برسد.
نشاني اينترنتي http://www.suna.org.ir/hydfaq.asp#1-
مطلب دوم سايت رشد
دید کلی
چرخه کنونی انرژی ، از نظر بوم شناختی ، مسائل و مشکلات پیچیدهای را پدید میآورد. از همین رو جایگزینی آن با چرخههای غیر آلاینده ، امری حیاتی و اجتناب ناپذیر است. مسائل زیست محیطی و نگرانیهای ناشی از مهاجرت روستائیان و رشد بی رویه شهرنشینی ، بر لزوم تغییر نظام کنونی انرژی افزوده است. بدیهی است که نظام انرژی جایگزین باید مبتنی بر منابع انرژی تجدید پذیر باشد. استفاده از زیست توده به عنوان یک منبع انرژی ، نه تنها از نظر زیست محیطی ، بلکه به دلایل اقتصادی ، اجتماعی و هم چنین سهولت کاربرد ، جذاب است.
تقریبا نیمی از مردم جهان برای تأمین انرژی مورد نیاز خود ، از چوب استفاده میکنند. چوب ، ضایعات گیاهی (مانند ضایعات نیشکر ، ذرت ، چغندر قند) و دیگر منابع زیست توده ، از منابع تجدید پذیر کربن به شمار میآیند. استفاده از انرژی زیست توده به شکل سنتی یعنی سوزاندن چوب درختان و فضولات حیوانی- باعث نابودی جنگلها و آلودگی و تخریب محیط زیست میشود. اما با تلفیق روشهای شیمیایی و زیست شناختی میتوان قند ، سلولز و دیگر مواد موجود در ضایعات کشاورزی را به سوختهای مایع تبدیل کرد.
یکی از راههای تامین منابع انرژی زیست توده ، کاشت درختان یا درختچههای مناسب (با دوره رشد کوتاه و سریع) در زمینهای نامرغوب و نیمه بایر است. گر چه سوزاندن این منابع ، گاز دی اکسید کربن را در جو منتشر میکند، اما چون دوره کاشت و رشد و نمو آنها دائمی است، به همان اندازه دی اکسید کربن از جو زمین جذب میکنند و با استفاده از انرژی خورشیدی ، از طریق فتوسنتز ، اکسیژن تولید میکنند. بدین ترتیب ، یک "چرخه کربن خنثی" در طبیعت پدید میآید.
منابع زیست توده
منابع زیست توده ، بطور کلی عبارتند از:
1. جنگلها و ضایعات جنگلی
2. محصولاات و ضایعات کشاورزی
3. ضایعات و فاضلابهای صنعتی
4. ضایعات جامد ، فاضلابهای شهری و فضولات دامی.
جنگلهای و ضایعات جنگلی
چوب ، خردههای چوب و خاک اره ، از منابع جنگلی زیست توده به شمار میروند. این منبع انرژی از قرنها پیش برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار میگرفته است. حدود صد و پنجاه سال پیش ، 75 درصد از انرژی مورد نیاز بشر از زیست توده (عمدتا از جنگلها و ضایعات جنگلی) تأمین میشد. در حال حاضر ، سالانه در جهان بیش از 1.2 گیگاتن چوب به مصرف تولید انرژی میرسد. بسیاری از صنایع کشورهای در حال توسعه ، مانند صنایع پخت نان ، فرآوری محصولاتی مانند شکر ، چای ، قهوه ، نارگیل ، کاکائو و کارخانههای آجرپزی و آهک پزی ، از این ضایعات به عنوان سوخت استفاده میکنند.
به اعتقاد کارشناسان فائو (سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد) ، ترویج وتوسعه کشاورزی و جنگلداری ، مهمترین راه پیشگیری از فقر غذایی و تأمین انرژی مورد نیاز مردم جهان است. درختستانهای انرژی ، اخیرا در برخی از کشورهای اسکاندیناوی و خاور دور توسعه یافتهاند. وسعت جنگلهای انرژی در کشور برزیل ، بالغ بر 2 میلیون هکتار است که عمدتا به کشت اوئکالیپتوس اختصاص یافتهاند. تولیدات حاصل از این جنگلها 50 - 30 تن در سال است.
مساحت جنگلهای ایران در سال 1374، افزون بر 21.3 میلیون هکتار بوده است. میزان زیست توده جنگلهای کشور ، حدود 556.2 تن در هکتار برآورد شده است که 446 تن در هکتار آن متعلق به جنگلهای شمال است. مساحت مراتع کشور در همان سال ، حدود 90 ملیون هکتار و زیست توده آن ، حدود 12 میلیون تن تخمین زده شده است. احیاء و توسعه جنگلها ، علاوه بر تولد انرژی ، بسیاری از مشکلات زیست محیطی مانند آلودگی هوا ، فرسایش و رانش خاک ، ناپایداری شیبها ، زایش مواد معدنی خاک و نابودی بوم سازگان (اکوسیستمهای) طبیعی را کم میکند.
محصولات و ضایعات کشاورزی
این دسته از منابع زیست توده ، شامل گیاهان مختلفی مانند ذرت ، برنج ، سیب زمینی ترشی (سورگم) ، نیشکر ، انواع میوه ، گیاهان روغنی و ضایعات آنها مانند سبوس برنج ، کاه و غره است. هر سال که در سراسر جهان مقدار زیادی محصولات کشاورزی تولید میشود ضایعات فراوانی نیز ایجاد میگردد که اکثرا بطور کامل ، مورد استفاده قرار نمیگیرد. بطور نسبی ، 25 درصد وزن هر محصول کشاورزی تفاله است، 25 درصد وزن برنج ، متعلق به سبوس آن است. حدود 45 درصد از بادام زمینی نیز پوته است. مطالعات انجام شده نشان میدهد که به لحاظ نظری میتوان نیازهای سوخت خانگی مناطق روستایی را از طریق ضایعات تأمین کرد.
الکل و بیو دیزل ، دو فرآورده انرژی زای مهمی هستند که از محصولات و ضایعات کشاورزی بدست میآیند. مخلوط 22 درصدی اتانول با بنزین (موسوم به گازوئیل) ، بدون تغییر ساختمان موتورهای احتراق داخلی ، در بیش از ده میلیون خودرو ، مورد استفاده قرار رفته است. طرح "پروالکل" در برزیل ، موفقترین برنامه تولید "زیست انرژی" جهان است. طی این برنامه ، سالانه 12 گیگالیتر اتانول (عمدتا از ضایعات نیشکر) تولید میشود که 62 درصد مصرف سوخت خودروهای این کشور را تأمین میکند. کشورهای زیمبابوه ، مالاوی و آمریکا نیز مدتی است که برنامه سوخت الکلی (با استفاده از ذرت - نیشکر) را آغاز کردهاند. از جمله محصولات کشاورزی مهم که برای تولید الکل بسیار مناسب است، میتوان به سورگم (سیب زمینی ترشی) اشاره کرد. آزمایشهای انجام شده ، نشان میدهند که از تن غده سیب زمینی ترشی ، 85 لیتر اتانول تولید میشود. درصورتی که از هر هکتار 40 تن محصول برداشت شود، بیش از 3000 لیتر الکل از هر هکتار بدست میآید.
ضایعات فاضلابهای صنعتی
در پساب برخی از کارخانهها مانند صنایع نساجی ، الکل سازی ، چوب و کاغذ و پساب و ضایعات صنایع غذایی مانند پنیر سازی و تویلد آب میوه ، مقدار زیادی زیست توده وجود دارد که میتوان از آنها برای تولید انرژی و غذای دام استفاده کرد. حدود 20 درصد از وزن میوه را تفاله تشکیل میدهد (بسته به نوع میوه ، این مقدار بین 9 درصد تا 25 درصد متغیر است). طبق آمار وزارت کشاورزی در سال زراعی 72-71 ، حدود 1220000 تن تفاله تنها از میوههای انگور ، سیب درختی و مرکبات در کشور ما حاصل شده است. یک کارخانه آب میوه با ظرفیت 190 متر مکعب در روز ، بطور متوسط 100 تن تفاله تولید میکند. اگر کارخانه در تمام روزهای سال کار کند، تفاله تولیدی به 36500 تن در سال میرسد.
چنانچه از این تفالهها برای تولید الکل استفاده شود (با تبدیل 5 درصد وزن)، از همین یک کارخانه سالانه 1825 تن (2.3 میلیون متر مکعب) الکل بدست میآید که صرفه اقتصادی چشمگیری را به همراه دارد. یکی دیگر از صنایع غذایی که فاضلاب آن آلودگی شدید در محیط زیست ایجاد میکند، صنایع پنیر سازی است. آب پنیر مایعی است که پس از حذف چربی و کازئین شیر ، طی فرآیند پنیر سازی بدست میآید. تولید سالانه در کشور ما بیش از 80 هزار تن است که 20 هزار تن آن در واحدهای صنعتی تولید میشود. با توجه به اینکه بطور میانگین از تهیه هر کیلوگرم پنیر ، 8 کیلوگرم آب پنیر استحصال میشود، در هر سال 160 هزار تن آب پنیر در کارخانههای پنیر سازی ایران تولید و در محیط رها میشود.
از آب پنیر ، هم به منظور غذای دام و هم برای تولید الکل میتوان استفاده کرد. در صنایع غذای دام ، با پرورش موجودات زنده ذره بینی که میتوانند پروتئین زیادی را در خود جمع کنند و رشد بسیار خوبی بر روی آب پنیر دارند، زیست توده بسیار غنی و مغذی تهیه میکنند، که پس از خشک کردن و آسیاب کردن ماده حاصل ، آن را به مصرف غذای دام میرسانند. در بسیاری از کشورهای جهان ، از آب پنیر به منظور تولید الکل استفاده میشود. در کشور ما فعالیتهایی در این زمینه انجام شده است. به عنان مثال ، میتوان به تولید اتانول از آب پنیر ، در کاخانه شیر پاستوریزه اصفهان اشاره کرد.
ضایعات جامد ، فاضلابهای شهری و فضولات دامی
ضایعات جامد شهری را میتوان به دو دسته تقسیم کرد:
1. زبالههای معمولی: مانند زباله منازل ، ادرات ، فروشگاهها و رستورانها (پسماند مواد غذایی ، کاغذ ، کارتن و ...) ، زبالههای حجیم خانگی (وسایل چوبی مانند کمد ، میز و ...) زباله باغها و گلخانهها (شاخه و برگ و ...).
2. زبالههای ویژه: مانند زبالههای صنعتی ، نخالههای ساختمانی ، لاستیکهای فرسوده ، مواد تابش زای هستهای (رادیواکتیو) و زبالههای آلوده بیمارستانی.
بهترین روش برای حذف ضایعات جامد دسته اول و استفاده بهینه از آنها ، تهیه کمپوت (تجزیه مواد آلی رطوبت و گرما ، در شرایط شرایط هوازی) است. کود حاصل از این روش ، بسیار غنی است و از آن میتوان در گلخانهها ، باغها و مزارع استفاده کرد. با توجه به حجم بسیار زیاد زباله در شهرهای مختلف (به عنوان مثال روزی 500 تن زباله در شهر اصفهان) ، روش تهیه کمپوت بسیار مقرون به صرفه است. در حال حاضر ، سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداریهای تهران و اصفهان به انجام این مهم میپردازد. در کشورهای مختلف با استفاده از روشهای گازی کردن و پیرولیز ، ضایعات جامد را به گاز تبدیل میکنند. گاز حاصل ، در مولدها و توربینهای بخار به برق تبدیل میشود.
از مهترین ضایعات جامد که معمولا به هدر میروند، میتوان به پسماندهای آشپزخانهای اشاره کرد. مکانهای بزرگی مانند کارخانهها ، هتلها ، مسافرخانه ، رستورانها ، ادارات ، بیمارستانها و ... دارای آشپزخانههای بزرگی هستند. ضایعات این آشپزخانه زیاد است و بیشتر شامل باقیمانده غذاهای پخته شده و پوست میوهها و سبزیها میباشد. این اماکن برای حمل و دور ریختن زباله ، مبالغ زیادی هزینه میکنند. بدتر از همه اینکه زبالهها غالبا در فضای باز رها میشوند و محیط زیست را آلوده میکنند. سوزاندن آنها نیز با ورود مشتقات گوگرد ، هیدروکربنهای کلری و مواد سنگین به جو زمین میشود و آلودگی هوا را به همراه دارد.
در این آشپزخانهها از سوختهایی مانند گاز طبیعی ، نفت سفید ، چوب ، زغال یا برق برای پخت و پز استفاده میکنند، در حالی که پسماندهای آشپزخانهای منبع مناسبی برای تولید زیست گاز هستند و تعبیه یک گوارنده کوچک در کنار آشپزخانه ، انرژی مورد نیاز را تأمین میکند. زیست گاز حاصل نه تنها جایگزین سوختهای سنگوارهای مورد استفاده در آشپزخانه میشود، بلکه حتی برای تأمین روشنایی نیز میتوان از آن استفاده کرد. کود حاصل از تخمیر بی هوازی را نیز میتوان برای تغذیه خاک باغچه مکان مورد نظر بکار برد. بازده تولید گاز ، 100 لیتر به ازای هر کیلوگرم ضایعات آشپزخانهای است. استفاده از گوارندههای تولید زیست گلاز از پسماندهای آشپزخانهای ، در کشور هند بسیار رایج است.
فاضلابهای شهری و روستایی از عمده ترین آلایندههای محیط زیست هستند. این فاضلابها انرژی نهفته قابل ملاحظهای دارند و بهترین روش آزاد سازی این انرژی ، تخمیر بی هوازی فاضلاب و تولید گاز متان است که میتوان از آن برای گرمایش یا به حرکت در آوردن موتور مولد و تولید الکتریسیته استفاده کرد. فضولات دامی نیز انرژی نهفته قابل ملاحظهای دارند و میتوانند در تولید زیست گاز مورد استفاده قرار گیرند. در کشور ما ، 72 میلیون رأس دام وجود دارد که میتوان از فضولات آنها ، روزانه حدود 4 میلیون متر مکعب گاز متان - معادل 25500 بشکه نفت خام- بدست آورد.
در زمینه تولید زیست گاز ، برنامههای عظیمی در چین و هند به انجام رسیده است. در کشور چین ، بیش از 7 میلیون متر مکعب زیست گاز تولید میکنند. زیست گاز حاصل از این گوارندهها ، نیازهای انرژی 50 میلیون روستایی را تأمین میکند. در کشور ما ، توسط برخی از مؤسسات پژوهشی و دانشگاهی ، بررسیهایی در زمینه تولید زیست گاز انجام گرفته و منجر به ساخت 60 دستگاه آزمایشی زیست گاز شده است. سازمان انرژیهای نو وزارت نیرو ، مهمترین اهداف تولید زیست گاز را در کشورمان ، به شرح زیر خلاصه کرده است:
3. تولید انرژی
4. پیشگیری از آلودگیهای زیست محیطی ناشی از فضولات شهری و روستایی
5. تولید کود غنی و بهداشتی از هزاران تن لجن ، فاضلاب و فضولات کشتارگاهها
نتیجه
زیست توده چهارمین منبع انرژی جهان است و حدود 14 درصد از نیازهای انرژی جهان را تأمین میکتند. سوخت حاصل از فن آوریهای تبدیل زیست توده یا به حالت گاز (زیست گاز) و یا مایع (متانول ، اتانول و بیودیزل) است که برای تولید الکتریسیته و گرما مورد استفاده قرار میگیرد. تخمین زده شده است که اگر تنها 10 درصد از زمینهای کشاورزی جنگلها و درختستانها به تأمین و تهیه زیست توده اختصاص یابد، تولید سالانه انرژی حاصل از زیست توده ، معادل چهار پنجم مصرف کنونی انرژی در جهان خواهد بود. در جوامع در حال توسعه که حدود سه چهارم جمعیت جهان را شامل میشوند، 35 درصد از انرژی مصرفی ، از طریق زیست توده تأمین میشود.
استفاده از منابع زیست توده ، یکی از مناسبترین و اقتصادیترین راه حلهای تأمین نیازهای اساسی انرژی مردم فقیر در مناطق دور افتاده است. در ایران با توجه به حجم چهار منبع عمده زیست توده (که در این مقاله به آنها اشاره شد) و فواید زیست محیطی این نوع انرژی و تجدید پذیر بودن آن ، توسعه کاربرد آن ، منطقی و مقرون به صرفه است.
نشاني اينترنتي:سايت رشد:
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/mavara-index.php?page=%d8%a7%d9%86%d8%b1%da%98%db%8c+%d8%b2%db%8c%d8%b3%d8%aa+%d8%aa%d9%88%d8%af%d9%87&SSOReturnPage=Check&Rand=0
مطلب سوم:
بیوماس-زیست توده
بیوماس یک منبع انرژی تجدید شونده است که از طریق سوزاندن مستقیم آن با سیستمهای هضم کننده 
بیهوازی ، تقطیر تخریبی ، تبدیل به گاز ، هیدرولیز شیمیایی و زیست شناسی میتوان از آن به عنوان منبع مستقیم انرژی و یا ترکیبات حامل انرژی استفاده کرد.
Biomass is organic material made from plants and animals. Biomass contains stored energy from the sun. Plants absorb the sun's energy in a process called photosynthesis. The chemical energy in plants gets passed on to animals and people that eat them. Biomass is a renewable energy source because we can always grow more trees and crops, and waste will always exist. Some examples of biomass fuels are wood, crops, manure, and some garbage.
تخمين مواد زائد كشاورزي و مدفوع حيوانات، در شرايط بي هوازي توليد گازي مي كند كه آن را اصطلاحا بيوگاز، با تركيب اصلي CO2 و CH4 مي نامند. اين عمل تغييرزا را ميتوان در شرايط كنترل شده و در دستگاه نسبتا ساده هاضمه انجام داد. تهيه و استفاده از بيوگاز بويژه در سالهاي اخير كه مسائل ناشي از اتكاء گسترده به نفت و محدوديت منابع تجارتي انرژي روشن شده است، مورد توجه قرار گرفته است. علاوه بر اينكه بيوگاز خود به عنوان يك منبع انرژي تا اندازه اي تامين كننده بخشي از انرژي مورد نياز قابل استفاده است، تهيه آن با تكنيك نسبتا ساده ميتواند در بهبود وضع بهداشتي روستا ها و نيز تهيه كود مرغوب به عنوان يك محصول فرعي موثر واقع شود.
Woody Biomass
I. Short Rotation Coppice (SRC)
Short Rotation Coppice involves the cultivation of fast growing, regenerative woody species such as willow, hazel and poplar. SRC plantations are coppiced on a 3-5 year cycle and the harvested material is chipped and processed to provide material for burning or pyrolysis.
SRC provides an alternative land use for farmers and typically requires less fertilizer, herbicides and pesticides than intensive food crops.
II. Products from forestry operations and woodland management
Residues and by-products from forestry & and woodland management operations such as thinning can be harvested for biomass and processed for used in a similar away to SRC.
In Cheshire, the Mersey Forest initiative has pioneered the creation of new areas of woodland and forestry which will increase the availability of timber products for the local biomass market.
III. Other sources
Other sources of woody biomass can be obtained from industrial & domestic wood waste such as tree trimmings, wooden pallets, construction and demolition wastes.
Other crops grown for their energy content include: straw and miscanthus grass.
منابع زيست توده كه براي توليد انرژي مناسب هستند، طيف وسيعي از مواد را شامل مي شوند كه بصورت عمده به شش گروه تقسيم مي شوند:
· سوختهاي چوبي
· زائدات جنگلي، كشاورزي، باغداري و صنايع غذايي
· زائدات جامد شهري (زباله ها)
· فضولات دامي
· فاضلابهاي شهري
فاضلابها، پسماندها و زائدات آلي صنعتي
