تبدیل زباله به سوخت؛ راهکاری برای بحران انرژی و محیط زیست

به گزارش اقتصاد آنلاین، انباشت زباله‌های شهری و صنعتی در ایران، به چالشی زیست محیطی و اقتصادی بدل شده است. تبدیل پسماند به سوخت یکی از راهکار‌هایی است که می‌تواند همزمان دو بحران کمبود سوخت فسیلی در صنایع سنگین و دفن بی رویه زباله را کاهش دهد. 

فرآیند تبدیل ضایعات به سوخت، مجموعه‌ای از مراحل پیوسته و فنی است که با هدف بازیافت پسماند‌ها و تولید انرژی از مواد دورریز انجام می‌شود. در نخستین گام، ضایعات از مراکز تولید زباله شهری یا صنعتی جمع‌آوری شده و سپس تفکیک می‌شوند. در این مرحله، جداسازی دقیق مواد غیرقابل استفاده مانند فلزات سنگین و زباله‌های غیرقابل بازیافت اهمیت زیادی دارد، زیرا وجود آنها می‌تواند بر کیفیت سوخت نهایی تأثیر منفی بگذارد.

پس از مرحله تفکیک، ضایعات قابل بازیافت به بخش خردایش و آماده‌سازی منتقل می‌شوند. در این بخش، مواد پلاستیکی، لاستیکی یا سایر پسماند‌های مشابه با استفاده از دستگاه‌های خردکن به قطعات کوچک‌تر تبدیل می‌شوند تا فرآیند‌های بعدی با سهولت و بازدهی بالاتری انجام گیرد.

مرحله اصلی و حیاتی این فرایند، پیرولیز یا تجزیه حرارتی است. در این بخش، ضایعات در محیطی بدون اکسیژن و در دمایی بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شوند. در نتیجه این واکنش، مواد آلی موجود در زباله‌ها به ترکیبات ساده‌تر تجزیه شده و محصولات مختلفی به دست می‌آیند؛ از جمله گاز‌های قابل اشتعال، روغن پیرولیز که از نظر خواص شباهت زیادی به گازوئیل دارد، و ذرات جامدی مانند کربن بلک که به‌عنوان محصول جانبی قابل استفاده در صنایع مختلف است.

در ادامه، روغن خام حاصل از فرآیند پیرولیز وارد مرحله تقطیر و خالص‌سازی می‌شود. طی این مرحله، روغن از طریق عملیات تقطیر و فیلتراسیون تصفیه شده و ناخالصی‌های آن حذف می‌گردد تا کیفیت و کارایی سوخت نهایی افزایش یابد. در برخی واحد‌های تولیدی، از سامانه‌های خنک‌کننده پیشرفته نیز برای بهینه‌سازی روند تقطیر گاز‌های داغ استفاده می‌شود.

آخرین گام در این زنجیره، ذخیره‌سازی و بسته‌بندی است. سوخت تصفیه‌شده در مخازن مخصوص نگهداری می‌شود و بسته به نوع مصرف، به‌صورت عمده یا در بسته‌بندی‌های استاندارد عرضه می‌گردد.

در پایان این فرآیند، زباله‌هایی که پیش‌تر به عنوان مواد بی‌ارزش در نظر گرفته می‌شدند، به منبعی مفید برای تولید انرژی تبدیل می‌شوند. سوخت به‌دست‌آمده می‌تواند در صنایع مختلف مانند کارخانه‌های سیمان، فولاد و نیروگاه‌ها برای تولید انرژی حرارتی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در مقیاس کوچک‌تر، این سوخت در سامانه‌های گرمایشی خانگی، تولید آب گرم صنعتی، پخت‌وپز در کشور‌های در حال توسعه، حمل‌ونقل با استفاده از سوخت‌های زیستی مانند اتانول و بیودیزل، و حتی تولید برق کاربرد دارد.

در ایران نیز این فناوری به‌تدریج در حال گسترش است و شهر‌هایی همچون اصفهان و شیراز از جمله پیشگامان بهره‌گیری از این منبع انرژی نو در کشور به شمار می‌روند.

شهر اصفهان در کنار انرژی خورشیدی، در حال تبدیل شدن به قطب جدیدی برای انرژی‌های زیست توده است. شهرداری اصفهان به عنوان اولین کلان شهر در کشور مناقصه‌ای بزرگ برای احداث نیروگاه‌های زیست توده برگزار کرده است. مناقصه‌ای که کلید احداث بزرگترین نیروگاه زباله سوز کشور را در این شهر کلید می‌زند. این طرح که با هدف مدیریت بهینه پسماند شهری و تولید انرژی آغاز شده شامل دو بخش اصلی است. بخش اول احداث یک نیروگاه زباله سوز به ظرفیت ۱۰ مگاوات و بخش دوم یک نیروگاه هاضم بی هوازی برای تبدیل پسماند‌های عالی به انرژی به ظرفیت ۱۰ مگاوات است. این دومناقصه که در قالب یک فراخوان کلی برگزار شده‌اند، نوید بخش یک تحول اساسی در رویکرد مدیریت پسماند شهری هستند.

این پروژه نه تنها به تولید برق کمک می‌کند بلکه به حل یکی از بزرگترین چالش‌های اصفهان یعنی مدیریت پسماند نیز می‌پردازد.

شیراز هم با مشارکت خصوصی و سازمان مدیریت پسماند گامی دیگر در جهت تبدیل زباله به انرژی است. در این طرح پسماند‌های خشک با استفاده از سامانه‌های خرد کن و خشک کن صنعتی به سوخت جامدقابل احتراق تبدیل می‌شوند.

در اروپا در کشور‌هایی همچون لهستان، آلمان و ایتالیا با استفاده از انرژی زیست توده به ذخایر انرژی خود افزوده‌اند. برای مثال تامین کننده اصلی منبع زیست توده در آلمان، بخش کشاورزی می‌باشد. علاوه بر این ۴۰ درصد از تولید چوب آلمان به عنوان ماده خام زیست توده استفاده می‌شود. مرکز تحقیقات فدرال آلمان در بخش جنگلداری و تولیدات جنگل ادعا کرد که ذخایری وجود دارد که شاید به گسترش بخش جنگلداری در تولید زیست توده کمک کند. کشاورزی منبع اصلی روغن دانه کلزا است که برای تولید زیست دیزل و ایجاد بستر‌هایی برای تولید زیست گاز استفاده می‌شود.

جوانب مثبت زیست توده

یکی از مزایای مثبت زیست توده، استفاده از منابع تجدید پذیراست به این معنا که زیست توده از منابعی مانند گیاهان و حیواناتی بدست می‌آید که قابل جایگزینی هستند. گیاهان را می‌توان بار‌ها و بار‌ها در یک قطعه زمین بدون صرف هزینه اضافی تولید کرد؛ بنابراین مواد اولیه به راحتی در دسترس و قابل استفاده هستند و در نتیجه منابع انرژی تجدید پذیر خوبی به حساب می‌آیند.

کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی نیز عامل دیگری است. نکته‌ای که در خصوص سوخت‌های فسیلی مانند نفت، زغال سنگ و سایر سوخت‌ها وجود دارد، آن است که این سوخت‌ها در مقادیر محدود وجود دارند. میلیون‌ها سال زمان نیاز است تا این سوخت‌ها تولید شوند و به همین دلیل وقتی مصرف شده و تمام شوند، تمدن انسانی با وجود منابع تجدید پذیر مجبور به توقف نخواهد بود. سوخت‌های زیست توده می‌توانند به عنوان یک منبع انرژی مؤثر مورد استفاده قرار گیرند و بنابراین وابستگی ما به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهند.

عامل بعدی کاهش آلودگی است .این جنبه از انرژی زیست توده از سطوح بسیاری قابل بررسی است. اول از همه آنکه زیست توده از مواد زائد استفاده کرده و آنها را به منبع انرژی تبدیل می‌کند؛ بنابراین مراحل دفع زباله و در نتیجه آلودگی ایجاد شده توسط آنها را کاهش می‌دهد. بنابراین، زیست توده همچنین به کاهش سطوح متان در هوا (که به دلیل تجزیه مواد آلی آزاد می‌شود) کمک می‌کند. متان موجب بوجود آمدن اثر گلخانه‌ای شده و در نتیجه برای محیط زیست ماده‌ای بسیار مضر و خطرناک به حساب می‌آید. زیست توده با استفاده از ضایعات آلی قبل از انتشار متان، خود را به عنوان یک منجی به اثبات رسانده است. از سوی دیگر پرورش گیاهانی که به عنوان ماده اولیه برای زیست توده مورد استفاده قرار می‌گیرند، همچنین منجر به انتشار اکسیژن بیشتر و کاهش انتشار دی اکسید کربن خواهد شد.

معایب و جنبه‌های منفی زیست توده

از مضراتی که زیست توده دارد هزینه بالای تولید آن است، به عنوان مثال هزینه تولید الکتریسته یا برق حاصل از زیست توده بسیار بالا است. برای تبدیل مواد اولیه به منبع انرژی به منابع زیادی نیاز است. در واقع تولید این نوع سوخت از تولید سوخت‌های فسیلی گران‌تر تمام می‌شود. دلیل این امر آن است که تحقیقات زیادی در این زمینه انجام نشده است تا بتواند یک منبع سوخت جایگزین سودمند و با صرفه باشد. 

یکی دیگر از مضرات انرژی زیست توده میزان فضای مورد نیاز آن است. برای تولید برخی از محصولات زیست توده به زمین و آب زیادی نیاز است و زمانی که محصولات رشد کردند، قبل از تبدیل شدن به انرژی فضای زیادی را جهت ذخیره و نگهداری نیاز دارند.

محدودیت در منابع نیز عامل دیگری است به معنای اینکه تولید تمام آن مواد اولیه به دلیل وجود برخی موانع کار دشواری است. به عنوان مثال گیاهانی که برای این کار مورد استفاده قرار می‌گیرند در تمام طول سال رشد نمی‌کنند، در ثانی برداشت و فرآوری این گیاهان، منابع و انرژی بیشتری را می‌طلبد و در خصوص منابع حیوانی بایستی بگوییم که این منابع همواره محدود می‌باشند.

از معایب دیگر زیست توده ، تولید آلودگی است.  البته این نکته کمی مضحک و در تضاد با آنچه گفته شد به نظر می‌رسد، اما واقعیت آن است که زیست توده با آنکه توانایی کاهش اثر گلخانه‌ای را با کنترل تولید متان دارد، اما مضراتی نیز برای محیط زیست به همراه دارد و در صورتی که گیاهان مورد استفاده جهت تولید این سوخت به طور مستقیم سوزانده شوند، به اندازه سوخت‌های فسیلی آلودگی زیست محیطی ایجاد کرده به این دلیل که گاز‌های گلخانه‌ای از خود ساطع می‌کنند. به همین دلیل است که در برخی موارد، تولید زیست توده نیز به آن اندازه که تصور می‌کنیم، سودمند نمی‌باشد.

امروزه عمده‌ترین کاربرد‌های انرژی زیست توده برای تولید برق از طریق توربین و تأمین سوخت‌های زیستی برای حمل و نقل مانند بیودیزل و اتانول است. اگرچه در استفاده از انرژی زیست توده معایبی وجود دارد، اما این سوخت در مقایسه با سایر منابع انرژی مانند سوخت‌های فسیلی از مزایای بیشتری برخوردار است.

سخن آخر آنکه زیست توده نیز دارای مزایا و معایبی است و حتی با وجود اطلاع از جوانب مثبت و منفی این منبع انرژی، اما باز هم زمان آن رسیده است که جهان پتانسیل موجود در آن را بشناسد و راه‌هایی را بیابد که از طریق آنها تمام معایب زیست توده از میان برداشته شده و به یک محصول نهایی دست یابیم که حقیقتاً پاسخگوی تمام مشکلات انرژی ما باشد.