بیومس منبعی پایدار برای انرژی آینده ( زیست توده )
در جستجوی راههایی برای تأمین انرژی مورد نیاز جهان با کمترین آسیب به محیط زیست، انرژیهای تجدیدپذیر نقش محوری ایفا میکنند. در میان این منابع پاک، بیومس یا زیست توده به عنوان یکی از قدیمیترین و در عین حال نویدبخشترین گزینهها مطرح است. اما دقیقاً زیست توده چیست و چگونه میتواند به تأمین انرژی پایدار کمک کند؟
تعریف بیومس (زیست توده)
بیومس شامل هر ماده آلی است که منشأ گیاهی یا حیوانی دارد. این مواد انرژی خورشید را از طریق فتوسنتز در خود ذخیره میکنند و میتوانند برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرند. به عبارت ساده، زیست توده شامل تمام مواد زنده یا بقایای آنهاست که میتوانند به عنوان منبع انرژی به کار روند.
منابع اصلی بیومس
منابع بیومس بسیار متنوع هستند و به طور کلی به چند دسته اصلی تقسیم میشوند:
- پسماندهای کشاورزی: شامل بقایای محصولات زراعی (مانند کاه و کلش گندم، ساقه ذرت)، فضولات دامی و پسماندهای فرآوری محصولات کشاورزی.
- پسماندهای جنگلی: شامل شاخ و برگ درختان، بقایای چوببری، و درختان کمارزش یا بیمار.
- محصولات پرانرژی (Energy Crops): گیاهانی که به طور خاص برای تولید انرژی کشت میشوند، مانند نیشکر، ذرت، سورگوم، و برخی گونههای درختی سریعالرشد.
- پسماندهای شهری و صنعتی: شامل بخش آلی زبالههای خانگی، پسماندهای صنایع غذایی، و فاضلاب.
- جلبکها و سایر میکروارگانیسمها : پتانسیل کشت در مقیاس بزرگ و تبدیل به انرژی را دارند
چگونه زیست توده به انرژی تبدیل میشود؟
تبدیل بیومس به انرژی از طریق فرآیندهای مختلفی صورت میگیرد که هر کدام برای نوع خاصی از زیست توده و هدف نهایی (تولید برق، گرما یا سوخت) مناسب هستند:
- احتراق مستقیم (Direct Combustion): سادهترین روش که در آن زیست توده سوزانده میشود تا گرما تولید کند. این گرما میتواند مستقیماً برای گرمایش استفاده شود یا برای تولید بخار و چرخاندن توربینهای تولید برق به کار رود.
- گازسازی (Gasification): در این فرآیند، زیست توده در دمای بالا و با اکسیژن محدود حرارت داده میشود تا به یک گاز قابل اشتعال به نام “گاز سنتز” یا “سینگاز” تبدیل شود. این گاز میتواند برای تولید برق یا حرارت استفاده شود.
- پیرولیز (Pyrolysis): حرارت دادن بیومس در غیاب اکسیژن که منجر به تولید مایع (روغن پیرولیز)، گاز و جامد (زغال زیستی) میشود. روغن پیرولیز میتواند به عنوان سوخت مایع استفاده شود.
- هضم بیهوازی (Anaerobic Digestion): تجزیه بیومس توسط میکروارگانیسمها در غیاب اکسیژن که منجر به تولید بیوگاز (مخلوطی از متان و دیاکسید کربن) میشود. بیوگاز میتواند برای تولید برق، گرما یا به عنوان سوخت وسایل نقلیه استفاده شود. این روش به ویژه برای پسماندهای دامی و آلی شهری مناسب است.
- تخمیر (Fermentation): استفاده از میکروارگانیسمها (مانند مخمر) برای تبدیل قندها و نشاسته موجود در بیومس (مانند ذرت یا نیشکر) به اتانول زیستی که یک سوخت مایع است.
کاربردهای انرژی بیومس
انرژی بیومس کاربردهای متنوعی دارد:
- تولید برق: در نیروگاههای بیومس سوز، گازسوز یا با استفاده از بیوگاز.
- تولید گرما: برای گرمایش ساختمانها، فرآیندهای صنعتی یا پخت و پز (به خصوص در مناطق روستایی).
- تولید سوختهای زیستی: مانند اتانول زیستی و بیودیزل برای حمل و نقل.
مزایای انرژی بیومس
استفاده از زیست توده به عنوان منبع انرژی مزایای قابل توجهی دارد:
- تجدیدپذیری: بیومس به طور مداوم از طریق رشد گیاهان و تولید پسماند در دسترس است.
- کربن خنثی (تقریبی): دیاکسید کربنی که هنگام سوزاندن بیومس آزاد میشود، تقریباً معادل مقداری است که گیاه در طول رشد خود جذب کرده است. (البته این موضوع پیچیدگیهایی دارد و به چرخه کامل تولید و مصرف بستگی دارد).
- کاهش پسماند: استفاده از پسماندهای کشاورزی، جنگلی و شهری به عنوان منبع انرژی، به مدیریت و کاهش حجم زبالهها کمک میکند.
- قابلیت دسترسی محلی: منابع بیومس اغلب به صورت محلی در دسترس هستند که میتواند هزینههای حمل و نقل را کاهش داده و به اقتصاد محلی کمک کند.
- قابلیت ذخیرهسازی: برخلاف انرژی خورشیدی یا بادی، بیومس را میتوان ذخیره کرد و در زمان نیاز از آن برای تولید انرژی استفاده نمود.
چالشها و ملاحظات
در کنار مزایا، استفاده از زیست توده چالشهایی نیز دارد:
- نیاز به زمین: کشت محصولات پرانرژی ممکن است با تولید غذا برای زمین رقابت کند.
- اثرات زیستمحیطی: برداشت ناپایدار بیومس میتواند به فرسایش خاک یا از بین رفتن تنوع زیستی منجر شود. احتراق نیز میتواند ذرات معلق و آلایندههای دیگر تولید کند که نیازمند کنترل هستند.
- کارایی: برخی روشهای تبدیل بیومس به انرژی ممکن است کارایی کمتری نسبت به سوختهای فسیلی داشته باشند.
- هزینههای جمعآوری و حمل و نقل : جمعآوری و انتقال آن از منابع مختلف میتواند هزینه بالایی داشته باشد.
بیومس در ایران
ایران با داشتن بخش کشاورزی و دامداری قابل توجه، و همچنین پتانسیل در زمینه پسماندهای شهری و جنگلی، دارای منابع قابل توجهی از بیومس است. توسعه فناوریها و زیرساختهای لازم برای بهرهبرداری پایدار از این منابع میتواند نقش مهمی در سبد انرژی کشور و کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی ایفا کند. پروژههایی در زمینه تولید بیوگاز از پسماندهای دامی و شهری و استفاده از بقایای کشاورزی در حال بررسی و اجرا هستند.
نتیجهگیری
بیومس به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر با پتانسیل بالا، میتواند نقش مهمی در تأمین انرژی پایدار و کاهش اثرات زیستمحیطی ایفا کند. با مدیریت صحیح منابع و استفاده از فناوریهای مناسب تبدیل، زیست توده میتواند به بخشی جداییناپذیر از آینده انرژی جهان و ایران تبدیل شود و به سوی اقتصادی سبزتر و پایدارتر گام برداریم.