تبلیغات
نوشته ها و تصاویر - انرژی زیست توده

انرژی زیست توده

چهارشنبه 23 تیر 1395 09:50 ق.ظنویسنده : مرضیه جلال کمالی

 

زیست توده (به انگلیسیBiomass) یا بیومس یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به‌طورکلی کلیه زباله‌هایی که منشاء زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند بیومس نامیده می‌شوند.


مثال هایی از منابع بیومسی: 1-جنگل ها و ضایعات جنگلی 2-محصولات و ضایعات کشاورزی، باغداری و صنایع غذایی 3-فضولات دامی 4-فاضلاب‌های شهری 5-فاضلاب‌ها، پسماندها و زائدات آلی صنعتی 6-ضایعات جامد زباله‌های شهری

زیست توده شامل زباله‌های زیستی قابل سوزاندن هم می‌شود، اما شامل مواد زیستی مانند سوخت فسیلی که طی فرایندهای زمین شناسی تغییر شکل یافته‌اند، مانند ذغال سنگ یا نفت نمی‌شود. اگرچه سوخت‌های فسیلی ریشه در زیست توده در زمان بسیار قدیم دارند، به دلیل اینکه کربن موجود در آن‌ها از چرخه زیستی طبیعت خارج شده‌است و سوزاندن آن‌ها تعادل دی اکسید کربن موجود در جو را به هم می‌زند، عنوان زیست توده به آن‌ها اطلاق نمی‌گردد.


تعریف اتحادیه اروپا از زیست توده که در راهنمای 2001/77/EC به تاریخ ۲۷ سپتامبر ۲۰۰۱ میلادی عنوان شده، عبارت است از: "زیست توده عبارت است از اجزا قابل تجزیهزیستی از محصولات، پسماندها و زائدات کشاورزی(شامل موادگیاهی و دامی)، جنگلها و صنایع وابسته و همچنین زائدات صنعتی و شهری قابل تجزیه". بر اساس تعریف علمی ارائه شده برای زیست توده در این آیین نامه، زیست توده به سوختهائی اطلاق می‌گردد که از جرم توده فیتوپلانکتونها و جرم توده زئوپلانکتونها ساخته می‌شوند.

امروزه مشخص شده است که سوخت‌های زیستی به دست آمده از پسماندهای جنگل‌ها و محصول‌های کشاورزی جهان می‌تواند سالانه به اندازه ۷۰ میلیارد تن نفت خامانرژی در دسترس بشر قرار دهد که این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است. همچنین می‌توان از این سوخت‌ها بیشتر در تولید گرما بهره برد زیرا می‌توانند باعث صرفه جویی اقتصادی چشمگیری شوند. زیست توده شامل زباله‌های زیستی قابل سوزاندن هم می‌شود.

زیست توده قابلیت تولید برق، حرارت، سوختهای مایع، سوختهای گازی و انواع کاربردهای مفید شیمیایی را دارا می باشد. زیست توده سهم بزرگی در میان دیگر انواع منابع انرژیهای نو دارا می باشد بطوریكه پس از ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، چهارمین منبع بزرگ انرژی در دنیا می‌باشد. این منبع حدود 14 درصد از انرژی اولیه جهان را تامین می‌نماید و در حال حاضر بیش از 5/11% از انرژی اولیه جهان توسط منابع زیست توده تامین می­گردد. و این در حالی است که در ایالات متحده آمریکا 3-4 درصد از انرژی اولیه مورد نیاز فقط از منابع زیست توده تامین میشود. قابلیتهای زیست توده تنها در تولید حرارت نیست، بلکه در تولید سرما، سوختهای مورد نیاز برای حمل و نقل و تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده دارد. در سال 2005حدود 44000 مگاوات نیروگاه تولید برق ( با انواع فن آوریها ) و 225000 مگاوات حرارتی نیروگاه مدرن تولید حرارت با منبع زیست توده احداث شده است که حدود 10000 مگاوات آن فقط در ایالات متحده بوده است (حدود 58 درصد از بازار تولید انرژی از منابع تجدید پذیر در امریکا). همچنین بیش از 50 میلیارد لیتر سوخت تجدیدپذیر از منابع زیست توده تولید و مصرف می­گردد.


چوب به عنوان یک منبع زیست توده


چرخه زیست‌توده در طبیعت[ویرایش]

بخشی از تشعشع خورشید که به اتمسفر زمین می‌رسد، بواسطه فرایند فتوسنتز در گیاهان جذب و ذخیره می‌شود. ماکزیمم راندمان تبدیل انرژی خورشیدی در این فرایند بین ۵ تا ۶ درصد است. گیاهان بعنوان منابع ذخیره کربن هستند و CO2 را از هوا جذب کرده و بصورت کربن ذخیره می‌نمایند. وقتی گیاهی توسط جانوری خورده می‌شود، بخشی از کربن موجود در گیاه خورده شده به انرژی تبدیل می‌شود و بخشی دیگر دربافت‌های زنده ذخیره می‌گردد. بخش سوم نیز با فضولات حیوانی دفع می‌گردد. در صورتی که چوب یا گیاهان سوزانده شوند، علاوه بر انرژی، بخش اعظمی از کربن ذخیره شده بصورت کربن دی‌اکسید آزاد می‌شود و بخشی نیز در خاکستر باقی می‌ماند.

تاریخچه[ویرایش]

فناپذیری سوخت‌های فسیلی، تنوع‌بخشی به منابع انرژی، توسعه پایدار ایجاد امنیت انرژی، مشکلات زیست محیطی ناشی از مصارف انرژی فسیلی از یک طرف و تجدیدپذیر بودن منابع انرژی‌های نو نظیر خورشید، باد، زیست توده و ... از طرف دیگر باعث توجه جدی جهانیان به توسعه و گسترش استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر و افزایش سهم این منابع در سبد انرژی جهانی شده است. امروزه ما شاهد افزایش چشمگیر فعالیت‌ها و بودجه دولت‌ها و شرکت‌ها در امر تحقیق، توسعه و عرضه سیستم‌های انرژی‌های تجدیدپذیرهستیم و این فعالیت‌ها همراه با صرف بودجه‌های کلان در این زمینه در نهایت موجب کاهش قیمت تمام شده انرژی‌های تجدیدپذیر و رقابت‌پذیری این تکنولوژی با سیستم‌های انرژی سنتی موجود می‌گردد. از نقطه نظر تاریخی استفاده از انرژی زیست توده به ابتدایی‌ترین دوره‌های تاریخ باز می‌گردد. از زمانی که آتش شناخته شد، انسان نخستین همواره چوب و برگ خشک درختان را به عنوان سوخت استفاده می‌کرده و این چرخه تا قرن حاضر نیز ادامه پیدا کرده است.


تاریخچه زیست توده درایران[ویرایش]

  • محمدبن حسین عاملی معروف به شیخ بهائی (۱۰۳۱-۹۳۵ هجری قمری) جزء نخستین کسانی بوده که از بیوگاز حاصل از زیست توده (فاضلاب حمام) استفاده کرده و آن را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده است.
    • اولین هاضم تولید گاز متان در ایران در روستاهای نیازآباد لرستان در سال ۱۳۵۴ ساخته شده است. این دستگاه به گنجایش ۵ متر مکعب فضولات گاوی روستا را مورد استفاده قرار داده و بیوگاز مصرفی حمام مجاور را تأمین می نموده است.
      • از نظر استفاده‌های سنتی از این منبع، مطابق سرشماری سال ۱۳۷۵، ۱۰ درصد خانوارهای روستایی برای گرمایش منازل خود و ۵ درصد خانوارهای روستایی برای پخت‌وپز عمدتاً از چوب و فضولات دامیاستفاده می کرده‌اند.
        • در سال ۱۳۵۹ دو واحد کوچک آزمایشی در دانشگاه بوعلی سینا همدان احداث گردید که با فضولات کشتارگاه و کودگاوی تغذیه می‌گردید.
          • دانشگاه صنعتی شریف نیز در سال ۱۳۶۱ یک واحد ۳ متر مکب را به صورت آزمایشی مورد مطالعه قرار داد که با فضولات گاوی بارگیری می‌شد.
            • موسسه DLR آلمان نیز پتانسیل اقتصادی زیست توده برای تولید برق را تا سال ۲۰۵۰ بمیزان ۳۵۰۰ مگاوات محاسبه و ارائه نموده است.
              • در حال حاضر پروژه‌های متعددی در این خصوص توسط وزارت نیرو و بخش خصوصی در دست اجرا می‌باشد.

برای نخستین بار در ایران سوخت زیست توده جامد در سال ١٣٩١ توسط شركت دانش بنیان با مدیر عاملی مهدی پورمیرزا در پارك علم و فناوری استان گیلان تولید شد.

ساختار شیمیایی[ویرایش]

زیست توده بر پایه کربن است و از مخلوط مولکول‌های آلی، شامل هیدروژن، معمولاً اکسیژن و اغلب نیتروژن و مقدار کمی از دیگر اتمها مانند، فلزات قلیایی، فلزات قلیایی خاکی و فلزات سنگین است. . منابع زسیت توده شامل ترکیبات آلی با زنجیره بلند می‌باشند که در فرایند هضم به مولکولهای ساده‌تر تبدیل می‌گردد. حاصل این فرایند گازی قابل اشتعال به نام بیو گاز می‌باشد به بیو گازگاز مرداب نیز گفته می‌شود این گازشامل دو جز عمده متان و دی اکسید کربن به همرام مقدار جزیی از گازهای دیگر می‌باشد این مخلوط گازی با ارزش حرارتی ۲/۲ – ۵/۱ مگاژول بر مترمکعب است.

راه‌های تامین منابع انرژی زیست توده[ویرایش]

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 اکسیدکربن 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. همچنین چوب‌ها و یا بعضی از زباله‌ها می‌توانند سوزانده شوند تا بخار آّب تولید شود و از آن برای تولید الکترسیته استفاده می‌شود. البته سوزاندن بیومس تنها راه آزاد سازی آنها نیست. بیومس‌ها می‌توانند به اشکال دیگری انرژی قابل استفاده در اختیار ما قرار دهند. مثل گاز متان، اتانول و بیودیزل. گاز متان جزء اصلی گاز طبیعی است. مواد بدبو مثل آشغال‌های گندیده و ضایعات کشاورزی و فضولات انسانی گاز متان آزاد می‌کنند که زیست گاز نامیده می‌شود. یکی دیگر از از منابع بیومس زباله‌ها هستند که ضایعات جامد شهری (MSW)نام دارند. زباله‌هایی که از محصولات گیاهی یا جانوری به دست می‌آیند بیومس هستند. غذاهای دورریز و چمن‌های کنده شده نمونه‌هایی از زباله‌های بیومس هستند. مواد بدبو مثل آشغال‌های گندیده و ضایعات کشاورزی و فضولات انسانی گاز متان آزاد می‌کنند که زیست گاز نامیده می‌شود.

تقسیم بندی انواع منابع زیست توده[ویرایش]

پسماندهای جامد: شامل مواد زائد جامدی هستند که از مراکز تجاری، اداری، خانگی و برخی صنایع حاصل می‌شود. این مواد یک منبع مناسب برای تولید انرژی می‌باشند. فرایندهای تبدیل و تولید مواد و انرژی از زباله در دنیا توسعه یافته و پروژه‌های زیادی در زمینه تولید انرژی (برق –حرارت) از زباله در دنیا مورد بهره‌برداری قرار گرفته‌اند.



محصولات انرژی زا[ویرایش]

در حال حاضر با توجه به اقتصادی بودن تولید انرژی و نیز برق از درختان در اروپا و آمریکای شمالی، کشاورزان بخش‌هایی از زمین‌های کشاورزی خود را به کشت درختان سریع الرشد و انرژی زا اختصاص می‌دهند. از انواع مختلف محصولات انرژی زا می‌توان به کشت درختان سریع الرشد نظیر اکالیپتوس، کشت محصولات کشاورزی (گیاهان) انرژی زا (مثل سورگوم ونیشکر)، کشت گیاهان روغنی با محتوی انرژی بالا مثل سویا وشلغم روغنی و درخت نخل اشاره کرد. این محصولات می‌توانند به عنوان سوخت امن و بی خطر در نیروگاه‌های زیست توده مورد استفاده قرار گیرند. توجه به این محصولات می‌تواند ضمن تأمین آسان و پایدار قسمتی از انرژی مورد نیاز و امنیت تأمین انرژی با ایجاد درآمد برای کشاورزان از جهت اختصاص ظرفیت‌های خالی و زمین‌های غیرقابل استفاده در بخش کشاورزی به این امر همراه باشد.

کاربردهای انرژی زیست توده[ویرایش]

امروزه برای منابع مختلف زیست توده و کاربردهای گوناگون آن، تکنولوژی‌های زیادی توسعه یافته و یا در حال توسعه می‌باشند. منابع زیست توده با فناوری‌های مختلف تولید انرژی، به صورتهای مختلف انرژی نظیربرق، حرارت و سوخت تبدیل می‌گردند. نمودارهای ذیل با انواع کاربردهای انرژی زیست توده اشاره دارد.

د.


آخرین ویرایش: چهارشنبه 23 تیر 1395 09:51 ق.ظ

 
جمعه 17 آذر 1396 08:05 ق.ظ
That is really attention-grabbing, You are an excessively
professional blogger. I have joined your feed and stay up for in search of extra of your fantastic post.
Also, I've shared your web site in my social networks
دوشنبه 27 شهریور 1396 07:06 ب.ظ
It's great that you are getting thoughts from this
article as well as from our argument made at this time.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر