مزایا و مضرات استفاده از سوخت های زیستی

سوخت های زیستی
از اولین باری که اصطلاح سوخت زیستی برای اولین بار وارد واژگان انرژی شد یک جریان مداومی از پیشرفت های این فناوری وجود داشته است. با اینکه درک عمومی در مورد سوخت های زیستی در طول سال ها تغییر کرده اما هنوز هم خیلی ها علاقه زیادی به سنجیدن جوانب مثبت و منفی این منبع سوختی دارند.

طرفداران سوخت زیستی غالباً مزایای این سوخت های گیاهی و حیوانی محور را بیان می کنند اما باید بدانیم هیچ منبع سوخت کاملاً مثبت یا کاملاً منفی نیست. مصرف کنندگان باید نکات مثبت و منفی سوخت‌های زیستی را در نظر بگیرند تا مشخص کنند که آیا استفاده و مصرف این سوخت ها به جای سوخت های سنتی و فسیلی به نفع آنها می باشد یا نه؟

سوخت زیستی چیست؟

سوخت زیستی یا بیو فول (به انگلیسی: Biofuel) یک نوع انرژی‌ تجدیدپذیر است که از منابع زیست‌ توده (Biomass‌) به وجود آمده و می توان آن را به سه صورت جامد، مایع و گاز استفاده کرد. این سوخت ها غالباً از منابع زیستی و مواد آلی سازنده بدن موجودات زنده بدست آمده و می توان گفت که ماهیت آنها به گیاهان باز می گردد.

زیست‌توده‌ها انرژی خودشان را انرژی خورشیدی ذخیره شده در گیاهان طی فرایند فتوسنتز به دست می آورند که می توان طی فرایندهای مختلف حرارتی، تبدیل شیمیایی و تبدیل بیوشیمیایی آن را به انرژی قابل استفاده برای انسان تبدیل کرد. مثلاً زیست توده سلولزی حاصله از درختان و چمن را می توان به عنوان یک ماده خام برای تولید اتانول استفاده کرد. اتانول معمولاً برای افزایش اکتان و بهبود تولید گاز‌های گلخانه‌ای خودرو به عنوان یک ماده افزودنی به بنزین اضافه می شود.

تولید بیو فیول از منابع گیاهی
تولید سوخت زیستی از منابع گیاهی
درباره انرژی های تجدید پذیر خواندن این مطلب را به شما توصیه می کنیم: انرژی تجدید پذیر و ۵ منبع اصلی آن

تجدید پذیری یک مزیت است!

مدت زمان زیادی طول می کشد تا سوخت های فسیلی تولید شوند. با این حال با رشد محصولات جدید و جمع آوری مواد زاید، تولید سوخت‌های زیستی آسان تر و تجدید پذیرتر می باشد. بسیاری از مواد زاید محصولات کشاورزی از جمله باقیمانده های تولیدات و محصولات کشاورزی میوه و غلات مثل پوشال و باگاس (تفاله نیشکر) به راحتی برای تولید زیست توده در دسترس بوده و می توانند در ایجاد سوخت های زیستی مورد استفاده قرار گیرند. سوخت‌های زیستی را می توان بر ۲ مبنا تقسیم بندی کرد:

۱- براساس ماده اولیه استفاده شده در سوخت های زیستی  

  • سوخت‌های زیستی نسل اول

سوخت های فرآوری شده از محصولات غذایی و کشاورزی مانند نیشکر و چغندرقند (محصولات شکر) ، سویا و کلزا (محصولات دانه روغنی)، ذرت و سورگوم (محصولات نشاسته)، چربی ها و روغن های حیوانی می باشند. سوخت‌های زیستی نسل اول شامل ‌دیزل‌زیستی، ‌الکل‌زیستی (اتانول ، پروپانول و بوتانول) و گاز‌های‌زیستی (متان) می باشند.

این نسل از سوخت ها امنیت چرخه غذایی را به خطر می اندازند چون در این نوع سوخت ها مواد غذایی با ارزش تنها برای این کشت می شوند که از آنها سوخت زیستی تولید شود و کشت محصولات برای تولید سوخت زیستی لزوماً اقتصادی نمی‌باشد.

  • سوخت‌های زیستی نسل دوم

مواد اولیه این نوع سوخت ها برخلاف سوخت‌های زیستی نسل اول از گیاهان غیر قابل خوراکی یا ضایعات و پسماندهای زراعی مثل بامبو، چمن و خاک اره می باشد. زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی مثل ضایعات فضای سبز و جنگل‌ها در حال حاضر از میزان تبدیل پایین تری در تولید برخوردار هستند که این امر باعث می شود آنها به جای مواد سوختی، گزینه مناسبی برای افزده شدن به سوخت باشند.

  • سوخت‌های زیستی نسل سوم

نسل سومی ها، سوخت های تولید شده از جلبک ها می باشند. جلبک ها به عنوان ماده اولیه در سوخت زیستی بسیار امیدوارکننده هستند زیرا سوختی با کیفیت و متنوع تولید می کنند. تولید این نوع سوخت ها از تولید مواد غذایی نمی‌کاهد و نیازی هم به زمین‌های کشاورزی و آب شیرین ندارد.

جلبک ها روغنی را تولید می کنند که به راحتی در سوخت دیزل تصفیه شود اما پایداری جلبک ها نسبت به سایر سوخت های زیستی کمتر است. روغن حاصله از جلبک ها اگر  زیاد اشباع نشده باشد در دماهای بالا فرار خواهد بود.

  • سوخت‌های زیستی نسل چهارم

سوخت های تولید شده از گیاهان مهندسی‌شده یا زیست‌توده بوده و عملکرد انرژی در آنها بسیار بالا می باشد. شکست سلولزی در این گونه مواد بسیار کم بوده و علاوه بر این آنها قادرند در زمین‌های غیر کشاورزی و همچنین بدون آب رشد کنند.

۲- براساس حالت فیزیکی سوخت های زیستی

  • جامد

سوخت هایی هستند که با سوزاندن مواد و استفاده مستقیم از انرژی آن‌ها برای تولید گرما یا روشنایی، انرژی تولید می کنند. پس به جرأت می توان گفت هر ماده قابل سوختن مثل ضایعات چوبی و تفاله‌های محصولات زراعی را می توان یک نوع سوخت زیستی قلمداد کرد چون این مواد پس از سوختن مقدار دی کربن‌ ‌اکسید جذب شده توسط گیاهان را دوباره به خاک باز می گردانند.

  • مایع

اتانول‌زیستی تولید شده از مواد قندی، مواد نشاسته‌ای و مواد سلولزی با سهم ۸۰ درصدی و دیزل زیستی عموماً تولید شده از روغن‌های گیاهی نظیر سویا، کلزا، دانه آفتاب‌گردان، خرما، نارگیل و دانه کتان با سهم کمتر از ۲۰ درصدی جزو مهم‌ترین و پرمصرف‌ترین سوخت‌های زیستی مایع می باشند.

  • گاز

گاز زیستی حاصله از تخمیر مواد زاید آلی در شرایط بی‌هوازی یکی از قدیمی‌ترین سوخت‌های زیستی گازی بوده و باعث آلودگی زیست ‌محیطی نمی شود. متان و دی‌اکسید‌کربن قسمت اعظم این گاز را تشکیل می دهند که در صورتی که متان با ایمنی کامل جمع‌آوری و به‌ درستی ذخیره شود، منبع بزرگی از انرژی خواهد بود. این گاز می‌تواند مستقیماً به عنوان یک حامل انرژی در تأمین انرژی حرارتی و روشنایی ساختمان‌ها یا برای تولید برق در ژنراتورهای گازی مورد استفاده قرار گیرد. هند در رأس کشورهای استفاده کننده از این گاز قرار دارد.

یک شهری واقع در سوئد به نام کریستیان اِستاد نیازهای برقی و گرمایشی خود را از تولید سوخت زیستی تأمین می کند. سوخت اتومبیل ها، اتوبوس های شهری و کامیون های زباله از سوخت زیستی می باشد. دو پالایشگاه این شهر، سوخت زیستی کافی را برای جایگزینی نیاز بنزین سالانه خود به میزان ۱٫۱ میلیون گالن تولید می کنند.

مزایا و معایب بیوفیول ها
مزایا و معایب سوخت های زیستی

مزایای استفاده از سوخت های زیستی

۱- هزینه کم (Low Cost of Biofuels)

قیمت سوخت های زیستی در حال کاهش است و این پتانسیل را دارد که به طور قابل توجهی از بنزین و سایر سوخت های فسیلی ارزان تر باشد. در حقیقت در حال حاضر اتانول ارزان تر از دیزل و بنزین است. با افزایش تقاضای جهانی برای نفت و گاز، قیمت نفت افزایش و عرضه نفت کاهش یافته و منابع موجود برای سوخت‌های زیستی پر رنگ تر و محبوبیت سوخت‌های زیستی به دلیل نیاز به تأمین امنیت انرژی افزایش یافته است.

طبق گزارش انجمن سوخت های تجدیدپذیر (RFA یا Renewable Fuels Association) سال ۲۰۱۸ با میزان تولید برابر با ۱۶٫۱ میلیارد گالن اتانول رکورد دار تولید اتانول تجدید پذیر بود. در این گزارش آمده است اتانول با بالاترین میزان اکتان، ارزان ترین سوخت موتور روی کره زمین است. علاوه بر این در سال ۲۰۱۹ وزارت انرژی ایالات متحده برای ۳۵ پروژه تحقیق و توسعه زیست فناوری ۷۳ میلیون دلار اختصاص داده بود. اهداف این پروژه عبارت بودند از:

  • کاهش قطره ای هزینه های سوخت سوخت زیستی
  • توانمندسازی تولید محصولات با ارزش بالا از زیست توده یا منابع زباله و پسماند
  • کاهش هزینه های تولید انرژی زیستی (biopower)

۲- فراوانی مواد اولیه (Source Material)

در حالی که نفت یک منبع محدود است که از مواد خاص به دست می آید اما می توان سوخت های زیستی را از طیف گسترده ای از مواد از جمله تفاله ها و زباله های محصولات زراعی، کود کشاورزی، روغن گیاهان و سبزیجات، نیشکر، غلات، سایر محصولات جانبی و جلبک ها تولید کرد. این امر، سوخت زیستی را به یک گام کارآمد در بازیافت تبدیل می کند.

۳- امنیت (Security)

سوخت‌های زیستی می توانند به صورت محلی تولید شوند که این امر وابستگی کشور به انرژی خارجی را کاهش می دهد. با کاهش وابستگی به منابع سوخت خارجی کشورها می توانند از یکپارچگی منابع انرژی خود محافظت کرده و آنها را از تأثیرات خارجی مصون نگه دارند. علاوه بر این سوخت‌های زیستی می توانند وابستگی به سوخت های فسیلی را تا حد زیادی تغییر دهند.

۴- انگیزش اقتصادی (Economic Stimulation)

از آنجا که سوخت‌های زیستی به صورت محلی تولید می شوند کارخانه های تولید این نوع سوخت ها می توانند صدها یا هزاران کارگر را استخدام کنند و در مناطق روستایی شغل های جدیدی ایجاد کنند. تولید سوخت زیستی باعث افزایش تقاضا برای محصولات مناسب برای این نوع سوخت ها و انگیزش و تحریک اقتصادی برای صنعت کشاورزی می شود. سوخت رسانی به خانه ها، مشاغل و وسایل نقلیه با سوخت های زیستی ارزان تر از سوخت های فسیلی است.

۵- انتشار کربن کمتر (Lower Carbon Emissions)

سوخت‌های زیستی هنگام سوخت به میزان قابل توجهی کربن کمتر و سموم کمتری نسبت به سوخت های کربنی تولید می کنند. انتشار کربن کمتر باعث می شود که آنها جایگزین مطمئن تری برای حفظ کیفیت جو و کاهش آلودگی هوا باشند.

مضرات استفاده از سوخت های زیستی

با وجود بسیاری از خصوصیات و جوانب مثبت سوخت‌های زیستی، این منبع انرژی نیز مضرات زیادی دارد که می توان این مضرات را به عنوان استدلال علیه جایگزینی سوخت های فسیلی با این نوع سوخت ها مطرح کرد.

۱- خروجی انرژی (Energy Output)

سوخت‌های زیستی از انرژی کمتری نسبت به سوخت های سنتی و فسیلی برخوردار هستند و بنابراین به منظور تولید همان سطح انرژی نیاز به مصرف مقادیر بیشتری از انرژی دارند. این امر موجب شده است که برخی از تحلیلگران سرشناس انرژی معتقد باشند که تبدیل سوخت‌های زیستی به اتانول به جای برق ارزش زیادی ندارد.

۲- تولید انتشارات کربنی (Production Carbon Emissions) 

مطالعات متعددی برای تجزیه و تحلیل ردپای کربن از سوخت‌های زیستیانجام شده است. با اینکه آنها جزو سوخت های پاک می باشند ولی نشانه های قوی وجود دارد که در روند تولید سوخت انتشار کربن ناشی از ماشین آلات لازم برای کشت محصولات زراعی و گیاهان بسیار بالا می باشد. انتشار کربن. علاوه بر این قطع جنگل ها برای رشد محصولات سوخت های زیستی باعث انتشار کربن می شود.

۳- هزینه بالا (High Cost)

پالایش سوخت‌های زیستی به خروجی های کارآمدتر انرژی و همچنین ساخت کارخانه های تولیدی غالباً به سرمایه گذاری اولیه بالایی نیاز است. به این دلیل تولید آن در حال حاضر از سایر سوخت های خودرویی گران تر می باشد، اگرچه این روند ممکن است در آینده تغییر کند.

زمین اختصاص یافته به تولید محصولات سوخت زیستی
زمین اختصاص یافته به تولید محصولات سوخت زیستی

۴- افزایش قیمت و کمبود مواد غذایی (Food Prices and Food Shortages)

با افزایش تقاضا برای محصولات غذایی مانند ذرت برای تولید سوخت های زیستی، قیمت محصولات ضروری غذایی نیز افزایش می یابد. طبق اعلام دانشگاه میشیگان افزایش نیاز به مواد اولیه مورد نیاز برای تولید سوخت زیستی قیمت ذرت را ۲۰ تا ۵۰ درصد افزایش می دهد. با تبدیل زمین به تولید محصولات مورد نیاز برای تولید سوخت زیستی (بیوکروپ ها) در آنها محصول کمتر برای مصرف انسان کشت شده و این امر باعث افزایش قیمت سایر محصولات مورد نیاز برای مصارف انسانی می شود.

این نگرانی وجود دارد که استفاده از مزارع ارزشمند برای رشد بیوکروپ ها می تواند بر هزینه های غذایی تأثیر گذاشته و احتمالاً باعث کمبود مواد غذایی شود. افزایش استفاده از زمین و افزایش تقاضای آب برای آبیاری بیوکروپ ها ممکن است هزینه های تولید را افزایش دهد.

۵- مصرف آب (Water Use)

مقدار بالای مورد نیاز آب برای آبیاری مناسب بیوکروپ ها و همچنین برای تولید سوخت می تواند منابع آبی محلی و منطقه ای را تحت فشار قرار دهد. طبق تحقیقات انجام شده کشف شد که بیوکروپ ها به یک فصل رشد طولانی تر نیاز دارند و باعث کاهش جریان آب می شوند. تعرق از ۱۵ درصد به ۳۰ درصد افزایش یافته و در برخی موارد میزان مصرف آب ۶۰ تا ۸۰ درصد افزایش می یابد.

آینده سوختهای زیستی
خودرو با انرژی سوخت زیستی

آینده سوخت‌های زیستی

سوخت های زیستی به مثابه یک گلوله نقره ای برای حل مشکلات انرژی در سرتاسر جهان نبوده و نیستند. برای حل مشکل کاهش ذخایر سوخت های فسیلی  باید تمامی ابزارهای قابل استفاده برای برداشت انرژی با تمام توان شان پیگیری شود. با این حال این واقعیت باقی می ماند که آیا این نوع سوخت ها می توانند یک منبع انرژی جایگزین قابل اعتماد باشند یا نه؟

با توسعه و تحقیقات بیشتر می توان بر ضررهای سوخت‌های زیستی غلبه کرد و آنها را برای استفاده گسترده از مصرف کننده مناسب ساخت. هنگامی که به این فناوری دست پیدا کنیم بسیاری از معایب به حداقل می رسد و بازار به وضوح پتانسیل استفاده از این نوع سوخت ها را پیدا خواهد کرد. بخش اعظم این کار بر عهده تولیدکنندگان انرژی می باشد اینکه برای  بتوانند گیاهان بهتری را کشف کند که نیاز به آب کمتر و زمین کمتر داشته و سرعت رشد آنها بالا باشد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *