فردا بهتر نفس بکش، سیاره سبزتر، بدون کربن
🛑فردا بهتر نفس بکش، سیاره سبزتر، بدون کربن
✍اسدالله غلامپور
استراتژی استفاده از جو برای حذف کربن با تبدیل زیست توده به هیدروژن و جذب CO₂ از جمله برنامه های دولتها است. این استراتژی با تقویت و بهینهسازی فرآیندهای طبیعی، مانند فتوسنتز، که در آن گیاهان CO₂ را جذب میکنند، و ترکیب آنها با فناوریهای پیشرفته برای جذب، استفاده و ذخیرهسازی کارآمد کربن، مسیری پایدار برای کاهش سطح CO₂ اتمسفر ارائه میکند. با تبدیل انرژی آلی و راه حل های کاهش کربن همه با هم در حال ساختن دنیایی سبزتر و تمیزتر خواهیم بود، زمانیکه که در آن از انرژی تجدیدپذیر استفاده می شود و منابع بازسازی می شوند و هوایی که تنفس می کنیم پاک است. یکی از راههای رسیدن به این مهم استفاده از گازساز زیست توده، می باشد. گازیکنندههای زیستتوده، سیستمهای نوآورانهای هستند که برای تبدیل مواد زیستتوده، مانند خردههای چوب، بقایای کشاورزی و محصولات انرژیزا، به گازی همه کاره و پاکسوز معروف به گاز سنتز، می باشند. این فرآیند که گازی شدن نامیده می شود شامل قرار دادن زیست توده در دمای بالا در محیطی با سطوح اکسیژن کنترل شده است که مواد آلی را به مخلوطی از هیدروژن، مونواکسید کربن، دی اکسید کربن و متان تجزیه می شود. ساخت و ساز به روش مدولار خواهد بود. مدولار فرآیندی است که در آن ساختمان در خارج از محل مورد نظر و در کارخانه ها و کارگاه ها و با کمک مصالح یکسان ساخته شده و سپس به محل مورد نظر انتقال پیدا می کند. مدولار کردن گازیکنندههای زیست توده در کانتینرهای حمل و نقل، گامی مهم در جهت دسترسی پذیرتر، مقیاسپذیرتر و همهکارهتر کردن راهحلهای انرژی تجدیدپذیر است. با قرار دادن فناوری گازسازی در کانتینرهای حمل و نقل استاندارد، این واحدها بسیار قابل حمل می شوند و امکان استقرار و نصب سریع در مکان های مختلف، از مناطق روستایی دورافتاده تا مکان های صنعتی را فراهم می کنند. این طراحی نه تنها چالشهای لجستیکی و هزینههای مرتبط با سیستمهای سنتی گازیسازی زیست توده را کاهش میدهد، بلکه انعطافپذیری را برای افزایش یا کاهش عملیات بر اساس تقاضا را ارائه میدهد. سفارشی سازی یک سیستم گازی سازی زیست توده قابل تنظیم، انعطاف پذیری و کارایی بی نظیری را از فرآیند تبدیل به گاز اولیه تا تولید گاز سنتز ارائه می دهد. چنین سیستمهایی که برای برآوردن نیازهای عملیاتی خاص و در دسترس بودن مواد اولیه طراحی شدهاند، میتوانند تبدیل زیست توده به گاز سنتز را بهینه کنند و حداکثر کارایی و خروجی را تضمین کنند. این سازگاری امکان پردازش انواع مختلف زیست توده، از خردههای چوب و بقایای کشاورزی گرفته تا محصولات انرژیزا را فراهم میکند و آن را به یک راهحل همه کاره برای زمینههای مختلف جغرافیایی و صنعتی تبدیل میکند. گازیکنندههای زیستتوده بهعنوان یک فناوری اثباتشده با سابقه قوی در تبدیل مؤثر مواد آلی به گاز سنتز، سوختی تمیز و همهکاره، می باشد و در طول سالها، پیشرفتها در فرآیندهای تبدیل به گاز، کارایی، قابلیت اطمینان و پایداری زیستمحیطی آنها را افزایش داده است. این فناوری با موفقیت در سراسر جهان اجرا شده است، از کاربردهای مقیاس کوچک در جوامع دور تا عملیات صنعتی در مقیاس بزرگ، که سازگاری و اثربخشی آن را در تنظیمات مختلف نشان می دهد.
ماموریت جهان این است که از قدرت چرخه طبیعت برای هدایت تحول به سوی آینده ای بدون کربن استفاده کنیم. از طریق فنآوریها و شیوههای پیشگام حذف و ذخیره کربن زیست توده (BiCRS)، هدف کاهش قابل توجه سطح CO₂ در جو، ترویج استفاده پایدار از زمین و حمایت از تولید انرژی است که تعادل کربن طبیعی زمین را تکمیل میکند.
اتحادیه اروپا زیست توده را چنین تعریف کرده است: “زیست توده عبارت است از اجزا قابل تجزیه زیستی از محصولات، پسماندها و زائدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و دامی)، جنگلها و صنایع وابسته و همچنین زائدات صنعتی و شهری قابل تجزیه”. بر اساس تعریف علمی ارائه شده برای زیست توده، زیست توده به سوختهائی اطلاق میگردد که از جرم توده فیتوپلانکتونها و جرم توده زئوپلانکتونها ساخته میشوند. فیتوپلانکتون که از دو کلمه یونانی فیتو (گیاه) و پلانکتون (سرگردان یا چیزی است که حرکت از یک نقطه به نقطه دیگر دارد) گرفته شده است، موجودات میکروسکوپی هستند که در محیطهای آبی، چه شور و چه شیرین زندگی میکنند. فیتوپلانکتون ها اغلب این موجودات بسیار ریز هستند و با چشم غیر مسلح دیده نمیشوند اما اگر شمار بسیار زیادی از آنها در آب تجمع داشته باشند ممکن است رنگ آب را به علت داشتن سبزینه، سبز و یا به رنگهای دیگر تبدیل کنند.
امروزه مشخص شده است که سوخت های زیستی به دست آمده از پسماندهای جنگل ها و محصول های کشاورزی جهان می تواند سالانه به اندازه ۷۰ میلیارد تن نفت خام انرژی در دسترس بشر قرار دهد که این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است.همچنین می توان از این سوخت ها بیشتر در تولید گرما بهره برد زیرا می توانند باعث صرفه جویی اقتصادی چشمگیری شوند. بخشی از تشعشع خورشید که به اتمسفر زمین می رسد، بواسطه فرآیند فتوسنتز در گیاهان جذب و ذخیره میشود. ماکزیمم راندمان تبدیل انرژی خورشیدی در این فرآیند بین ۵ تا ۶ درصد است. گیاهان بعنوان منابع ذخیره کربن هستند و CO₂ را از هوا جذب کرده و بصورت کربن ذخیره می نمایند. وقتی گیاهی توسط جانوری خورده می شود، بخشی از کربن موجود در گیاه خورده شده به انرژی تبدیل می شود و بخشی دیگر در بافت های زنده ذخیره می گردد. بخش سوم نیز با فضولات حیوانی دفع می گردد. در صورتی که چوب یا گیاهان سوزانده شوند، علاوه بر انرژی، بخش اعظمی از کربن ذخیره شده بصورت CO₂ آزاد می شود و بخشی نیز در خاکستر باقی می ماند. چشم انداز جهان پیشروی در آینده ای پایدار است که در آن تعادل بین فعالیت های انسانی و جهان طبیعی از طریق راه حل های نوآورانه؛ حذف و ذخیره کربن زیست توده، بازیابی و حفظ شود. هدف هدایت گذار به سمت یک اقتصاد جهانی بدون کربن، با استفاده از قدرت زیست توده برای جذب و ذخیره کربن به طور موثر، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و حمایت از احیای محیط زیست، است. در اینصورت با به کارگیری هم افزایی بین فناوری و طبیعت، می توان تا سیاره خود را برای نسل های آینده محافظت و غنی سازی نمود و اطمینان حاصل کرد که هر جامعه در هماهنگی با محیط زیست رشد می کند. جهان در حال ساختن دنیایی سبزتر و تمیزتر می باشد که در آن انرژی تجدیدپذیر است، منابع بازسازی می شوند و هوایی که تنفس می کنیم پاک است. یکی از راهکارهای جهانی، زیست توده است، یعنی مواد آلی مانند گیاهان، بقایای کشاورزی، چوب و جلبک ها که می توانند به عنوان یک منبع انرژی تجدید پذیر مورد استفاده قرار گیرند. برخلاف سوخت های فسیلی، زیست توده بخشی از چرخه کربن طبیعی زمین است. هنگامی که رشد می کند، دی اکسید کربن (CO₂) را از جو جذب می کند و زمانی که برای انرژی استفاده می شود، کربن را آزاد می کند و یک چرخه تقریبا متعادل ایجاد می کند. گازی شدن زیست توده یک فرآیند ترموشیمیایی است که مواد آلی مانند چوب، بقایای کشاورزی یا محصولات انرژیزا را به یک مخلوط گاز قابل احتراق تبدیل میکند که معمولاً به آن گاز سنتز میگویند. این فرآیند شامل گرم کردن زیست توده در یک محیط کنترل شده با عرضه محدود اکسیژن است که از احتراق کامل جلوگیری می کند. در عوض، زیست توده تا حدی اکسید می شود و گازی تولید می کند که حاوی هیدروژن، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن، متان و نیتروژن است. ترموشیمی با گرماشیمی (Thermochemistry) شاخهای از علم شیمی است که به مطالعهٔ کمی و کیفی تغییرات گرما و انرژی طی یک واکنش شیمیایی و تأثیری که بر حالت ماده دارد میپردازد. وقتی مواد آلی موجود در زباله تحت تاثیر شرایط خاص موجود در پلاسمای حرارتی قرار میگیرند دچار فرآیند تبدیل به گاز (Gasification)میشوند. محصولات خروجی این واکنش شیمیایی، گاز قابل اشتعالی است تحت عنوان سینگاز (Syngas)که بخش عمده ای از آن تشکیل شده از کربن منوکسید و هیدروژن و مقدار کمی نیز ترکیبات هیدروکربنی است. این گاز ارزش حرارتی و درنتیجه تولید انرژی بالایی دارد که در بعضی تاسیسات بزرگ و پیشرفته از آن برای تولید برق استفاده میشود. در علم شیمی که به سینگاز، گاز سنتز نیز گفته میشود ، گازي است بي بو ، بي رنگ و سمي كه در حضور هوا و دماي ۵۷۴ درجه سانتيگراد بدون شعله مي سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگي به ميزان درصد هيدروژن و كربن مونواكسيد دارد. از گاز سنتز مي توان به عنوان منبع هيدروژن براي توليد آمونياك ،متانول و هيدروژن دهي در عمليات پالايش و حتی به عنوان سوخت استفاده كرد. با حجم مناسب پسماند و کنترل گازهای خروجی از اگزوز کوره زباله سوز پلاسمائی، میتوان مقادیر مناسبی از گاز هیدروژن را استحصال نمود که خوراک اولیه بسیاری از صنایع تبدیلی میباشد. همچنین از گاز سنتز تولید شده می توان به عنوان سوخت برای تولید برق یا به عنوان ماده اولیه برای تولید سوخت های زیستی و مواد شیمیایی استفاده کرد. گازسازی زیست توده راهی امیدوارکننده برای استفاده کارآمد از منابع تجدیدپذیر، کاهش انتشار گازهای گلخانهای و ارائه جایگزینی پاکتر و پایدار برای سوختهای فسیلی است. جذب کربن نقش اساسی در دستیابی به انتشار خالص کربن منفی دارد. در طی تبدیل به گاز، زیست توده به گاز سنتز تبدیل می شود، در حالی که به طور همزمان دی اکسید کربن (CO₂) تولید می شود. با ادغام فنآوریهای جذب کربن، این CO₂ به طور موثر از جریان فرآیند جدا و جذب میشود. پس از جذب، CO₂ را می توان به روش های مختلف به طور ایمن ذخیره کرد تا از انتشار آن در جو جلوگیری شود. فناوری مبتنی بر بر تبدیل زیست توده به گاز سنتز تمیز با استفاده از گازیفایرهای مدولار و قابل تنظیم که در ظروف حمل و نقل برای استقرار و مقیاس پذیری آسان قرار دارند، می تواند به کاهش میزان دیاکسید کربن در جو و ارائه راهحلهای انرژی پایدار کمک نماید و آیندهای بدون کربن را مهیا سازد.