بیا تو پروژه

مقدمه: با توجه به اهميت موضوع توسعه و رشد اقتصادي، پرداختن به مسئله انرژي امري اجتناب ناپذير است. وجود انرژي مستمر، پايدار و اقتصادي لازمه هر¬گونه توسعه و رشد اقتصادي مي باشد. پس از انقلاب صنعتي، انرژي به تدريج به يکي از عوامل اصلي در توليد ملي و حرکت چرخهاي اقتصادي کشورهاي صنعتي و به دنبال آن، ساير کشورهاي در حال توسعه تبديل شده است. اقتصاد و تمدن کنوني تا حدي به انرژي وابسته است که تصور حتي لحظه اي ادامه ي زندگي در عصر حاضر بدون انرژي امکان¬پذير نيست. با اختلال و يا توقف در عرضه¬ي آن، ماشين اقتصادي از کار خواهد افتاد و حتي مي توان گفت که جامعه از حرکت باز مي ايستد. بنابراين تمامي کشورها در صدد هستند تا به هر نحو ممکن از انرژي مستمر و پايداري برخوردار باشند. از طرفي رشد اقتصادي و افزايش تقاضاي انرژي در جهان سبب شده كه قيمت نفت و گاز افزايش پيدا کرده و اتكا به اين منابع براي تأمين انرژي كاهش يابد. در اين ميان منابع تجديدپذير بهترين و اقتصادي ترين جايگزين براي نفت و گاز است. بر اساس بررسي هاي انجام شده، بيشتر مخازن نفت خام حداكثر تا دو دهه آينده با افت فشار مواجه خواهند شد و به تدريج ميزان تقاضاي نفت از عرضه آن فراتر خواهد رفت. هرچند در ارتباط با ذخاير گاز طبيعي، ماندگاري آن طولاني تر خواهد بود، ولي در نهايت اين ذخاير نيز تحليل خواهند رفت و به اتمام خواهند رسيد. مسئله امنيت انرژي نيز از مواردي است که امروزه از اهميت ويژه¬اي برخوردار است. منابع فسيلي مرسوم و تجديد ناپذير تأثير گذاري بالايي بر امنيت انرژي دارند. اين مسئله بسياري از كشورهاي جهان را واداشته است كه به مسئله امنيت عرضه انرژي تمايل پيدا كرده و به تغييرات گسترده¬اي در اقتصاد انرژي خود بپردازند. در اين زمينه پيشرفت هاي فناوري، نويد بخش راه حل هايي نو درباره توليد انرژي مورد نياز بشر است، با شناسايي اين روش هاي جديد، گامي بلند در زمينه تغيير زيرساختهاي توليد انرژي برداشته شده است. استفاده از ذخاير نامحدود انرژي تجديدپذير در اين خصوص تأثيرات مهمي دارد. گستردگي و توزيع اين عوامل در طبيعت باعث شده است كه سيستم هاي توليد انرژي به سمت سيستم هاي محلي پيش برود كه انرژي هاي نوين به خوبي مي توانند براي اين منظور به كار گرفته شوند. هم اکنون مسائلي مانند انرژي، محيط زيست، ازدياد مواد زائد خطرناك، اتمام پذيري منابع فسيلي و رشد فزاينده مصرف انرژي از جمله مفاهيمي هستند كه تحقيقات مختلفي را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. به واقع اين مسائل روشن مي کنند که ديگر نمي توان به منابع موجود انرژي متكي بود. در حقيقت، انجام تحقيقات گسترده در جهت دستيابي به منابع جديد و سالم كه در چند دهه اخير توسعه ويژه‌اي پيدا كرده‌اند را مي‌توان بيانگر ميزان اهميت اين نوع مفاهيم و علوم مرتبط به آنها دانست. استفاده از انرژي هاي تجديد پذير و محلي يکي از راه حلهايي مي باشد که ‏امروزه پيشنهاد مي گردد. بيوگاز يکي از اين انرژي هاي تجديد پذير مي باشد که علاوه بر توليد انرژي باعث ايجاد ‏کودهاي کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماريها مي شود و يک راه حل مناسب براي ‏دفع مواد زائد جامد مي باشد. فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد مي گردد باعث آلودگي ‏شديد محيط زیست مي شود که مي توان با استحصال بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انرژي و ‏کود توليدي آن نيز استفاده نمود. استحصال بيوگاز را مي توان از فرايند هاي بي هوازي تصفيه فاضلاب مانند ‏UASB‏ ‏و همچنين از محل هاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينه هاي مصرفي را جبران نمود. بطور مثال يكي از ‏مشكلاتي كه دامداريها با آن دست به گريبان هستند، كنترل فضولات دامها براي كاهش ميزان بو و فرآورده هايي مي ‏باشد كه باعث ايجاد مشكلات زيست محيطي مي گردد. بيوگاز مي تواند ما را در مواجهه با اين مشكلات ياري ‏دهد. منافع زيست محيطي سيستم¬هاي بيوگاز فراتر از سيستم¬هاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده ‏قرار مي گرفتند (همانند مخازن ذخيره، بركه ها ولاگون ها). اين منافع زيست محيطي شامل كنترل بو، بهبود ‏كيفيت آب و هوا، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانه اي و دست يابي به ‏بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي مي باشد. ‏همچنين با استفاده از انرژي زيست توده، به طور همزمان انرژي الكتريكي و حرارتي توليد ميگردد. براي نمونه جهت تأمين انرژي مصرفي يك ساختمان مسكوني، از انرژي توليدي زيست توده (بيوگاز توليد شده و استفاده آن در ديزل ژنراتور) بهره گرفته شده است. در حال حاضر بيوگاز بعنوان يكي از منابع عمده تأمين انرژي در دنيا مطرح است و اين گاز را هم بطور مستقيم در تأمين انرژي حرارتي و روشنايي و هم بعنوان يك گزينه مناسب براي استفاده در مولدهاي احتراق داخلي، ميكروتوربينها، پيلهاي سوختي و... جهت توليد برق مورد استفاده قرار مي‌دهند. در كشورمان ايران نيز تحقيقات گسترده‎اي در زمينه كاربرد بيوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بيوگاز چشم انداز بسيار روشني را در آينده براي بخش انرژي كشور ترسيم مي‎نمايد. شکل ‏0 1-1- پراکندگي گاز متان در اتمسفر و آلودگي هاي زيست محيطي آن ايران سرزمين اعجاز انرژيها است، از يك سو داراي منابع گسترده سوختهاي فسيلي و تجديد ناپذير نظير نفت وگاز است، از سوي ديگر داراي پتانسيل فراواني در زمينه انرژيهاي تجديد پذير و نو مانند انرژي خورشيدي، زمين گرمايي، باد، هيدروژن و زيست توده است. استفاده از زيست توده به عنوان يك منبع انرژي نه تنها به دلايل اقتصادي بلكه به دليل توسعه پايدار و زيست محيطي جذاب بوده و از طرفي آن را عامل تسريع در رسيدن به توسعه پايدار ميدانند. سيستم¬هايي كه زيست توده را به انرژي قابل مصرف تبديل ميكنند، ميتوانند در ظرفيت¬هاي كوچك به صورت ماژول بكار روند. صنايع كشاورزي، جنگلداري و فضولات دامي از ذخاير اصلي زيست توده هستند كه فرصتهاي اساسي را براي توسعه اقتصادي مناطق روستايي و دور افتاده فراهم ميكند و بعد از انرژي خورشيدي بالاترين پتانسيل انرژي را دارا مي باشد. منابع انرژي زيست توده ميتواند به شكل اصلي انرژي برق و يا حامل¬هاي انرژي چون سوختهاي گازي، جامد و مايع، نياز بخشهاي مختلف در جامعه بشري را تأمين كند كه اين موضوع وجه تمايز مباحث انرژي زيست توده نسبت به ساير انرژيهاي نو مي باشد، از طرفی به اهميت انرژي در پيشرفت ملي مي توان با جديت تأکيد کرد. انرژي کانوني است که پيشرفت و صنعتي شدن هر ملتي را توسعه مي دهد. حقيقت اين است که هر تحريفي در زنجيره ي تأمين انرژي در هر نقطه اي از زمان، نتيجه در دشواري هاي جدي اجتماعي و اقتصادي دارد. اهميت انرژي در تدارک کالاها و خدمات و ارزيابي استانداردهاي زندگي نوع بشر است و نقشی که در صنايع توليدي بازي مي کند حقيقت انکار ناپذيري است. مدارک فزاينده¬اي وجود دارد که سياست هاي انرژي جهاني که استفاده¬ي کارآمد از سوخت هاي فسيلي و انرژي را ارتقا مي دهند به لحاظ محيطي غير مسئولانه و غير مداوم هستند؛ زيرا آن ها باعث فساد جدي محيطي در سطوح محلي، منطقه¬اي و جهاني مي گردند. محدوديت منابع فسيلي و رشد سريع مصرف انرژي در جهان از جمله عواملي است که پژوهشگران را براي دستيابي به منابع جديد و قابل تجديد انرژي ترغيب مي کند. بيوگاز توسط باکتريهاي که موجب تجزيه، پوسيدن و شکسته شدن مواد آلي در شرايط بي هوازي مي‌گردند توليد مي‌شود. به طور کلي جذب بي هوازي شامل شکست کربوهيدرات هاي پيچيده براي ايجاد زيرلايه هاي تخمير پذير است. سپس اين زيرلايه¬ها دستخوش تخمير قرار مي گيرند تا پيروويک اسيد را شکل دهند. در مراحل بعدي، پيروويک اسيد با اسيد استيک واکنش مي دهد تا بيوگاز را شکل دهد. بيوگاز که منبع توده زيستي است، در انتخاب منابع جايگزين انرژي براي افراد روستايي مورد ايده الي است، بدين مفهوم که ارزان است و به لحاظ توليد و منشأ، محلي است. همچنين منبعي از انرژي است که براي چندين مورد سودمند است؛ از جمله گرم کردن، روشن کردن، ايجاد توان الکتريکي با مقياس کوچک و غيره. بيوگاز ترکيب بي رنگي از متان (60 تا 70 درصد)، دي اکسيد کربن (30-20 درصد) و مقداري سولفيد هيدروژن است. از طرفی يکي از بهترين انرژي هاي تجديد پذير و در عين حال فراوان ترين و به صرفه ترين نوع آن بيومس مي باشد. بيومس که شامل 43% کل انرژي هاي تجديدپذیر مي باشد به موادي اطلاق ميگردد که به وسيله گياهان و مشتقات آنها توليد ميشود؛ و شامل گياهان جنگلي و پسماندههاي آنها، گياهاني که به خاطر محتواي انرژيشان در «مزارع انرژي» کاشته ميشوند، و همچنين کود حيواني نيز ميشود. بيومس (biomass) را ميتوان شکلي از انرژي خورشيدي تصور کرد، چون که در واقع اين انرژي در نتيجه فتوسنتز و رشد گياهان حاصل ميشود. بهترين حالت استفاده از اين منبع انرژي، تجزيه و تبديل آن به بيوگاز مي باشد. و همانطور که بيان گرديد به مجموعه گازهاى توليد شده از تجزيه فاضلاب انسانى و صنعتي، پسماندهاي گياهى و فضولات حيوانى كه در نتيجه فقدان اكسيژن و فعاليت باكترى هاى غيرهوازى خصوصاً باكترى هاى متان زا در يك محفظه تخمير توليد مى شود بيوگاز گفته مى شود و محصول جانبي اين هضم و تجزيه، کودي بسيار مقوي مي باشد که حاوي مقدار زيادي يون آمونيم، فسفر و پتاس است که توسط گياه به خوبي جذب ميگردد در حالي که عوامل بيماري زايي که قبل از تجزيه در آن بود حذف شده و تخم علفهاي هرز آن از بين رفته است. دنبال کردن اهداف فوق علاوه بر دست يابي به گاز و کود مناسب، باعث افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه، کنترل بيماريها و جلوگيري از قطع درختان و صدمه به محيط زيست نيز مي شود. با افزايش توليدات کشاورزي انواع مختلف فرآورده¬هاي جانبي کشاورزي، ضايعات و باقيمانده مواد نيز در دسترس قرار مي گيرند اين ضايعات شامل بقاياي مختلف مواد فرآوري شده جانبي، ضايعات دامي و گياهي مي باشند. انبوهي از اين مواد بدون استفاده مي باشند که دفع آنها مشکل بوده و سبب آلودگي محيط زيست مي گردند. در ايـن ميـان توجه به ضايعات توليدات دامي و طيور که حاوي مواد آلي هستند و بخش عمده¬اي از مواد زايد کشاورزي را به خود اختصاص داده اند از اهميت خاصي برخوردار است. از اين مواد مي توان براي توليد کود، کمپوست، توليد گاز و به تبع آن تأمين انرژي استفاده کرد. بازيافت و استفاده مجدد از ضايعات و مواد زائد کشاورزي بخصوص مواد زائد دام پروري و واحدهاي پرورش طيور علاوه بر کاهش هزينه ها، موجب تأمين انرژي مي شود. در برخي مناطق صعب العبور كه امكان استفاده و دسترسي به ساير منابع انرژي وجود ندارد با ايجاد دستگاههاي بيوگاز مي‎توان جوابگوي بسياري از معضلات انرژي مورد نياز منطقه بود؛ در ضمن آنچه كه انرژي بيوگاز را نسبت به ساير انرژيهاي تجديدپذير متمايز مي‎كند جمع ‎آوري و كنترل مواد آلي زائد شهرها و صنايع مي‎باشد كه تأثير بسزايي در حفاظت محيط زيست داشته و از ورود گازهاي گلخانه‎اي زياد به اتمسفر زمين جلوكيري مي‎نمايد. در برنامه‎ها و سياستهاي بين المللي نقش مهمي به منابع تجديد پذير انرژي محول گرديده است؛ اما سازگار نمودن اين منابع با سيستم فعلي مصرف انرژي جهاني هنوز با مشكلاتي همراه است كه بررسي و حل آنها حجم وسيعي از تحقيقات علمي جهان را در دهه‎هاي اخير به خود اختصاص داده است. متأسفانه شرايط اقتصادي و توسعه تدريجي كاربرد اين انرژيها و استفاده از منابع فسيلي ارزان مانع رشد چشمگير اين نوع انرژيها گرديده است. در سال 1997 ميلادي كنوانسيون تغييرات آب و هوايي با هدف تثبيت غلظت گازهاي گلخانه‌اي در اتمسفر پروتكل كيوتو را مطرح نمود كه به ‌موجب اين پروتكل كشورهاي صنعتي ملزم به كاهش انتشار گازهاي گلخانه‌اي شده‎اند و هدف اصلي از اين كنوانسيون دستيابي به تثبيت غلظت گازهاي گلخانه‌اي در اتمسفر تا سطحي است كه مانع تداخل خطرناك فعاليتهاي بشري با سيستم آب و هوايي گردد و چنين سطحي در يك چارچوب زماني مناسب قابل انجام خواهد بود تا اكوسيستم¬ها بطور طبيعي خود را با تغيير آب و هوايي‌ تطبيق دهند و اطمينان حاصل ‌شود كه امنيت‌ غذايي تهديد نمي‌شود و توسعة ‌اقتصادي بطور پايدار ايجاد مي‌گردد؛ از ديگر سوي مجموعه انرژيهاي تجديدپذير روز به روز سهم بيشتري در سيستم تأمين انرژي جهان بعهده مي‌گيرند. عمده‎ترين چالش فراوري انرژيهاي تجديدپذير، مسائل اقتصادي آنهاست. در حال حاضر هزينه توليد اين انرژيها معمولاً بيشتر از ساير انواع انرژي است؛ با اين حال اين هزينه در طول سالهاي اخير بدليل پيشرفت فناوري بشدت كاهش يافته و در صورت ادامه اين روند، آهنگ رشد توليد انرژيهاي تجديدپذير از سرعت بيشتري برخوردار خواهد بود. در این راستا تحقیقات زیادی از گذشته انجام گرفته است از آن جمله: در اوايل قرن کنوني شخصي بنام ليوکرويي مطالعاتي در زمينه تکنولوژي توليد گاز متان انجام داد. هورتون در سال 1980 در مقاله¬اي اعلام کرد که تأثير متقابل پارامترهاي عملي و نتايج آنها، مثلاً براي کنترل آلودگي در دماي 35 درجه سانتيگراد عملي و ميزان گاز توليدي را بررسي کرد. لاسک در سال 1991 بر روي يک هاضم از نوع لاگون پوشش دار در محدوده سايکروفيليک (محدوده سرما دوست) و يک هاضم در محدوده مزوفيليک (محدوده بينابين) آزمايشاتي را انجام داد و به اين نتيجه رسيد که کيفيت گاز به دست آم