بخش عمده انرژي مورد نياز جهان از طريق منابع نفتي، زغال سنگ و گاز طبيعي تأمين می شود. صرفنظر از انرژي هستهاي و برق آبي تمامي اين منابع محدود بوده و با نرخ مصرف کنوني در يک زمان کوتاه مدت به پايان خواهند رسيد. كاهش شديد منابع سوختهاي فسيلي، صنعتي شدن اكثر كشورها ،وابستگي آنها به انرژي و در نتيجه افزايش قيمت جهاني سوخت از يك طرف موجب بحران انرژي شده، و از طرف ديگر افزايش مصرف سوخت و عدم دقت در نحوة مصرف آن باعث ايجاد بحران زيست محيطي در سطح جهان شده كه سبب شده تا محققان براي رهايي از اين دو بحران، همواره به دنبال منابع جديدي از انرژي باشند. منابعي به عنوان انرژي جايگزين ميتوانند مطرح شوند كه كم قيمت و در دسترس باشند (عدم وابستگي به منطقة جغرافيايي) و هم دوستدار محيط زيس ، از آن جمله مي توان به سوخت هاي زيستي (Biofuels) به عنوان يک پيشنهاد اشاره كرد.
معرفي انواع سوخت هاي زيستي
- سوخت هاي زيستي متداول (نسل اول)
سوخت هاي زيستي نسل اول سوخت هايي هستند كه امروزه به ميزان قابل توجهي در بازار موجود مي باشند. انواع سوخت هاي زيستي نسل اول شامل اتانول از نيشكر، اتانول از نشاسته ذرت ، بيوديزل از روغن هاي گياهي و بيو گاز هستند. انواع اين سوخت ها شامل موارد زير مي باشد:
- اتانول حاصل از قند و نشاسته(Sugerand Starch-based Ethanol)
- بيوديزل (Conventional Biodiesel)
- گاز زيستي(Biogas)
- سوخت هاي زيستي پيشرفته يا سوخت زيستي نسل دوم
با افزايش انتقادات از قابليت پايداري سوخت هاي زيستي نسل اول، توجه‌ها به سوي پتانسيلي كه سوخت هاي زيستي نسل دوم ناميده مي‌شود، معطوف شد. توليد سوخت هاي زيستي نسل دوم، بر پايه انتخاب مواد اوليه و تكنيك هاي كشاورزي، پتانسيلي را براي تامين مزايايي مانند مصرف ضايعات و استفاده از زمين‌هاي باير فراهم مي‌كند.انواع سوخت هاي زيستي نسل دوم شامل موارد زير مي باشد:
- اتانول حاصل از مواد سلولزي(Cellulosic Ethanol)
- گاز سنتزي سوختي(Bio-synthetic gas)
- بيوديزل پيشرفته(Advanced Biodiesel)
سوخت بيو ديزل پيشرفته شامل موارد زير است :
- روغن هاي گياهي عمل آوري شده با هيدروژن (Hydrotreated vegetable oil(HVO))
- تبديل بيو ماس مايع به بيو ديزل (Biomass-to-Liquid(BTL))
- سوخت هاي زيستي حاصل از جلبك يا سوخت هاي زيستي نسل سوم
سوخت جلبک یا زیست سوخت نسل سوم گونه‌اي سوخت زيستي است که از جلبك بدست می آید. جلبک‌ها در هنگام فتوسنتز، گاز کربن دی اکسید كربن و نور خورشید را دریافت کرده و آن را به اکسیژن و زیست توده تبدیل می‌کنند. توسعه كشت جلبك به دهه 1950 بازمي گردد كه با هدف استفاده در صنايع غذايي ودارويي صورت گرفت.
- سوخت های زیستی نسل چهارم
نسل چهارم سوخت های زیستی نه تنها در جهت تولید انرژی پایدار است بلکه روشی برای جذب دی اکسید کربن نیز می باشد. مواد زیست توده که در حال رشد هستند؛ دی اکسید کربن را جذب کرده و با استفاده از همان روش سوخت های زیستی نسل دوم را به سوخت تبدیل می کنند.
- دلایل رویکرد کشورهای صنعتی و در حال توسعه به استفاده از سوخت های زیستی:
- امنيت انرژي
- نگرانی های زیست محیطی
- درآمد حاصل از تبادلات خارجي
- مباحث اجتماعي- اقتصادي مربوط به بخش کشاورزی
تا سال 2050 ، سوخت هاي زيستي خواهند توانست 27 ٪ از کل سوخت بخش حمل و نقل را تامين نموده و جايگزين سوخت هايي نظير ديزل ، نفت سفيد و سوخت جت گردند. استفاده از مقدار سوخت زيستي مي تواند از انتشار سالانه 2.1 گيگا تن گاز CO2 جلوگيري نمايد. جهت دستيابي به اين چشم انداز مي بايست فناوري هاي رايج مورد استفاده در توليد سوخت هاي زيستي به منظور بهبود راندمان تبديل وهزينه توليد مورد بررسي قرار گرفته و سرمايه گذاري لازم جهت پژوهش و توسعه در خصوص تكنولوژي هاي جديد توليد سوخت هاي زيستي در مقياس تجاري انجام شود.
سهم سوخت هاي زيستي در كاهش آلاينده هاي بخش حمل ونقل
|
طی ده سال اخیر تولید سوخت های زیستی به شکل قابل توجه ای افزایش یافته، به طوری که بین سال های 2004 تا 2016 تولید اتانول از 28.5 میلیارد لیتر به 98.3 میلیارد لیتر و بایودیزل از 2.4 به 30.1 میلیارد لیتر افزایش یافته است.
|
مروری بر وضعیت بایوفیول در جهان- تقاضا
مصرف سوخت های زیستی از 1.9 میلیون بشکه معادل نفتی در روز در سال 2014 تا سال 2040 به 3.9میلیون تن معادل نفت خام افزایش خواهد یافت. در حال حاضر سوخت زیستی 3درصد کل تقاضای انرژی را در بخش حمل و نقل پوشش می دهد که پیش بینی می شود در سال 2040 این میزان 5 درصد افزایش یابد.
ایالات متحده آمریکا، برزیل و اتحادیه اروپا تقریبا 86 درصد تقاضای سوخت های زیستی جهان را در سال 2013 به خود اختصاص داده اند. پیش بینی می شود در آمریکا و اتحادیه اروپا در طول همین بازه زمانی سهم سوخت های زیستی در حمل و نقل جاده ای از 5 درصد به 14 درصد افزایش یابد. در سال 2013 در برزیل سهم سوخت های زیستی در حمل و نقل جاده ای 20 درصد بوده که این رقم تا سال 2040 به 31 درصدخواهد رسید. کشور برزیل در سهم انرژی های تجدیدپذیر در میان سایر کشورها پیشگام است. جدول زیر مصرف اتانول و بایودیزل در بخش حمل و نقل جاده ای را به تفکیک کشورها نشان می دهد.
مصرف اتانول و بایودیزل در حمل و نقل جاده ای به تفکیک کشورها (میلیون بشکه معادل نفت خام)
منبع:IEA,World energy outlook,2015
براساس آمار دبیرخانه اوپک در سال 2014، حدود 92.1 درصد سوخت بخش حمل و نقل از نفت خام بدست آمده، در حالی که سوختهای زیستی در همان سال تنها 2.7 درصد سوخت این بخش را به خود اختصاص داده است.
در حال حاضر آمريكا بزرگترين توليدكننده سوختهاي زيستي بوده و برزيل و اتحاديه اروپا در رده‌هاي بعدي قرار دارند. توليد اتانول از ذرت در آمريكا و توليد آن از نيشكر در برزيل بيشترين سهم توليد سوخت هاي زيستي را به خود اختصاص داده در حاليكه در اروپا عمده ترين توليدكنندگان اتانول سوئد و اسپانيا و بزرگترين توليدكنندگان بيوديزل از دانه هاي روغني (كانولا و آفتابگردان) فرانسه و آلمان، مي باشند.
- تولید
براساس آمار منتشره در بولتن آماری بی پی (BP) در سال 2015 میزان تولید سوختهای زیستی در دنیا حدود 75 میلیون تن معادل نفت خام بوده که از این میزان حدود 31 میلیون تن معادل نفت خام در ایالات متحده تولید شده است. جدول زیر رتبه بندی کشورها در تولید سوخت های زیستی در سال 2017 را نشان می دهد:
کشورهای عمده تولید کننده سوخت های زیستی(منبع: بولتن آماری بی پی(2017)
- وضعیت سوخت های زیستی در ایران
توسعه سوخت های زیستی کشور تاکنون بیشتر در مرحله تحقیق و توسعه و بهره برداری های پایلوت و در مقیاس آزمایشگاهی متمرکز شده؛ عوامل مختلفی در عدم ایجاد بازار تقاضا و مصرف این نوع سوخت در کشور موثر بوده اند و به همین دلیل در سطوح عالی سیاستگذاری، سیاست های حمایت از توسعه و مصرف این سوخت در اولویت قرار نگرفته است. چالش های توسعه و بکارگیری فناوری های تولید و مصرف سوخت زیستی در ایران را می توان از چند نظر به شرح زیر بررسی کرد:
چالش اول- میزان تاثیر سوخت زیستی در ایجاد هوای پاک
منابع مختلفی در انتشار آلاینده های هوا نقش دارند که از جمله آنها می توان به کارخانجات، صنایع، نیروگا ه ها، سیستم های حمل و نقل و کیفیت سوخت مصرفی اشاره کرد. هرچند برخی از گزارش های سازمان محیط زیست وابستگی بیش از حد حمل و نقل شهری به خودروهای سواری و سن بالای خودروهای در حال تردد و استهلاک آنها را از عوامل مهم ایجاد و انتشار آلودگی هوا معرفی می کند، اما میزان تاثیر راهکارهای اجرایی از قبیل بهره گیری از تکنولوژی های جدید در موتور خودرو، تغییر نوع سوخت و استفاده از سوخت های گازی، استانداردهای یورو و بهبود کیفیت سوخت نیز بر کاهش آلاینده ها روشن نیست از همین رو اگرچه از نظر علمی ثابت شده است که افزودن بیواتانول و بیودیزل به سوخت بنزین می تواند کیفیت احتراق را بهتر سازد اما میزان تاثیر این راهکار و هزینه های اقتصادی آن در مقیاس بالا نسبت به دیگر راهکارهای موجود می بایست مطالعه، تحقیق و ارزیابی شود.
چالش دوم-تامین خوراک اولیه
بر اساس داده های بانک جهانی، 28 درصد از کل زمین های کشور ایران شامل زمین های کشاورزی و 7 درصد پوشش جنگلی می باشد؛ این در حالی است که در سال های اخیر، به دلیل خشکسالی و کم آبی از سطح زمین های قابل کشت کاسته شده است. علاوه بر این پوشش جنگلی کشور نیز در معرض آسیب بوده و سازمان خواروبار و کشاورزی ملل متحد یا فائو در گزارش های خود نسبت به وضعیت بحرانی جنگل های بلوط و شمشاد هشدار داده است. این امر نشان می دهد برای توسعه محصولات زیست فناورانه که منابع اولیه آن متکی بر ذخایر طبیعی کشاورزی یا جنگلی است باید از یک سو قیمت تمام شده محصول و از سوی دیگر اهمیت ذخایر موجود در کشور را جهت تامین نیازهای دیگری مثل غذا، حفاظت از محیط زیست و حفظ تنوع زیستی مد نظر قرار داد.
چالش سوم-قیمت نهایی محصول
به گفته متخصصان،قیمت نهایی تولید هر لیتر بیواتانول و بیودیزل بین سه تا چهار هزار تومان تخمین زده می شود(فصلنامه تخصصی علمی-ترویجی فرآیند نو شماره 53-سال 1395) این در حالی است که در حال حاضر قیمت فروش بنزین و گازوئیل در ایران به ترتیب 1000 و 300 تومان است. از سویی دیگر با توجه به پایین بودن نرخ دستمزدها در کشور نه تنها در برابر افزایش قیمت سوخت معمولی همیشه مقاومت هایی وجود داشته است، بلکه تمایل اکثریت مردم به استفاده از سوخت های جایگزین و گران تر از جمله سوخت زیستی کمتر نیز می شود. لذا، دولت در صورت سیاستگذاری به منظور تولید سوخت های زیستی باید سیاست های انگیزشی برای مصرف آن ایجاد کند و یا برای کاهش قیمت فروش، اعتباراتی را مازاد بر یارانه پیش بینی شده برای تامین سوخت در بودجه های سالانه خود منظور کند.
- استراتژی های پیشنهادی برای توسعه سوخت زیستی در کشور
- تحقیق و پژوهش در حوزه ی سوخت های زیستی، همکاری با مراکز و نهادهای فعال در این حوزه و ارائه راهکارهای تحقق چشم اندازهای کلان در کشور.
- ایجاد ارتباطات علمی و پژوهشی با هدف انجام فعالیت های تحقیقاتی و آموزشی با محققان و متخصصانی که در حوزه علوم و فناوری مرتبط با سوخت های زیستی سرو کار دارند.
- حمایت و تشویق بخش خصوصی جهت فعالیت در زمینه سوخت های زیستی در قالب اختیارات و رسالت شرکت بهینه سازی مصرف سوخت.
- فرهنگ سازی و ایجاد بستر مناسب جهت بهره مندی از فناوری های به روز در حوزه سوخت های زیستی و ارتقای حفظ محیط زیست و کاهش مصرف انرژی در کشور.
- ترغیب و تشویق محققان، پژوهشگران و فعالان در عرصه سوخت های زیستی با رویکرد کاهش مصرف سوخت.
امین حبیبی
کارشناس ارشد امور بهبود و توسعه سوخت های نوین