زیست توده

سوخت‌های گیاهی به دست آمده از پسماندهای جنگلی و محصولات کشاورزی جهان، به نوعی بزرگترین منبع ذخیره‌ی انرژی خورشیدی به شمار می‌آید، و می‌تواند سالانه به اندازه‌ی ۷۰ میلیارد تن نفت خام، انرژی در دسترس بشر قرار دهد. این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است.
نکته‌ی مهم در به ‌کار‌گیری این منبع، آن است که حاصل از سوخت‌های گیاهی دوباره توسط گیاهان تازه جذب و مصرف خواهد شد، و هیچ اثری در پدیده‌ی گلخانه‌ای و گرم‌شدن زمین نخواهد داشت.
گفتیم بیومس نوعی انرژی خورشیدی است، زیرا گیاهان انرژی خورشید را جذب می‌کنند و عمل فتوسنتز را انجام می‌دهند. انرژی شیمیایی موجود در گیاهان به وسیله‌ی انسان‌ها و حیواناتی که آنها را می‌خورند جذب می‌شود.
بیومس یک منبع انرژی تجدید پذیر است زیرا همیشه می‌توانیم درختان و گیاهان را پرورش دهیم و همیشه زمین کشاورزی برای این کار وجود دارد. نمونه‌هایی از سوخت‌های بیومس چوب، ذرت، کود و بعضی زباله هستند. انرژی شیمیایی موجود در سوخت‌های بیومس، هنگام سوختن به صورت گرما آزاد می‌شود و می‌تواند به عنوان گرم‌کننده‌ی ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. همچنین چوب‌ها و یا بعضی از زباله‌ها می‌توانند سوزانده شوند تا بخار آّب تولید شود و از آن برای تولید الکتریسیته استفاده شود. 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.
امروزه بیومس ها ۳ درصد از انرژی مورد استفاده در ایالات متحده‌ی آمریکا را تأمین می‌کنند. مردم آمریکا سعی می‌کنند که استفاده از سوخت‌های بیومس را افزایش داده و استفاده از سوخت‌های فسیلی را کم کنند. استفاده از سوخت‌های بیومس به عنوان انرژی، ضایعات را کاهش داده و موجب حمایت از کشاورزان و محصولات آنها می‌شود.

تاریخچه زیست توده در جهان :
• کشف و مهار آتش و استفاده از حرارت حاصل از سوزاندن چوب و خار و خاشاک
• خروج گاز و اشتعال ناقص آن ناشی از دفن زباله در طبقات زیرین زمین توسط پیلی¬نی روسی
• اعلام وان هلمونت در سال ۱۶۳۰ در خصوص شناسائی و اشتعال گاز دفنگاه
• کشف ماهیت گاز مرداب (متان- بیوگاز) در سال ۱۶۶۷ دانشمندی به نام شرلی
• شناسائی گاز متان به عنوان ترکیب اصلی بیوگاز از مواد تخمیر شده توسط ولتا و در سال ۱۷۷۶
• شروع تحقیقات عمده در زمینة تخمیر بیهوازی و کاربرد آن به وسیله شخصی به نام دیوی در سال ۱۸۰۸
• در سال ۱۸۸۴ فردی به نام گاین طرحی را به اجراء در آورد که به وسیله بیوگاز حاصل از انرژی زیست-توده روشنائی خیابانهای شهر پاریس را تأمین نمود.

تاریخچه زیست توده در ایران :
• 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 نیاز آباد 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 استفاده های سنتی از این منبع ، مطابق سرشماری سال ۱۳۷۵ ، ۱۰ درصد خانوارهای روستایی برای گرمایش منازل خود و ۵ درصد خانوارهای روستایی برای پخت و پز عمدتا از چوب و فضولات دامی استفاده می کرده اند.
• در سال ۱۳۵۹ دو واحد کوچک آزمایشی در دانشگاه بوعلی سینا همدان احداث گردید که با فضولات کشتارگاه و کود گاوی تغذیه می گردید.
• 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 می باشد.

 تقسیم انواع منابع انرژی زیست توده : 

پسماند های 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 می باشند. فرآیندهای تبدیل و تولید مواد و انرژی از زباله در دنیا توسعه یافته و پروژه های زیادی در زمینه تولید انرژی (برق – حرارت) از زباله در دنیا مورد بهره برداری قرار گرفته اند.

انواع دوریزها و پسماند های جامد:

• مواد زائد شهری : به مواد ناشی از فعالیتهای که در محیط سکونت انسان تولید شده و بصورت جامد دور ریختنی تلقی میشود.
• مواد زائد صنعتی : مواد ناشی از فعالیت‌های صنعتی.
• مواد زائد خطرناک : مواد زائدی که برای انسانها یا جانوران یا گیاهان خطر آفرین باشد.

 دوریزهای خطرناک نیز معمولاً به گروههای زیر تقسیم می شوند :  

1. مواد رادیواکتیو                     
2. ترکیبات شیمیایی   
3. مواد زاید بیولوژیکی                
4. مواد زاید قابل اشتعال
5. مواد منفجره                                        

دورریزهای جامد شهری را می توان به مواد ذیل طبقه بندی نمود :

 فاضلاب‌های شهری:    

سالانه میلیونها تن لجن در فرآیند تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های شهرها و صنایع مختلف تولید می گردد که دارای پتانسیل مناسبی برای تولید انرژی می باشد. در حالیکه دفع و دفن این لجن‌ها از معضلات اساسی تصفیه خانه ها بوده و هزینه های گزافی در این زمینه صرف می‌گردد. با بهره گیری از فناوری‌های مناسب میتوان ضمن حل معضل این پسماندهای آلی به تولید انرژی پاک اقدام نمود.

زائدات کشاورزی و جنگلی: 

چوب یا همان سوخت‌های چوبی اصطلاحی است، شامل انواع سوختهای حاصل از جنگل کاری، ضایعات حاصل از بهره برداری منابع جنگلی، ضایعات حاصل از صنایع تبدیلی چوب، صنایع چوب و کاغذ و تأسیسات پردازشی مجاور مناطق جنگلی که میتواند به عنوان یک ماده اولیه جهت احداث نیروگاه برای تأمین انرژی همان صنایع یا صنایع دیگر مورد استفاده قرار گیرد. زائدات کشاورزی نیز مواد سرشار از انرژی بوده که ارزش غذایی برای انسان ندارند. سالانه میزان زیادی از زائدات کشاورزی نظیر کاه و کلش غلات، شاخه و برگ انواع گیاهان و محصولات باغی در مراحل مختلف کشاورزی تولید می گردد که می تواند در فرایند تولید انرژی مورد استفاده قرار بگیرد.

  دسته بندی زائدات کشاورزی و جنگلی  

 فضولات حیوانی:  

فضولات حاصل از دام و طیور سرشار از مواد آلی بوده و در فرآیند تولید انرژی می تواند به عنوان یک ماده اولیه مناسب در نیروگاه‌های زیست توده مورد استفاده قرار گیرند.      

پسماندهای صنایع غذایی و کشاورزی:

در فرآیندهای تولید و تبدیل در صنایع غذایی و کشاورزی سالانه مقدار زیادی پسماندهای آلی جامد و مایع تولید می گردد که میتواند ماده اولیه مناسبی برای نیروگاه‌های زیست توده باشد. انرژی حاصل از این پسماندها میتواند در همان صنایع و یا صنایع دیگر مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از این ضایعات در فرآیند تولید انرژی واحداث نیروگاه‌های زیست توده می‌تواند در راستای توسعه پایدار در صنعت کشاورزی مد نظر قرار گیرد.       

محصولات انرژی زا: 

 در حال حاضر با توجه به اقتصادی بودن تولید انرژی و نیز برق از درختان در اروپا و آمریکای شمالی، کشاورزان بخش هایی از زمین‌های کشاورزی خود را به کشت درختان سریع‌الرشد و انرژی زا اختصاص می دهند. از انواع مختلف محصولات انرژی زا میتوان به کشت درختان سریع الرشد نظیر اکالیپتوس،‌کشت محصولات کشاورزی (گیاهان) انرژی زا (مثل سورگوم و نیشکر)، کشت گیاهان روغنی با محتوی انرژی بالا مثل سویا و شلغم 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 ظرفیت های خالی و زمین‌های غیر قابل استفاده در بخش کشاورزی به این امر همراه باشد.

 ضرورت و مزایای استفاده از انرژی زیست توده : 

• رفع مشکلات زیست محیطی حاصل از رهاسازی منابع زیست توده در طبیعت(آلودگی آب، خاک، هوا و بو و …)
• کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بویژه متان در جو- بیش از ۵۰% متان منتشره از این منابع می‌باشد.
• امکان تولید انرژی در محل مصرف(کاهش تلفات شبکه)
• امکان تحویل انرژی پاک به شکل جامد، مایع و گاز
• امکان تحویل انرژی به فرم برق، حرارت و سوخت خودروها و یا خوراک واحدهای پتروشیمی
• ایجاد ارزش افزوده و اشتغال مولد قابل توجه
• تولید سالانه ۲۵ میلیون تن زباله شهری و صنعتی، بیش از ۵ میلیارد مترمکعب فاضلاب‌های شهری و صنعتی، بیش از ۴۰۰میلیون تن زائدات و ضایعات کشاورزی- جنگلی و دامی
• کمک به ارتقای بهداشت عمومی
• تولید انرژی با قابلیت دسترسی بالا  

استفاده از زیست توده بعنوان یک منبع انرژی نه تنها به دلایل اقتصادی بلکه به دلیل توسعه اقتصادی و زیست محیطی نیز جذاب است و از طرفی آنرا عامل تسریع در رسیدن به توسعه پایدار می‌دانند. سیستم‌هایی که زیست توده را به انرژی قابل مصرف تبدیل می‌کنند، می‌توانند در ظرفیت‌های کوچک به صورت ماژول و ظرفیت های متوسط و بالا به کار روند. صنایع کشاورزی و جنگلداری از ذخایر اصلی زیست توده هستند که فرصت‌های اساسی را برای توسعه اقتصادی مناطق روستایی و دورافتاده فراهم می‌کند. میزان نشر مواد آلاینده ناشی از احتراق زیست توده، معمولاً کمتر از سوخت‌های فسیلی است. بعلاوه استفاده و بهره برداری تجاری از زیست توده می‌تواند مشکلات مربوط به انهدام ضایعات و زباله در سایر صنایع از جمله جنگلداری و تولیدات چوب، فرآوری مواد غذایی و بخصوص ضایعات جامد شهری در مراکز شهری را حذف و یا کاهش دهد.