آیا سوخت های زیستی راه حل همه مشکلات ما را در خود دارند؟
تاريخ ارسال خبر : 17 مارس 2012 | ساعت 17:26 | کد خبر: 9175 | sv47 | چاپ این مطلب

 

از سال ۲۰۲۰ میلادی و آغاز کاهش حجم تولید ذخایر متعارف نفت ، استفاده از منابع سوخت مایع جایگزین،اهمیت فوق العاده ای خواهد یافت. اگرچه در گزارش سال ۲۰۰۵ موسسه هرش ، نگاه بدبینانه ای نسبت به منابع جایگزین انرژی وجود داشت و نویسندگان آن گزارش نگران آثار پایان نفت بودند . اما تنها با گذشت چندسال ، بسیاری از فرضیه ها و پیش بینی های پیشین درمورد سوخت های فسیلی ، بی اعتبار شده اند. اما در مورد سوخت های زیستی چطور؟ و این منبع جدید تا چه حد می تواند مشکلات فراروی ما را حل کند ؟

 

در ادامه با محاسبات ریاضی ابعاد مختلف این موضوع مورد بررسی قرار می گیرد.

 

 

دامنه فعالیت های فتوسنتز:

 

با محاسبه و جمع نمودن همه فعالیت های فتوسنتز بر روی کره زمین به عددی معادل ۸۰ تریلیون وات می رسیم.هرچند اعدادی در دامنه ۴۰ تا ۱۴۰ تریلیون وات نیز مطرح شده اند. نیمی از این عدد به پلانکتون های اعماق اقیانوس ها (و چرخه زنجیره غذایی ماهی ها) اختصاص دارد.بقیه این عدد به موجودات روی زمین نظیر میکروب ها ، گیاهان و انگل ها اختصاص دارد. اگر این عدد را با انرژی مصرفی انسان ها که حدود ۱۳ تریلیون وات است ، مقایسه کنیم به این نتیجه می رسیم که این عدد برای تامین همه انرژی مورد نیاز انسان ها کافیست. همچنین با توجه به میانگین مصرف روزانه ۲۰۰۰ کیلوکالری برای هر انسان و وجود هفت میلیارد انسان بر روی این کره خاکی ، می توان دریافت که کل فعالیت های متابولیک انسان ها حدود ۵۰۰ گیگا وات است.

 

لذا چند نکته باید مورد توجه قرار گیرد:

 

اول اینکه دامنه قدرت صنعتی انسان ها با حجم فتوسنتز قابل مقایسه است.

 

نکته دوم اینست که اگر همه فعالیت های انسانی را در نظر بگیرید در خواهید یافت که این عدد تنها ۰٫۶ درصد از کلیه فعالیت های بیولوژیکی کره زمین است. و این عدد نشان می دهد که ما انسان ها با وجود این سهم اندک تا چه حد برای سلطه بر زمین ، مشتاقیم.

 

و نکته آخر اینکه این اعداد نشان می دهند که فعالیت های صنعتی ما تا چه حد در افزایش قدرت ما سهیم بوده اند.

 

ما انسان ها با وجود داشتن عضلاتی قدرتمند تقریبا همه نیازهایمان را با استفاده از سوخت های فسیلی برطرف می کنیم .بله ؛ شما هم یک بار دیگر و با دقتی بیشتر به بازوهای قدرتمند خود نگاه کنید!

 

پس اولین گام ما ، توجه به این نکته است که چگونه فعالیت های مبتنی بر مصرف سوخت های فسیلی خود را به  فعالیت هایی بر مبنای بهره گیری از سوخت های زیستی تجدید پذیر تبدیل نماییم. هرچند بسیاری معتقدند که این کار به معنای استثمار بخش زیادی از فعالیت های زیستی روی داده بر روی زمین برای تامین اهداف مصرفی ماست. صرف نظر از انرژی زیاد مورد نیاز جهت برداشت محصولات کشاورزی در سال های متوالی ، ما با رویکرد بهره گیری از سوخت های زیستی به سوی سوق دادن همه اکوسیستم فعال بر روی کره خاکی به سوی تامین نیازهای فردی خویش در حال حرکتیم. و به خاطر داشته باشیم که دستیابی به رویای  ۵ برابر شدن رشد پایدار تولید تنها با استفاده از محصولات زیستی، قابل دسترس نخواهد بود.

 

کارایی فرآیند فتوسنتز :

 

در مقیاس جهانی ، می توان گفت که حدود ۷۰ درصد نور تابیده شده خورشید به سوی کره زمین ، جذب می شود.البته ۳۰ درصد آن بوسیله ابرها ، اتمسفر و سطح زمین ، بازتاب داده می شود. اگر مقدار جذب شده این انرژی خورشیدی را با احتساب جذب ۵۰ درصدی توسط کره خاکی در هر متر مربع ۱۳۷۰ وات در نظر بگیریم ، کل سیاره ما در حدود ۱۰۰ هزار تریلیون وات از انرژی خورشیدی را جذب می کند. لذا در مجموع کارایی چرخه فتوسنتز عدد بسیار ناچیز ۰٫۱ درصد خواهد بود.

 

اما نباید فراموش کرد که این چرخه علاوه بر نور خورشید به مواد معدنی و آب هم نیازمند است. رشد خارق العاده پلانکتون های موجود در اقیانوس ها در سال های اخیر نیز بدلیل پسماندهای کودهای شیمیایی سرشار از نیتروژنی است که ما روانه آب های آزاد می نماییم.

 

در سایه رشد انقلابی کاشت ذرت در بسیاری از نقاط دنیا برای تولید اتانول ما مجبور شده ایم که همه ساله مقدار بیشتری از کودهای شیمیایی ساخته شده از سوخت های فسیلی را استفاده کنیم که این کار در چرخه های زیستی به بر هم زدن تعادل زیستی پلانکتون ها منجر شده است.

 

در سال ۲۰۱۱ میلادی ، تقریبا ۷ میلیون تن ذرت در ایالت آنتاریوی آمریکا برداشت شدکه پیش بینی می شود ۳۰ درصد آن برای تولید سوخت گیاهی اتانول مصرف شده باشد.

 

بیایید برای لحظاتی مناقشه های دامنه دار موجود در رسانه ها در مورد تقابل سوخت در برابر غذا را فراموش کنیم و در نظر بگیریم که اختصاص یک سوم ذرت برداشت شده در ایالت آنتاریو به تولید سوخت های زیستی ، تاثیری بر قیمت جهانی ذرت و همچنین توانایی ما در تامین مواد غذایی سایر کشورهای دنیا ندارد.

 

پس به جای موضوعات مطرح شده در بالا ، در نظر بگیرید که ذرت بخشی از راهبرد کاستن از مقدار گازهای گلخانه ای است که ارزش اقتصادی برگشت داده شده مصرف آن در این بخش ، بهینه و قابل قبول است. با این دیدگاه ، آیا تولید سوخت های زیستی بهترین روش استفاده از یک منبع تجدید پذیر اما با محدودیت زمین زیرکشت رفته ، نخواهد بود ؟

 

علاوه بر این ذرت ، پس از تبدیل شدن به اتانول و مصرف در موتور خودروهای ما هیچ نقشی در کاستن از وابستگی ما به سوخت های فسیلی نداشته است. هم اینک ذرت در ساخت بسیاری از مواد شیمیایی سبز به کار می رود که در کنار مجموعه ای گسترده از محصولاتی قرار دارند که از مواد شیمیایی نفتی تولید می گردند.

 

به عنوان مثال در کارخانه بورلینگتون ایالت آنتاریو ، از ذرت برای تولید پلیمرهای زیستی مختلفی بهره برده می شود. این مواد می تواند به عنوان جایگزین موادی مشابه و مشتق شده از نفت مورد استفاده قرار گیرد که برای پوشش های بسته بندی ، تولید فرش و موکت ، چسب و … به کار می رود.

 

جان ون لیووان ؛ مدیرعامل این شرکت معتقد است که در خطوط تولید شرکت بورلینگتون از هر پیمانه ذرت، حدود ۳۵ دلار محصول تولید می شود. اما تولید اتانول از این مقدار ذرت تنها ۱۰ دلار درآمد خواهد داشت. از سوی دیگر ،تنها در ۱۰ مجتمع بزرگ تولید اتانول (بدون در نظر گرفتن ۲۰۰ کارخانه مشابه ساخته شده در آمریکای شمالی) در صورت فرآوری کامل ذرت، می توانند همه نشاسته مورد نیاز در بازار جهانی پلیمرها را تامین کنند.

 

علاوه براین ، فراموش نکنیم که ۶۶ درصد ذرت های مصرفی در بخش تولید محصولات زیستی برای تولید اتانول مصرف می شود و سهم پلیمر و مواد شیمیایی ارگانیک به ترتیب ۲ و ۱۲ درصد است. لذا در حوزه محصولات شیمیایی سبز ، کانادا یک سیاست ایستا را دنبال می کند.

 

اما همه انتقادات به چگونگی مصرف ذرت باز نمی گردد ، چرا که بسیاری از دولت ها در مورد چگونگی مصرف پسماندهای تولید شده در بخش کشاورزی ،  زباله های ارگانیک شهری ، ضایعات چوب درختان ، زیست توده های جلبکی و گیاهان غیر خوراکی ، هیچ برنامه مشخصی ندارند.

 

آیا چنین شرایطی ایجاب می کند تا تنها با سوزاندن

 

چنین محصولاتی ، انرژی تولید کنیم و یا با تولید سوخت های زیستی ، سوزاندن آنها را تسهیل کنیم؟ و یا راه حل بهتر ، تمرکز بر خرده بازارهای تولید محصولات ارگانیک و سبز با ارزش بالایی است که در کاهش وابستگی ما به سوخت های فسیلی ، موثرند ؟

 

البته این محصولات منتقدانی نیز دارند. آنان معتقدند که در مورد آثار تولید و مصرف چنین محصولاتی مبالغه می شود. و این انرژی ، بر خلاف آنچه ادعا می شود آنقدرها هم سبز نیست. به علاوه آفت کش ها و کودهای شیمیایی و سموم مصرف شده در تولید ذرت به همراه بسیاری دیگر از محصولات مصرف شده در فرآیند تولید این محصول ، منشا نفتی دارند .بدین ترتیب ، این افراد خواهان توجه به همه بخش های زنجیره ارزش چنین محصولاتی  هستند. البته اعطای یارانه های زیاد پرداختی دولت ها به محصولات زیستی هم یکی از موانع رقابتی شدن این بازار به حساب می آید.

 

اما همه این مباحث به معنای کنار گذاشتن سوخت های زیستی نیست. به عنوان مثال، تولید سوخت های تجدید پذیر هواپیماها یکی از بخش های رقابتی و جذاب بازار سوخت های سبز به حساب می آید.

 

 

 

 

 جایگزینی نفت با اتانول در ایالات متحده:

 

اکثر آمریکایی ها ذرت را یک جایگزین ضعیف برای نفت و بنزین مصرفی در کشورشان می دانند. و با وجود چالش های متعدد و فزاینده جهت ذخیره سازی ، توزیع و بحران های سیاسی تامین آن ، آمریکایی ها همچنان به ذخایر نفت آن سوی کره خاکی چشم دوخته اند.

 

آمریکایی ها همه ساله ۷ میلیارد بشکه نفت مصرف می کنند که معادل ۱٫۳ تریلیون وات انرژی است. از سوی دیگر ، اتانول حاصل از ذرت در مراحل مختلف کاشت ، مصرف کودهای شیمیایی ، برداشت و فراوری به اتانول همچنان به کاربرد سوخت های فسیلی نیازمند است. در تعدادی از بررسی ها این چنین نتیجه گیری شده که برآیند نهایی این فرآیند و مصرف و تولید انرژی بدست آمده ، منفی است. در خوش بینانه ترین برآوردها هم نرخ بازگشت انرژی به ازای هر ۰٫۴ واحد مصرفی، ۱٫۴ واحد انرژی بازیافتی است. بنابراین با تقسیم ۰٫۴ بر ۱٫۴ به نرخ کارایی ۳۰ درصدی می رسیم که با توجه به کارایی ۱٫۵ درصدی چرخه فتوسنتز حاصل از نور خورشید و دریافت ۵۰ درصد نور خورشید توسط زمین های کشاورزی در فصول گرم ، به کارایی ۰٫۲ درصدی می رسیم.

 

و بدین ترتیب کاشت ذرت مورد نیاز برای تولید اتانول جهت جایگزینی با سوخت های فسیلی در ایالات متحده به زمینی مربع شکل به ابعاد ۱۴۰۰ کیلومتر نیاز دارد!

 

از سوی دیگر کاشت نیشکر بدلیل کارایی بهتر در مقایسه با ذرت ، با اقبال بیشتری در آمریکای جنوبی روبرو شده که نباید آثار جانبی آن نظیر نابودی جنگل های بارانی استوایی را نادیده گرفت.

 

اما برای درک بهتر امکان پذیری جایگزینی سوخت های زیستی با سوخت های فسیلی ، به یاد داشته باشید که مصرف سالانه نفت در دنیا حدود ۶ تریلیون وات (برابر با ۳۰ میلیارد بشکه نفت) است که این عدد ۱۲ برابر کل مواد غذایی دریافتی انسان ها در هر سال است که عموما به رژیم های گیاهی وابسته می باشد. لذا حداقل با ۱۰ برابر نمودن کل زمین های زیرکشت محصولات کشاورزی ،می توان به سوی حذف کامل استفاده از سوخت های فسیلی گام برداشت.

 

برای توضیح بیشتر باید گفت که کل سطح خاک های کره زمین ما ۱۴۰ میلیون کیلومتر مربع است که ۵۰ میلیون کیلومتر مربع آن به صورت دائمی و ۱۳ میلیون کیلومتر مربع آن به صورت دوره ای قابل کشت است. بنابراین ما برای ده برابر کردن زمین های زیرکشت باید به کدام سیاره پناه ببریم؟

 

کشاورزان در همه دنیا شغل دشواری دارند. صرف نظر از محدودیت در افزایش مساحت زمین های زیر کشت ، جایگزینی سوخت های زیستی با سوخت های فسیلی نیازمند چند برابر شدن تعداد کشاورزان است که در کوتاه مدت نیز این امکان وجود ندارد. سوخت های زیستی بر خلاف انرژی هسته ای ، سلول های خورشیدی ، توربین های بادی و … ، فشار زیادی بر کیفیت خاک های زراعی داشته ، کارایی انرژی آنها پایین بوده و تامین آب مورد نیاز دشواری های زیادی دارد و سرآخر اینکه در دوره های خشکسالی ، حجم نهایی تولید تا حد زیادی با افت روبرو می گردد که اقتصاد ملی را با دشواری های زیادی روبرو می نماید. 

 

و به همین دلیل من از این شرایط با کلمه کمرشکن یاد می کنم. ما با عادت کردن به استفاده از سوخت های فسیلی در زندگی روزمره و تشکیل زندگی های شاهانه ، به سختی می توانیم فردایی متفاوت را تصور کنیم. رویکرد ما به سوی بهره گیری از سوخت های زیستی ، به معنای سال های متمادی کار کردن به صورت واقعی و در یک دنیای واقعی برای برداشت محصول بیشتر در آخر فصل زراعی خواهد بود. در این زندگی نوین ، هیچ چیزی از طبیعت رایگان و بدون زحمت به دست نمی آید و ما همانند اجدادمان که میلیون ها سال به دستان پربرکت زمین چشم دوخته بودند ، زندگی جدیدی را بنیان خواهیم نهاد.

 

 

راهی به سوی آینده :

 

اکثر کارشناسان معتقدند که انرژی خورشیدی به دلیل در دسترس بودن ، اصلی ترین گزینه ما برای جایگزینی با سوخت های فسیلی خواهد بود. و احتمالا تبدیل این انرژی به یک سوخت مایع ، یک دستاورد بزرگ خواهد بود که سرنوشت بازی را تغییر خواهد داد.

 

به هرحال سوخت های زیستی بخشی از راه حل و نه همه آن هستند. هم اینک نیز عده ای  بر تبدیل زغال سنگ به سوخت مایع و یا تولید جی. تی.ال از طریق تبدیل گاز طبیعی به سوخت مایع، اصرار می کنند. هرچند دیر یا زود این راه حل ها هم به سرنوشت قریب الوقوع سوخت های فسیلی، دچار خواهند شد.

 

من معتقدم که در آینده سوخت های زیستی با وجود محدودیت های آن ، یک برگ برنده خواهند بود. چرا که حرکت هواپیماها ، کامیون ها ، تریلی ها ، قطارها و اکثر خودروها بدون سوخت های مایع قابل تصور نیست. و با وجود طرح چند ده میلیون دلاری ساخت هواپیماهای جنگی آینده ارتش ایالات متحده با موتورهایی که سوخت خود را از برگ های گیاهان تغذیه می کنند، مشخص نیست که مهندسان پنتاگون برای جنگ در مناطق بیابانی، چه رویایی در سر دارند! 

 

 

 

منبع: WWW.OILPRICES.COM

 

نویسنده : تام مورفی .  TOM MORPHY

 

مترجم : محسن داوری (واحد خبر و اطلاع رسانی شرکت نفت و گاز پارس)

 


نظرات کاربران 

ارسال یک پاسخ