راهنمای جامع انرژی زیست‌توده و فناوری‌های پالایشگاه زیستی

چکیده

زیست‌توده یک منبع انرژی فراوان و داخلی است که از مواد آلی مانند پسماندهای کشاورزی و جنگلی، زباله‌های شهری و محصولات کشاورزی به دست می‌آید. این منبع که چوب بزرگترین بخش آن را تشکیل می‌دهد، از طریق فناوری‌های پالایشگاه زیستی به مجموعه‌ای از محصولات ارزشمند تبدیل می‌شود. این فناوری‌ها، مشابه پالایشگاه‌های نفت، زیست‌توده را به سه دسته اصلی محصول تبدیل می‌کنند: سوخت‌های زیستی (مانند اتانول و بیودیزل برای حمل و نقل)، برق زیستی (تولید گرما و الکتریسیته) و محصولات زیستی (مواد شیمیایی برای تولید پلاستیک و سایر محصولات). از طریق تبدیل زیست‌توده به انرژی و سوخت‌های زیستی در پالایشگاه زیستی، استفاده از زیست‌توده مزایای قابل توجهی به همراه دارد، از جمله تقویت امنیت انرژی کشور از طریق بهره‌برداری از منابع داخلی و حمایت از صنایع کشاورزی و جنگلداری با ایجاد بازار برای پسماندها و محصولات آن‌ها. در حالی که خوراک‌های اولیه فعلی شامل ذرت و سویا هستند، فناوری‌های آینده بر استفاده از پسماندهای کشاورزی و محصولات انرژی‌زای اختصاصی که در زمین‌های غیرقابل کشت رشد می‌کنند، متمرکز خواهند بود.

مبانی انرژی زیست‌توده

تعریف و منابع

زیست‌توده یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که از مواد آلی مختلف تأمین می‌شود. این منبع از زمان‌های گذشته، از اولین استفاده انسان از چوب برای پخت و پز و گرمایش، مورد استفاده قرار گرفته است.

• منابع اصلی:
  • چوب: بزرگترین منبع انرژی زیست‌توده در کشور است.
  • محصولات غذایی: شامل محصولات کشاورزی خاصی است که برای تولید انرژی کشت می‌شوند.
  • گیاهان علفی و چوبی: شامل گیاهانی است که به طور خاص برای تولید انرژی پرورش داده می‌شوند.
  • پسماندهای کشاورزی و جنگلی: بقایای باقی‌مانده از فعالیت‌های کشاورزی و صنایع چوب.
  • جلبک‌های غنی از روغن: منبعی نوظهور برای تولید سوخت‌های زیستی.
  • بخش آلی زباله‌های شهری و صنعتی: شامل مواد آلی موجود در زباله‌ها.
  • گازهای محل دفن زباله: گاز متان تولید شده در محل‌های دفن زباله می‌تواند به عنوان منبع انرژی زیست‌توده جمع‌آوری شود. تبدیل زیست‌توده به انرژی و سوخت‌های زیستی در پالایشگاه زیستی از این گازها نیز بهره می‌برد.

مفهوم پالایشگاه زیستی

فناوری‌های پالایشگاه زیستی فرآیندی مشابه پالایشگاه‌های نفت و کارخانه‌های پتروشیمی را دنبال می‌کنند، با این تفاوت که به جای نفت خام، زیست‌توده را به طیف گسترده‌ای از محصولات ارزشمند از جمله سوخت، مواد شیمیایی و سایر مواد تبدیل می‌کنند. در حقیقت، تبدیل زیست‌توده به انرژی و سوخت‌های زیستی در پالایشگاه زیستی به تحقق این هدف کمک شایانی می‌کند.

فناوری‌های انرژی زیستی

فناوری‌های مدرن امکان تبدیل زیست‌توده به اشکال مختلف انرژی و محصولات را فراهم می‌کنند.

سوخت‌های زیستی

سوخت‌های زیستی، سوخت‌های مایع مخصوص حمل و نقل هستند که از تبدیل زیست‌توده تولید می‌شوند. دو نمونه متداول از این سوخت‌ها اتانول و بیودیزل هستند که برای تأمین نیازهای بخش حمل و نقل به کار می‌روند. تبدیل زیست‌توده به انرژی در پالایشگاه زیستی از اهمیت بالایی برخوردار است.

برق زیستی

فناوری‌های برق زیستی، سوخت‌های حاصل از زیست‌توده را به گرما و الکتریسیته تبدیل می‌کنند. این فرآیند از طریق روش‌های مختلفی انجام می‌شود:

• سوزاندن مستقیم
• تجزیه توسط باکتری‌ها (تخمیر بی‌هوازی)
• تبدیل به سوخت گازی یا مایع و سپس استفاده برای تولید برق

محصولات زیستی

علاوه بر سوخت و برق، زیست‌توده می‌تواند به مواد شیمیایی پایه برای تولید محصولاتی تبدیل شود که به طور سنتی از نفت ساخته می‌شوند. این محصولات شامل پلاستیک‌ها و سایر مواد صنعتی می‌باشند.

مزایای زیست‌توده

تقویت امنیت انرژی

زیست‌توده یک منبع داخلی و فراوان است که استقلال و امنیت انرژی کشور را تقویت می‌کند.

• استفاده از منابع داخلی: با بهره‌برداری از منابعی مانند پسماندهای کشاورزی، محصولات جانبی جنگلداری و زباله‌های شهری، وابستگی به منابع انرژی خارجی کاهش می‌یابد.
• تبدیل زباله به ارزش: این فناوری‌ها مواد زائد را به محصولات ارزشمند تبدیل می‌کنند. به ویژه، تبدیل زیست‌توده به انرژی و سوخت‌های زیستی در پالایشگاه زیستی از جمله این فناوری‌ها است.
• استقلال در حمل و نقل: تولید سوخت‌های حمل و نقل از زیست‌توده، امنیت انرژی ملی را افزایش می‌دهد.

حمایت از صنایع کشاورزی و جنگلداری

استفاده از زیست‌توده به طور مستقیم به نفع صنایع کشاورزی و محصولات جنگلی است.

خوراک‌های اولیه آینده: با پیشرفت فناوری‌های توسعه‌یافته، منابع جدیدی برای تولید انرژی مورد استفاده قرار خواهند گرفت:

• پسماندهای کشاورزی: مانند ساقه، برگ و پوسته ذرت (corn stover) و کاه گندم.
• محصولات انرژی‌زای اختصاصی: برنامه‌های بلندمدت شامل کشت گیاهان اختصاصی برای تولید انرژی است، مانند درختان و علف‌های سریع‌الرشد و جلبک‌ها. این محصولات می‌توانند در زمین‌هایی رشد کنند که برای کشت محصولات غذایی مناسب نیستند.

جمع بندی

زیست‌توده یکی از منابع تجدیدپذیر و در دسترس انرژی است که از مواد آلی مانند پسماندهای کشاورزی، جنگلی و شهری به دست می‌آید و از طریق فناوری‌های پالایشگاه زیستی به سوخت‌های زیستی، برق و محصولات شیمیایی قابل‌استفاده تبدیل می‌شود. این فرایند با الهام از پالایشگاه‌های نفت، نقشی کلیدی در تولید انرژی پاک، کاهش ضایعات و تقویت امنیت انرژی دارد. با توسعه فناوری‌های نوین، تمرکز آینده بر استفاده از پسماندها و گیاهان انرژی‌زا در زمین‌های غیرکشاورزی است که علاوه بر کاهش وابستگی به منابع فسیلی، موجب حمایت از بخش‌های کشاورزی و جنگلداری و حرکت به‌سوی اقتصاد سبز خواهد شد.