فایل ورد کامل مجموعه مقالات علمی درباره بیوگاز؛ بررسی فناوری‌های تولید، کاربردهای انرژی و نقش آن در توسعه پایدار

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 فایل ورد کامل مجموعه مقالات علمی درباره بیوگاز؛ بررسی فناوری‌های تولید، کاربردهای انرژی و نقش آن در توسعه پایدار دارای ۲۴۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد فایل ورد کامل مجموعه مقالات علمی درباره بیوگاز؛ بررسی فناوری‌های تولید، کاربردهای انرژی و نقش آن در توسعه پایدار  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز فایل ورد کامل مجموعه مقالات علمی درباره بیوگاز؛ بررسی فناوری‌های تولید، کاربردهای انرژی و نقش آن در توسعه پایدار۲ ارائه میگردد

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی فایل ورد کامل مجموعه مقالات علمی درباره بیوگاز؛ بررسی فناوری‌های تولید، کاربردهای انرژی و نقش آن در توسعه پایدار،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن فایل ورد کامل مجموعه مقالات علمی درباره بیوگاز؛ بررسی فناوری‌های تولید، کاربردهای انرژی و نقش آن در توسعه پایدار :

در ده سال اخیر بعلت کمبود انرژی و افزایش قیمت آن در کشورهای وارد کننده مواد سوختی مورد توجه خاص قرار گرفته است. در حال حاضر رشد مصرف انرژی در جهان سه برابر رشد جمعیت است. بشر برای بدست آوردن رفاه بیشتر، نیاز به انرژی بیشتری دارد. افزایش قیمت منابع انرژی تجدید­ناپذیر (فسیلی) از دهه ۱۹۷۰ به بعد، همچنین محدودیت و مخاطرات زیست محیطی (برهم زدن تعادل گرمایی جو زمین و …)، توجه بسیاری از محققان در سراسر جهان را به منابع انرژی تازه معطوف کرده است. منابعی که احیا­پذیر بوده و مخاطرات زیست­محیطی کمتری را داشته باشند. انرژی­های نوین با ساختاری متفاوت از انرژی­های فسیلی، باعث تحولی عظیم در استفاده از انرژی شده­اند. در این میان، با توجه به رشد فزاینده نیاز و تقاضا برای انرژی (هر ده سال دو برابر می­شود)، تلاش برای یافتن منابع جانشین انرژی امری ضروری است. بیوگاز حاصل از زیست­توده از مهم­ترین انرژی­های نوین می­باشد. امروزه ازدیاد روز­افزون مواد زائد و تولید انرژی از این مواد با توجه به سهولت فناوری و اقتصادی بودن این منابع سبب گردیده است تا توسعه آنها در بسیاری از کشورهای جهان، به صورت یک فناوری صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. در خصوص تخریب لایه ازن که اکنون مسئله روز جهانی شده است، گفته می‌شود که در سطح جهان سالیانه حدود ۴۰ میلیون تن گاز متان تنها از زباله‌های شهری خود به خود تولید شده و در جو زمین پراکنده می‌گردد که جمع‌آوری و سوخت آنها به صورت مناسب به خوبی امکان­پذیر است. بعضی از کشورهای جهان برای حل مشکل یاد شده و نیز برای توزیع نوین سوخت به مناطق روستایی به استفاده علمی از انرژی زیستی از طریق تولید بیوگاز از مواد مختلف اقداماتی انجام داده اند. از جمله این کشورها می توان هلند، ایتالیا، چین، کره شمالی، پاکستان، هندوستان و نپال را نام برد.به دنبال اهداف فوق، بیشتر کشورهای جهان­سوم و همچنین، اغلب کشورهای صنعتی به بهره­برداری از سیستم­های بیوگاز بر­آمده­اند. در این مقاله روند پیشرفت بیوگاز در قرن اخیر مورد مطالعه قرار گرفته است.

کلیدواژه: انرژی، بیوگاز، زباله زیستی، جهان، منابع جانشین

مقدمه

در طی قرن دهم قبل از میلاد مسیح در آشور و در قرن شانزدهم در ایران از بیوگاز برای گرم کردن آب جهت حمام و شستشوی بدن استفاده می‎شد. در سال ۱۷۷۶ میلادی الکساندر ولتا نتیجه گرفت که بین مقدار مواد آلی فساد­پذیر و میزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقیمی وجود دارد (عبدلی، ۱۳۶۴). در سال ۱۸۵۹ اولین واحد تخمیر بی­هوازی در بمبئی هند ساخته شد. در سال ۱۸۶۰ میلادی ‌اولین واحد استفاده شده برای تصفیه مواد جامد فاضلاب بوسیله شخصی به نام اچ ـ موراس بکار گرفته شد (نجف­پور، ۱۳۷۴). در اروپا برخی واحدهای بیوگاز بیشتر از‌20 سال است که مشغول به کار هستند. در حال حاضر بیش از۶۰۰ واحد هاضم در اروپا مشغول بکار می‌باشند و تنها در کشور آلمان در حدود۲۵۰ واحد بیوگاز، طی پنج سال گذشته نصب شده است. از نیمه اول قرن بیستم در بسیاری از کشورها ساخت دستگاه­های تولید کننده بیوگاز و استفاده از گاز حاصله آن به منظور پخت و پز، تأمین روشنایی و بکار انداختن موتورهای احتراقی وسایل نقلیه به سرعت توسعه یافت (ثقفی، ۱۳۸۲). در این بین کشورهای چین و هند بیش از سایر کشورهای دیگر به ساخت و بهره­‎برداری از دستگاه­های تولید­کننده بیوگاز پرداخته‎اند (سالک، ۱۳۷۳). بیش از نیم­قرن پیش در تصفیه­خانه‎های فاضلاب­های شهری در اروپا استفاده از گاز متان حاصل از تخمیر مواد بیولوژیکی مطرح بود؛ اما استفاده از بیوگاز بصورت متداول از جنگ جهانی دوم به بعد مطرح شد. اهمیت و توسعه بیوگاز در جهان طی سال­های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. به عنوان مثال تعداد این دستگاه­ها در چین از سال ۱۹۲۰ تا سال ۱۹۸۵ بالغ بر هفت میلیون برآورد­گردیده که نیازهای انرژی پنجاه میلیون روستایی را بر طرف می­نماید. درکشور امریکا بیش از ۴۰۰ ژنراتور بزرگ و کوچک بیوگاز برای مصارف خانگی و صنعتی از انرژی بیوگاز استفاده می­نماید (عمرانی، ۱۳۷۵).

تعداد هاضم­های کوچک و متوسط مورد استفاده در سطح جهان در سال ۲۰۰۵ از ۲۵ میلیون واحد فراتر رفته و ده­ها هزار واحد بزرگ بویژه در اروپا و آمریکا نصب شده است. دامداری­ها، مجتمع­های کشاورزی و تقریباً تمام تصفیه­خانه­های فاضلاب کشورهای اروپای غربی موظف به استفاده از هاضم­های بی­هوازی و واحدهای بیوگازی شده­اند (جدول ۱).

جدول ۱- تعداد واحدهای بیوگاز ساخته شده در کشورهای مختلف

راندمان مناسب فرآیند هضم بی­هوازی در حل معضل زباله­ها و تولید انرژی باعث توجه کشورهای اروپایی نظیر دانمارک، سوئد، فرانسه، آلمان، هلند، ایتالیا، انگلستان و … به استفاده و توسعه این فناوری شده است (ثقفی، ۱۳۸۲). علاوه بر کشورهای اروپایی، کشورهای آمریکایی و آفریقایی هم به منظور تأمین بخشی از انرژی خود، استفاده از فرآیند هضم بی­هوازی را مد نظر قرارداده­اند. آمریکا از جمله کشورهایی است که تمایل زیادی به استفاده از نیروگاه­های بیوگازی صنعتی نشان داده است. هاضم­های موجود در آمریکا اکثراً دارای حجم­های بالا با قابلیت­های کاربرد متنوع برای استفاده از فاضلاب و زباله­های شهری، فاضلاب صنعتی، فضولات دامی و زائدات کشاورزی ساخته شده­اند. آمریکا علاوه بر توجه به کاربرد بیوگاز، در مبحث تحقیقات بیوگازی نیز از کشورهای پیشتاز در جهان می­باشد. در سا ل ۲۰۰۳ پروژه (MEAD) توسعه بیوگاز در آمریکا را شتاب قابل توجهی بخشید (سالک، ۱۳۷۳). افزایش مواد زائد در جهان اعم از مایع یا جامد و تولید بیوگاز از این مواد، با توجه به سهولت فناوری و ساخت دستگاه تولید بیوگاز در شرایط بی­هوازی سبب شده است که تولید و مصرف آن در بسیاری ازکشورها به دو صورت (صنعتی وسنتی) مورد توجه قرار گیرد. کشورهای هند و چین در دهه ۱۹۳۰ میلادی، به طور وسیع به ساخت دستگاه­های بیوگاز اقدام نمودند (نجف­پور، ۱۳۷۴).

در کشورهاى اروپاى غربى و جنوب شرقى آسیا فناورى تولید انرژى از بیوگاز بسیار قابل توجه است. در میان کشورهاى اروپایى به کشور سوئد مى­توان اشاره کرد که در زمره بهترین مصرف کنندگان این نوع از انرژى در صنعت حمل و نقل به حساب مى­آید. صنعت بیوگاز در کشورهای آسیای جنوب شرقی، در سطح بسیار وسیعی پیاده شده است و موفقیت­های چشمگیری نیز داشته است (ثقفی، ۱۳۸۲).

اغلب کشورهای پیشرفته طرح­های بزرگی در زمینه استفاده از بیوگاز در مناطق روستایی به مرحله اجرا گذاشته­اند. به عنوان مثال، در کشور چین۸۰۰ میلیون روستایی۸۰ % انرژی مورد نیاز روزانه خود را از منابع زیستی به دست می­آورند؛ در غیر این صورت طبق برآوردها سالانه باید حدود۵۰۰-۴۰۰ میلیون تن چوب و شاخ و برگ در مناطق روستایی سوزانده شود. ذکر این نکته ضروری است که انرژی حرارتی ناشی از سوختن بیوگاز تولید شده از منابعی همچون چوب و… در مقایسه با سوزاندن مستقیم آنها۳۰-۴۰% افزایش نشان می­دهد. امروزه نصف جمعیت جهان برای استفاده­های گرمایی و آشپزی از چوب استفاده می­کنند و مصرف چوب سالانه حدود الی درصد افزایش می­یابد (نجف­پور، ۱۳۷۴). درسال مصرف چوب، درحدود میلیارد متر مکعب (حدود میلیون بشکه در روز معادل نفت) بوده است. منابع انرژی بیومس (زیست­توده) را می­توان با استفاده از روش­های جدید مهندسی ژنتیک گسترش داد. راه­هایی نیز وجود دارد که از آنها می­توان برای بالابردن کیفیت سوخت استفاده کرد، مانند تبدیل چوب به زغال، زباله چوب و خاک اره را هم از طریق فشردن و شکل دادن، به صورت قالب(Pellet) در می­آورند. درآمریکای شمالی و اروپا از این قبیل سوخت­های جامد در صنایع استفاده می­شود (سالک، ۱۳۷۳).

بیشتر کشورهای دنیا برنامه­ریزی گسترده­ای برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی­های نو انجام داده­اند. با توجه به روند کنونی، کشورهای اروپایی به دنبال توصیه اتحادیه اروپا، به سمت استفاده از انرژی­های جانشین و تجدیدپذیر، تا سال میلادی حدود درصد از مجموع انرژی مورد نیاز خود را از طریق انرژی­های تجدید­پذیر، تأمین خواهند کرد. دنیای امروز نیاز مبرم می داند که توجه زیادی برای تولید و استفاده از بیوگاز نشان دهد. اغلب کشورهای پیشرفته طرح­های بزرگی در این زمینه به مرحله اجرا گذاشته­اند، درکشورهای اسکاندیناوی طرح­های بزرگ صنعتی با استفاده از بیوگاز، راه­اندازی شده است. کشور سوئد تا سال میلادی، % از بازار خودرو خود را به استفاده از بیوگاز مجهز می­کند که آن را از فرایند سینیتیک بر روی چوب تأمین می­کند. در کشور انگلیس آیین­نامه کاربرد سوخت­های تجدیدپذیر در ترابری این کشور، برای شرکت­های دست­اندر کار فعالیت­های انرژی مانند، شرکت­های نفتی، مؤسسات وارد­کننده نفت و گاز و دیگر نهاد­های عرضه کننده سوخت، لازم­الاجرا خواهد بود. استفاده از بیوگاز در اغلب کشورهای جنوب شرقی آسیا که با مشکل سوخت فسیلی مواجه هستند، وجود دارد (نجف­پور، ۱۳۷۴). از این سیستم برای سه منظور استفاده می­کنند: تولید انرژی برای روستاها با قیمت ارزان، به­سازی محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن و تهیه کود حیوانی غنی­تر برای کشاورزان. کمبود و افزایش قیمت روز افزون سوخت­های فسیلی از یک­سو، وفور مواد فسادپذیر و سادگی عمل با توجه به هزینه­های کم از سوی دیگر، سبب گردیده تا ساختمان دستگاه تخمیر و تولید بیوگاز در بسیاری از کشورهای اروپایی و حتی آمریکا بصورت یک تکنولوژی ساده و سنتی مورد استفاده قرار بگیرد (عبدلی، ۱۳۶۴). کشورهای اروپایی عمدتاً با توجه به نداشتن ذخائر نفتی کافی و یا محدودیت آن، آغازگر حرکت به سمت استحصال انرژی از منابع تجدید­پذیر بوده­اند و مطالعاتی را جهت یافتن کلیه منابع موجود در تبدیل به سوخت و انرژی نموده­اند.

در کشورهای اروپایی نظیر بلژیک، دانمارک، فرانسه، یونان، هلند، انگلستان، ایتالیا و ایرلند تا سال ۱۹۸۲ نزدیک به ۶۰۰ هاضم وجود داشته که از پسماندهای کشاورزی، فضولات انسانی و فاضلاب­های صنعتی تغذیه می­نموده­اند. ۲۰% انرژی اروپا تا سال ۲۰۲۰ از طریق بیوگاز تامین خواهد شد. بیوگاز یک روش تأمین انرژی است که کربنی تولید نمی­کند. مواد منتج شده از گیاهان و حیوانات ( نظیر فضولات حیوانی یا ضایعات گیاهی ) در طول دوره ماند (ماندگاری) خود، تا زمانی که تجزیه شوند تنها دی­اکسید کربن تولید می­کنند و هیچ گونه انرژی تولید نمی­نمایند، در حالی که برق تولید شده از بیوگاز نسبت به انرژی­های معمول انتشار دی­اکسید کربن بسیار کمتری دارد (عمرانی، ۱۳۷۵). ۱کیلووات تولید برق با بیوگاز از تولید ۷۰۰۰ کیلوگرم دی­اکسید کربن در هر سال جلوگیری می­کند. با توجه به این که امروزه واردات بنزین، بودجه زیادی لازم دارد، می­توان با بهره­گیری از بیوگاز به عنوان منبعی پاک و در دسترس علاوه بر کاهش وابستگی به واردات بنزین و همچنین آلودگی­های ناشی از مصرف بنزین در حمل­و­نقل، به حفظ منابع نفت و گاز به عنوان سرمایه­های ملی کوشید (ثقفی، ۱۳۸۲).

آشنایی با نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در کشورهای دیگر به منظور استفاده ازنکات مثبت تجربیات آنها بسیار مفید است. در ادامه نحوه تولید و استفاده از بیوگاز در چند کشور به اجمال مورد بررسی قرارمی­گیرد (عمرانی، ۱۳۷۵):

کره

در کره اهمیت تولید بیوگاز به صورت جدی مورد توجه قرار گرفته است؛ به­طوری­که تا سال۱۹۷۵ حدود ۳۰۰۰۰ واحد بیوگاز در این کشور فعال بوده است.

چین

اهمیت و توسعه بیوگاز در جهان طی سال­های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است؛ به­طوری­که تعداد این دستگاه­ها در چین از سال ۱۹۲۰ تا ۱۹۷۲ تنها ۱۳۰۰ و بعد از آن تا سال ۱۹۸۵ بالغ بر هفت میلیون بر­آورد گردیده است (عبدلی، ۱۳۶۴). در این کشور بیش از ۴۰۰ ژنراتور بزرگ و کوچک بیوگاز برای مصارف خانگی و صنعتی از انرژی بیوگاز استفاده می­نمایند. کشور چین با ابداع نوعی سیستم زراعی همراه با دام توانسته است گیاه و دام را در یک سیستم، در ارتباط با زنجیره ریزه­خواری قرار دهد. در این سیستم­ها برنج محصول زراعی اصلی است، زمانی­که دانه برداشت می­شود کاه وکلش، همراه با کود دامی در یک دستگاه هضم کننده بیوگاز به صورت کمپوست در می­آید که متان حاصل از این فرایند برای پخت­وپز و روشنایی و لجن باقی­مانده در دستگاه هضم کننده، برای تولید قارچ خوراکی مورد استفاده قرار می­گیرد. بعد از اینکه قارچ برداشت شد، بقایای ماده آلی هم به عنوان کود آلی به مزارع برنج برگردانده می­شود (نجف­پور، ۱۳۷۴). این سیستم، از نظر مصرف انرژی و چرخش عناصر غذایی بسیار کارآمد است (شکل ۱و۲).