گروهي از كشورها به دنبال آن هستند كه از گاز حاصل از دفن زباله در تكنولوژي پيل سوختي خود استفاده نمايند تا بدين وسيله ارزش افزوده محصول توليدي را بالاتر برند
عبدالله مصطفايي
كنفرانس ۱۰ روزه اي با عنوان «آب و هوا» با شركت نمايندگاني از ۱۸۰ كشور جهان و نيز گروه هاي مختلف زيست محيطي برگزار شده است. اين كنفرانس به همت سازمان ملل متحد در تاريخ چهارم ژوئن برگزار گرديد و هدف اين سازمان از برگزاري آن بررسي نحوه تسريع در اجراي پيمان كيوتو درباره مسائل محيط زيست و كاهش گازهاي گلخانه اي است. پيش از آغاز كار كنفرانس آب و هوا در شهر بن، گزارش هشداردهنده اي از سوي سازمان ملل متحد در مورد خطرات آلودگي محيط زيست انتشار يافت. اين گزارش بيان مي دارد كه كشورهاي جهان همچنان به توليد گازهاي گلخانه اي ادامه خواهند داد. يكي از اين گازهاي گلخانه اي متان است كه به مقدار زياد در مراكز دفن زباله شهري به وجود مي آيد و با كنترل انتشار آنها مي توان علاوه بر كاستن از گازهاي گلخانه اي، از انرژي موجود در آن نيز به نحو مفيد و اقتصادي سود برد. در اين مقاله سعي بر آن است كه از ديد توليد انرژي به اين موضوع پرداخته شود چون با روش هايي بسيار ساده مي توان علاوه بر حل يك مشكل زيست محيطي، به انرژي نيز دست يافت كه براي كاربردهاي متفاوتي قابل استفاده است.
•••
امروزه با افزايش جمعيت و گسترش دائمي شهرها، نياز انسان به مواد مصرفي روزبه روز بيشتر مي شود و زياد شدن مواد مصرفي موجب افزايش زباله مي گردد كه انسان ها به نحو فزاينده اي آنها را به محيط زيست تحميل مي نمايند. بايد توجه داشت كه اين زباله ها از عوامل آلودگي به شمار مي روند و نه تنها زندگي حيوانات و گياهان را به خطر مي اندازند بلكه به آلودگي خاك، آب هاي زيرزميني و در بعضي موارد مرگ و مير آبزيان منجر مي شوند.
بايد توجه داشت كه در ايران فقط طي دوره سال هاي ۱۳۶۵ ـ ۱۳۳۵ جمعيت شهرها از حدود ۶ ميليون به ۲۶ ميليون افزايش يافته و اين در حالي است كه جمعيت روستاها از ۱۳ به ۲۲ ميليون رسيد و اين ارقام گوياي رشد نامتناسب شهرها است كه توليد زباله بيشتر را در پي خواهد داشت.
طبق اظهارات مسئولين فقط در تهران روزانه هفت هزار تن زباله توليد مي شود كه بايستي به نحوي دفع گردند. يكي از روش هاي ممكنه براي دفع، دفن بهداشتي اين مواد است كه براي اين كار بايستي محل مناسبي يافته و پس از دفن به شيوه هاي مهندسي، روي اين مواد را پوشاند. در اين روش يافتن زمين مناسب با ويژگي ها و ابعاد مورد نظر همواره يكي از چالش هاي پيش رو است. در مورد تهران بيان شده كه مركز دفن كنوني فقط تا يك سال و حتي كمتر از آن قابليت پذيرش اين حجم زباله را دارا است. به علاوه قابل ذكر است كه سهم ديگر روش هاي دفع بسيار كم است.
اخيراً در جهان در ارتباط با طرح هاي تبديل و استفاده از گاز حاصل از مراكز دفن زباله (LFG) موج جديدي ايجاد شده است. در آمريكا اين موج بيشتر ناشي از بندهاي مربوط به نيروگاه هاي كوچك در قانون معروف به Purpa بوده است.
گاز متان كه حدود ۵۵ درصد از LFG را تشكيل مي دهد، يكي از گازهاي گلخانه اي است كه از لحاظ پتانسيل ايجاد پديده گلخانه اي، هم ارزش CO2 است. در ضمن علاوه بر آنكه اين ماده قابل انفجار است، در صورت عدم كنترل صحيح مي تواند باعث آلودگي آب هاي زيرزميني نيز بشود. در عمل از هر تن زباله شهري خام بين ۲۰ ـ ۵ متر مكعب گاز در هر سال قابل بازيافت خواهد بود و افزايش اين مقدار با طراحي و مديريت درست محل دفن امكان پذير است. به علاوه بايد توجه داشت كه غلظت متان در اتمسفر سالانه ۶/۰ درصد افزايش مي يابد در حالي كه ديگر گاز گلخانه اي يعني CO2 ساليانه فقط ۴/۰ درصد افزايش غلظت اتمسفري مي يابد.
گروهي از افراد عادي فكر مي كنند كه چون اين گاز از زباله به دست آمده است گازي خطرناك و آلوده بوده و سوختن آن نيز نامطمئن است ولي بايد گفت كه دقيقاً موضوع برعكس است. در واقع بايد متذكر شد كه از لحاظ مواد حاصل از احتراق (CO، HC، VOC و NOX) گاز حاصل از مراكز دفن داراي آلودگي كمي است و چون دماي شعله آن پايين است، ميزان NOX آن حدود ۶۰ درصد كمتر از احتراق گاز طبيعي خواهد بود. سازمان حفاظت محيط زيست آمريكا (EPA) در ماه مارس ۱۹۹۶ قوانين جديدي را براي مراكز دفن زباله هاي شهري به تصويب رساند و بر اين اساس تعداد مراكز دفني كه بايد گاز LFG خود را جمع آوري و كنترل نمايند، افزايش يافت. اين قانون ۴۵ مركز دفن در حال ساخت را نيز شامل شد.
البته قوانين مربوط به كيفيت هوا نيز محدوديت هايي براي گازهاي خروجي از مراكز دفن كنترل نشده، وضع كرده است كه بايد مورد توجه قرار گيرند كه اين بر اهميت موضوع مي افزايد. به علاوه كنگره آمريكا نيز قوانيني را در دست بررسي دارد كه بر اساس آن مصرف كنندگان عمده برق بايستي درصد مشخصي از مصرف خود را از انرژي هاي تجديدپذير تأمين نمايند. به علاوه چون گازهاي حاصل از مراكز دفن زباله (LFG) به عنوان سوخت تجديدپذير به حساب مي آيند، صاحبان اين مراكز مي توانند از معافيت هاي مالياتي زيادي استفاده نمايند كه اين امر باعث ايجاد انگيزه بيشتر براي استفاده از اين انرژي مي شود.
|
|
مطالب فوق بدان معني است كه مهار گاز LFG از ديدگاه زيست محيطي يك اجبار است و از سوي ديگر اين گاز به خاطر داشتن مقدار قابل توجهي متان مي تواند به عنوان يك سوخت مورد استفاده قرار گيرد. هم اكنون در جهان بيش از ۳۰۰ محل دفن وجود دارد كه از گاز توليد شده در آن ها براي توليد انرژي و برق و يا حتي فروش به خريداران ديگر استفاده مي شود. از لحاظ علمي اين گاز از انجام مجموعه اي از واكنش هاي زيست شيميايي بر روي مواد آلي تجزيه پذير موجود در زباله طي شرايط بي هوازي توليد مي گردد. البته زباله شهري از اجزاي مختلفي تشكيل شده كه پاره اي از آنها مواد آلي به شمار نمي روند (فلزات، شيشه، نخاله) و پاره اي ديگر نيز با وجود آنكه از دسته مواد آلي هستند ولي توانايي تجزيه به روش زيست شيميايي را ندارند (پلاستيك و لاستيك). هر قدر اجزاي فسادپذير (زائدات غذايي و باغباني) در زباله بيشتر باشد، پتانسيل توليد اين گاز بيشتر است. قابل ذكر است كه درصد اين مواد در زباله هاي ايران بيش از كشورهاي صنعتي است.
فناوري هاي جديدتر
طي ساليان اخير در اروپا نيز تكنولوژي بيوگاز بسيار مورد توجه قرار گرفته است و بزرگ ترين مركز بيوگاز اروپا به نام مركز Rautenweg در وين پايتخت اتريش قرار دارد كه در آن از گاز حاصل از دفن زباله براي توليد ۸ مگاوات الكتريسيته استفاده مي شود.
گروهي از كشورها پا را از اين مرحله نيز فراتر گذاشته و به دنبال آن هستند كه از گاز حاصل از دفن زباله در تكنولوژي پيل سوختي خود استفاده نمايند تا بدين وسيله ارزش افزوده محصول توليدي را بالاتر برند.
راه اندازي واحدهاي توليد همزمان حرارت و برق (CHP) به سرعت در ميان كشورهاي عضو اتحاديه اروپا (EU) در حال گسترش است. بخش هاي دولتي و خصوصي امتياز اين فناوري را به عنوان يك منبع انرژي مقرون به صرفه با قابليت هاي متعدد تشخيص داده اند. بالا بودن بازده كلي اين فناوري در مقايسه با توليد برق و حرارت به صورت مجزا (مانند واحدهاي متداول كنوني كه در هنگام توليد الكتريسيته، حرارت توليدي را تلف مي كنند)، نشان مي دهد كه توليد همزمان حرارت و برق باعث كاهش چشمگيري در ميزان انتشار دي اكسيدكربن و افزايش راندمان سوخت مي شود.
يكي از مشكلات رايج در واحدهاي توليد دومنظوره (به غير از پيل سوختي) يافتن مصرف كننده هايي است كه به ميزان زيادي حرارت نياز داشته باشند. يكي از امتيازات فناوري پيل سوختي، توليد برق بيشتر و حرارت كمتر است و اساساً نيروگاه هاي پيل سوختي يك مولد برق با بازده بالا و توليد حرارت كم است و از اين رو اين نيروگاه ها بايد از منظر ديگري ديده شوند. در اين ارتباط قابل ذكر است كه يكي از برنامه هاي اجرايي كشور سوئد نصب يك مولد پيل سوختي دومنظوره حرارت و برق (CHP) در مركز اطلاعات محيط زيست در شهر استكهلم است. يكي از سوخت هاي در نظر گرفته شده براي اين سيستم، هيدروژن تبديل يافته از بيوگاز متصاعد شده از زباله هاي شهري است. اين تبديل در يك مبدل سوخت انجام شده و هيدروژن را با خلوص و كيفيت بالا توليد مي نمايد.
سيستم جمع آوري گاز
محل مصرف گاز (LFG) از انعطاف پذيري بالايي برخوردار است و از كوره يك آبگرمكن ساده تا يك مبدل پيل سوختي را شامل مي شود. جمع آوري اين گاز در مركز دفن زباله نيز كار نسبتاً ساده اي است و براي اين كار بايد يك سري چاه هاي عمودي در سراسر محل دفن زباله حفر كرد. اين چاه ها از طريق يك شبكه لوله اي به يكديگر وصل شده و گاز را جمع آوري مي نمايند. جهت تسهيل در امور مي توان از لوله هاي PVC استفاده كرد. البته جهت افزايش كارآيي سيستم مي توان لايه هايي از سنگ خرد شده، بتونيت و ماسه را نيز در سر راه قرار داد. ضمناً تمامي اين چاه ها به يك جمع كننده مركزي متصل هستند كه اين جمع كننده را مي توان به يك كمپرسور يا يك دمنده متصل كرد. به صورت تقريبي بيان شده است كه براي هر ۴/۰ هكتار از مساحت محل دفن به يك چاه جمع آوري گاز نياز است. نهايتاً نيز مي توان گاز را وارد مشعل كرده و يا به هر مصرف ديگري رساند و يا حتي آن را پالايش كرد و كيفيت آن را بهبود بخشيد.
تجربه اي موفق
يكي از طرح هاي موفق در اين زمينه در شهر ادمونتون كانادا قرار دارد كه طي چند سال با موفقيت راهبري شده است. مالك و بهره بردار اين پروژه شركت برق ادمونتون است كه با استفاده از متان حاصل از مركز دفن Clover Bar توانسته يك نيروگاه بزرگ به راه بيندازد.
تاريخچه اين پروژه از اين قرار است كه شركت برق ادمونتون در سال ۱۹۹۰ به اين نتيجه رسيد كه با حذف چند آلاينده كوچك مي توان از گاز LFG براي نيروگاه برق استفاده كرد. اين گاز پس از فيلتراسيون، متراكم شده و پس از حذف آلاينده ها و حذف رطوبت به مشخصات مورد نظر رسيد. در ماه ژوئن ۱۹۹۱ شركت Inc.Environmental قراردادي را براي تأمين گاز LFG با شوراي شهر و شركت برق به امضا رساند. ۹ ماه بعد يعني آوريل ۱۹۹۲ پروژه آماده بهره برداري گرديد. شوراي شهر نيز از فروش اين گاز به شركت برق حق ۵ درصدي براي خود قائل گرديد كه اين به معني ۳۰ هزار دلار درآمد براي شهر بود. براي بهينه سازي كميت و كيفيت گاز جمع آوري شده هر از چند گاهي بايستي يكسري عمليات صحرايي نيز صورت مي گرفت.
از ۱۹۹۲ راه اندازي اين طرح باعث شد كه گاز CO2 كمتري (در حدود ۶۶۲ هزار تن كمتر) انتشار يابد. تنها در سال ۱۹۹۶ اين پروژه باعث كاهش انتشار ۱۸۲ هزار تن گاز گلخانه اي گرديد و بين سال هاي ۹۶ـ۱۹۹۲ حدود ۲۰۸ گيگاوات ساعت برق توليد گرديد. گاز LFG تحويل شده به اداره برق با قيمت پايين تري نسبت به گاز طبيعي به اين اداره فروخته شد تا براي آنان نيز صرفه اقتصادي داشته باشد و براي مركز دفن نيز يكسري معافيت هاي مالياتي لحاظ شده است.
نكته ديگر آنكه طبق مطالعات انجام شده در اين مركز دفن برخلاف بعضي از مراكز ديگر، ميزان تركيبات آلي غيرمتاني بسيار كم بوده است كه اين مزيت بسيار خوبي به شمار مي رود.
وضعيت كشور ما
طبق اطلاعات به دست آمده پتانسيل استان هاي مختلف كشور جهت توليد گاز LFG در تحقيقي با عنوان «برآورد قابليت توليد گاز از محل هاي دفن شهري براي استان هاي ايران» مورد مطالعه قرار گرفته است. اين نتايج بيانگر آن است كه براساس آناليز زباله شهرهاي مختلف، امكان استحصال حجم قابل توجهي از بيوگاز (توليدي از زباله هاي شهري) در كشور وجود دارد. اين تحقيق تاكيد دارد كه با استفاده از يكسري روش هايي مي توان حتي حجم گاز توليدي از مراكز دفن را نيز افزايش داد.
با وجود پتانسيل يابي فوق تاكنون در هيچ يك از مراكز دفن زباله كشور، از گاز حاصل از زباله ها استفاده صنعتي نشده است و تنها در سه شهر شيراز، مشهد و اصفهان به جمع آوري قسمتي از اين گاز اقدام شده و ادامه كارها جهت استفاده از اين گاز بسيار كند پيش مي رود.
يك پيشنهاد
با توجه به مطالب فوق و پروژه هاي انجام شده در ساير كشورها، پيشنهاد مي شود كه گازهاي توليدي از زباله در مركز دفن شهر تهران با روش هاي مناسب جمع آوري شده و با همكاري شهرداري تهران و وزارت نيرو، نيروگاهي در آنجا بر پا شود و جهت آشنايي عموم از سودمندي يك چنين طرح هايي برق توليد آن را مي توان جهت روشنايي اتوبان تهران ـ كرج و يا اتوبان تهران ـ قم به كار گرفت تا از ميزان حوادث جاده اي كه رقم قابل ملاحظه اي نيز است، كاسته شود.
بايد توجه داشت كه امروزه بزرگراه هاي اصلي ورودي به شهرهاي بزرگ از استاندارد بزرگراهي خارج شده اند و بايستي با تمهيدات ويژه اي امكان تردد ايمن، تعداد بيشتري از خودروها را در همين جاده ها فراهم آورد. ضمناً اگر يك چنين پيشنهادي اجرايي شود، علاوه بر آشنايي افكار عمومي با مزاياي يك چنين طرح هايي، امكان الگوبرداري براي استان ها و شهرهاي ديگر نيز وجود دارد چون در هر يك از استان ها و شهرها بالاخره ناحيه اي براي دفن زباله هاي شهري وجود دارد.
در راستاي تامين منابع مالي نيز مي توان علاوه بر منابع داخلي، از منابع بين المللي نيز بهره جست، چون اين گونه پروژه ها را مي توان در قالب كاهش گازهاي گلخانه اي تعريف كرد كه ممكن است سازمان هاي زيادي از قبيل سازمان ملل، بانك جهاني و سازمان Global Enviroment Facility (GEF) و بانك توسعه آسيايي تمايل به سرمايه گذاري و مشاركت در اين گونه طرح ها را داشته باشند. جهت برگشت سرمايه گذاري نيز مي توان قسمتي از عوارض بزرگراهي را به اين مهم اختصاص داد و قسمت ديگري نيز به صورت تشويق هاي سازمان حفاظت محيط زيست به مراكز دفن زباله پرداخت شود.