نفت و بنزين، سوخت هاي پايان پذير فسيليدر سال 2006، ايالات متحده تقريباً حدود 20.6 ميليون بشکه بنزين در هر روز مصرف کرد، که معادل بيش از 865 ميليون گالن نفت مي باشد (منبع: مديريت اطلاعات انرژي). بنزين اين امکان را به شما مي دهد که به يک خريد يا يک سفر برويد. همچنين به گسترش صنعت و پيشرفت تکنولوژِي در علم و دارو کمک کرده و مقدار زيادي ثروت و آسايش نيز فراهم مي کند. اقتصاد جهاني مبتني بر قسمتهاي بزرگي از اين صنعت از جمله حفاري، پالايش، حمل و نقل و پخش نفت مي باشد.
اما با اين اوصاف، نفت يک منبع نامحدود است که از بقاياي فسيل هاي نباتات و حيوانات دريايي در گذشته هاي دور تشکيل شده است. حداقل ده ميليون سال طول مي کشد تا اين بقايا به نفت خام تبديل شوند و مردم، سريعتر از آن که توليد مي شود از آن استفاده مي کنند. سرانجام توليدات نفت به حداکثر خواهد رسيد و ما هم روزي آنها را به پايان خواهيم رساند. بعضي از دانشمندان تخمين زدند که اين حداکثر در حال رخ دادن مي باشد و بعضي ديگر اين مهم را در آينده اي نزديک مي بينند. با توجه به اين دو نظريه، اکثر مردم معتقدند که ما در قلب يک بحران قريب الوقوع قرار داريم. با اين حال، بنزين نقش بزرگي را در فعاليت هاي روزمره انسان ايفا مي کند.

چه اتفاقي خواهد افتاد وقتي که ما نفت را به پايان برسانيم؟

اما بايد يک منبع انرژي ديگري بيش از اين براي تأمين چنين نيرويي ايجاد شود. با افزايش نگراني ها درباره ي گازهاي گلخانه اي ( GHGs ) از مصرف سوخت هاي فسيلي که منجر به گرم شدن جهان مي شود، بايد توجه داشت که سوخت بعدي بايد سوختي پاکيزه باشد. اين سوخت بايد اين استطاعت را داشته باشد و همچنين بايد اقتصاد را هم نگه دارد. سريعاً نياز است که نسل بعدي از سوخت برسد که مردم را براي رهايي و گذر از بنزين کمک کند. به دنبال اينها، جهان نمي تواند تا مرز ساييدگي پيش برود تا يک يا دو دهه ي ديگر سوخت بعدي گسترش و مورد اجرا واقع شده باشد. با قرار دادن همه اين موضوعات کنار هم، صداهايي مانند صدايي که از اتاق لباسشويي بيرون مي آيد به گوش مي رسد (منظور همان نچ نچ ها و جواب منفي منتقدان مي باشد)، که هيچ سوختي وجود ندارد.
نکته حيرت آور آن است که بعد از چندين سال تحقيق و بررسي، سوختي يافت مي شود که به نظر مي رسد همه ي اين وظايفي را که سوخت قبلي بر عهده داشته را تأمين مي کند. اتانول (الکل معمولي) شکلي از سوخت است که مشتمل بر کربوهيدرات پيچيده در نباتات مي باشد. بعد از دهه ها تحقيقات، متوجه شده اند که آن پتانسيل يک سوخت را دارد.اما بعضي از دانشمندان مي گويند فرايندي که اتانول را به طور کم خرج و مؤثر و با بازده توليد کند هنوز بر کسي معلوم نشده است، البته تا اکنون. روينده ترين علف که به عنوان يک علف جايگزين( switchgrass ) شناخته مي شود، در اطراف ايالات متحده، کانادا، مرکز و جنوب آمريکا و قسمت هايي از آفريقا يافت مي شود.اگر اين همان طوري که قبلاً نشان داده است، هم اکنون هم باشد و رشد سريعي داشته باشد، مي تواند به عنوان سوخت ماشين شما در 20 سال آينده مورد استفاده قرار بگيرد.

خوب چگونه يک علف مي تواند يک سوخت شود؟

ادامه مطلب را بخوانيد تا يک پيش بيني روشن براي switchgrass به عنوان يک جوابي براي بحران قريب الوقوع انرژي را بفهميد. Switchgrass تحقيقات در ميان منابعي براي سوخت هاي زيستي ( زيست سوخت ها يا Biofuels ) شامل هر چيزي از مرغ چاق تا خرده تراشه هاي چوب شده است! (منظور اين است که شامل هر چيزي مي تواند باشد که شايد به فکر شما اصلاً خطور نکند). اما پردازش بيشتر آنها به يک قانون به نام قانون نسبيت انرژي خالص واگذار مي شود - مقدار انرژي که در هر واحد خارج مي شود و از آن مقدار انرژي که توليد مي شود بيشتر نيست - هزينه آن يک مسئله قابل ملاحظه مي باشد؛ شگردها و اصول هايي که براي گرفتن سوخت از منابع نباتات و حيوانات موجود مي باشد، هزينه بر و گران مي باشد. اين تحقيقات در مورد switchgrass شاخه شاخه مي شوند و بيشتر آنها به نظر مي رسد که يک کانديدخوب براي جايگزيني منبع سوخت مي باشد.
Switchgrass يک گونه ي طبيعي ابدي در آمريکا است. سريع و به آساني در دشت ها رشد مي کند. يک گونه ي سخت و محکم و بادوام مي باشد. در بعضي موارد به عنوان يک تاخت و تاز کننده در نظر گرفته مي شود (منظور اينکه شايد براي تهاجم و دفاع مورد استفاده قرار بگيرد). مطالعات سه ساله در شمال داکوتا که در سال 2005 منتشر شده، نشان مي دهد که بعضي از گونه هاي علف مي تواند متوسط محصول بيش از هفت تن جرم توده ( Biomass ) - مواد گياهي برداشت شده - در هر جريب فرنگي (حدود 4047متر مربع) که بستگي به ميزان رطوبت و نوع خاک دارد را توليد کند. (1)
همچنين اين گونه علف ها در برابر خشکي و احتياجات و مواد مغذي کم از جمله کود ، مقاومند. اين بدين معني است که سوخت فسيلي کمي براي توليد آن نياز است. تراکتورها براي توزيع کودها استفاده مي شود و سوخت پمپ هايي که براي آبياري استفاده مي شود از سوخت فسيلي است. آبياري کمتر و کود کمتر بدين معني است که توان اوليه انرژي را که به ترتيب عبارت است از هزينه کمتر و انتشار گاز گلخانه اي کمتر، کاهش مي دهد. اصافه بر اين، طرفداران switchgrass (علف جايگزين) مي گويند که سوخت توليد شده از گياهان، ايالات متحده را ايمن تر و مستقل تر خواهد کرد، از اين جهت که آن را در خود آمريکا مي تواند رشد دهد تا اينکه از ديگر کشورها وارد کند. سوخت توليد شده از ساقه تغذيه switchgrass - ماده خام استفاده شده براي توليد يک سوخت تقطير شده - اتانول سلولزي است. اين سوخت الکلي توسط يک واکنش شيميايي در اثر شکسته شدن سلولزها بوجود مي آيد- ساختاري که ديواره سلولي در گياهان ايجاد مي کند.مرحله اي که سلولزها در اجزاي اصلي شان شکسته مي شوند و مخمر اضافه شود، سپس تبديل به الکل خواهد شد. بعد از تصفيه آن، اتانول توليدشده را به عنوان سوخت مي توان استفاده نمود. با موجود بودن بيشتر سلولز براي استخراج از گياه، منبع دسترس پذيرتري به اتانول مي تواند باشد و switchgrass سرشار از سلولز مي باشد. حدود 70 درصد گياهان از اين نوع کربوهيدرات هاي پيچيده تشکيل شده اند.
حتي بهتر از آن، ماده چوب( lignin ) - محصولي که وقتي آب را از سلولز بزداييم ايجاد مي شود - نشان داده که مي توان به عنوان سوخت که قدرت مي دهد به محصول اتانول گياهان از آن استفاده نمود. اگر اين ماده چوب مهار شود، مي تواند از فرايند ايجاد اتانول به طور خود به خودي، پشتيباني کند. در آغاز از محصولات کود شيميايي استفاده مي شود تا علف رشد کند و با حمل آن براي توزيع و پخش اتانول به پايان مي رسد. محقق آزمايشگاه ملي آرگونه( Argonne )، مايکل ونگ، نسبت انرژي را براي علف جايگزين محاسبه کرده است، او فهميده که يک واحد انرژي که وارد سلولز مي شود، محصول اتانول از علف جايگزين( switchgrass ) ده برابر انرژي خروجي ايجاد مي کند. اين بيشتر از اتانول توليد سده از دانه ي آن مي باشد. (2)
در برابر آن، بنزين يک نسبت انرژي از 1 به 0.81 دارد. بدين معني ست که انرژي بيشتري نياز است تا بازده بيشتري داشته باشد. همچنين آقاي مايکل ونگ ( Michael Wang ) فهميده که اتانول از علف جايگزين( switchgrass ) ممکن است سوخت کمتر از 70 درصد نياز داشته باشد تا از بنزين و اتانول E85 - ترکيبي از 85 درصد اتانول و 15 درصد بنزين- که 86 درصد گاز گلخانه اي کمتر از بنزين منتشر مي کند، توليد شود. به نظر مي رسد که استفاده از علف جايگزين( switchgrass ) به عنوان جايگزين سوخت به خوبي در حال پيشرفت است. پس تأخير براي چيست؟ مرحله پالايش آسان به نظر مي رسد، و در حقيقت هم همين طور است. دقيقاً مانند حرف زدن خيلي ساده مي باشد. اما ايجاد اتانول از علف جايگزين( switchgrass ) با چالش روبه رو است.

مسائل و راه حل هاي علف جايگزين ( switchgrass )

در حالي که اين سوخت با انتشار مطالعات جديد در مورد علف جايگزين ( switchgrass ) پاکيزه تر و مناسب تر مي شود، گياهان مي توانند نقش مهمي در آسودگي خاطر انرژي در آينده بازي کنند، که اين کلمه آينده کليدي است. فعلاً، فرايند گرفتن سلولز از گياهان مشکلات و گراني را تأييد مي کند. سلولز از مواد گياهي که توسط هر نوع گونه آنزيم توليد مي شود، ناشي مي شود، که بسته به نوع مواد گياهي که استفاده مي شود دارد. اين کاتاليزورها به کربوهيدرات هاي پيچيده خورانده مي شوند،مثل شکر و سلولز بيروني و دي اکسيد کربن در فرايند از بين مي روند. اين آنزيم ها گران هستند اگر چه حدود 20 سنت براي هر گالن اتانول خالص مي باشد. (3)
اضافه بر اين فرايند تخمير سلولز با مخمر يک آنزيم متفاوت نياز دارد که اين هم هزينه را بالا مي برد. در سال 2006، متخصص ژنتيک گياه، آلبرت ( Albert Kausch ) گفت که با همين روش جاري کشت و برداشت، هزينه هر گالن اتانول سلولزي 2.70 $ مي شود که باز هم ارزانتر از بنزين مي باشد.
اما او معتقد است که مي شود تا حدود 1$ در هر گالن هم برسيم. {منبع: Newswise } اتانول E85 به سرعت در حال فراگير شدن در پمپ هاي بنزين مي باشد. با بهينه سازي اين نوع سوخت، ميتوان قيمت آن را تا 1 دلار براي هر گالن کاهش داد. يکي از راه هاي کاهش اين هزينه چشمگير، گسترش دادن آنزيم ارزانتر و پيدا کردن يک آنزيم واحد که هم سلولز را بشکند و هم اتانول را مخمرسازي کند. يکي ديگر از مسائل که با آن روبه رو هستيم بردن آن از پالايشگاه به ايستگاه سوخت مي باشد. اتانول شديداً خورنده مي باشد و نمي شود توسط خط لوله همان طوري که نفت و بنزين حمل مي شوند، حمل شود.
بدين معني است که بايد توسط کاميون ها حمل شود که هم به هزينه محصول اضافه مي کند و هم نسبت انرژي را کاهش مي دهد،به خاطر اينکه که کاميون هاي بزرگ نفت کش(کشتي هاي نفت کش) سوخت فسيلي زيادي نياز دارند تا اتانول را براي توزيع، حمل و نقل کنند. مايکل ونگ مي گويد که چالش هاي توزيع اتانول تا حدودي، توسط سيستم هاي راه آهن غلبه مي شود تا آن را تا دورترين نقاط ممکن حمل کنند. او همچنين مي گويد، هنگامي که شما آن را در ميدوست (منطقه اي در ايالات شمالي ايالات متحده از غرب اهايو تا کوه هاي راکي: Midwest ) پالايش مي کنيد و قصد انتقال آن به غري را داريد، مسئله موجود حمل و نقل آن مي باشد. شما بايد از راه آهن استفاده کنيد. ديگر مسئله موجود براي اتانول علف جايگزين( switchgrass ) که با آن مواجه ايم، مقادير زمين هاي موجود براي کشت آن مي باشد.
تحقيقات دانشگاه تنزي( Tennessee ) به اين نتيجه رسيده که ايالات متحده ساليانه مي تواند 153 ميليون تن علف جايگزين( switchgrass ) خشک همراه با پس مانده محصول-موادي که بعد از برداشت محصول باقي مي مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذي اتانول توليد کند. اين تحليل نشان مي دهد، به اين نتيجه مي رسيم که حدود 5.3 درصد کاهش در مصرف بنزين در ايالات متحده خواهيم داشت. احتمالاً تحقيقات و تکنولوژي آنزيم مي تواند بر اين موانع غلبه کند.جيسون گرامت از کميسيون ملي سياست گذاري انرژي ( NCEP ) پيشنهاد مي کند گسترش رگه هاي علف جايگزين( switchgrass ) را که مي تواند بازده توليد هر تن در جريب فرنگي را افزايش دهد. با افزايش بازده توليد اتانول حدود يک- سوم، معادل با دو برابر کردن بازده همه وسيله ها در آمريکا مي باشد.
قطعاً پول هم مي تواند بر اين موانع غلبه کند. هم کمپاني هاي انرژي و هم گروه هاي تحقيقاتي برداشت محصول براي امکانات و تسهيلات اتانول سلولزي پول خرج کرده اند. شرکت هاي مختلفي به دانشگاه ها و مراکز تحقيقات زيادي پول دادن تا تحقيقات خود را در مورد اين سوخت تکميل کنند. با اين مقادير پولي که به پاي تحقيقات اتانول سلولزي ريخته شده است و بيشتر از اين هم در راه است - البته بدون حمايت و طرفداري عموم - با اين اوصاف تصور کردن آن براي چند دهه ي بعد دشوار نيست.روزي اتانول اصلي علف جايگزين( switchgrass ) باک ماشين هاي ما را پر خواهد کرد. اما علف جايگزين( switchgrass ) همچنان مشکلات خودش را دارد و شک برانگيز مي باشد.

پي نوشت ها :

(1) ايالات متحده - مؤسسه کشاورزي
(2) BioCycle
(3) کميسيون تجاري فدرال

منبع : iran-eng.com
* ارسال مقاله توسط عضو محترم سايت با نام کاربري : sm1372
/خ