زیست‌سوخت‌ها، آلودگی را می‌بلعند

اما این یک نفت معمولی نیست. در واقع این نوع نفت، در دسته‌ای از سوخت‌ها جای می‌گیرد که کربن منفی نام دارد. شاید در حال حاضر، در دسترس‌ترین و کاربردی‌ترین راه‌حل برای مبارزه با تغییرات اقلیمی ناشی از گازهای گلخانه‌ای، همین سوخت‌های کربن منفی باشد. این نوع سوخت‌ها، کربن موجود در جو را جذب کرده و در خود نگه می‌دارند.

 ایده کلی تولید این نوع سوخت بسیار ساده است. ابتدا باید گیاهی خاص را (در اینجا جلبک) که به صورت طبیعی جذب کننده دی‌اکسیدکربن موجود در جو است، پرورش داد. افزون بر این که می‌توان از این گیاه نفت استخراج کرد، پسماند گیاه نیز حجم زیادی کربن را در خود نگه می‌دارد.

کربن منفی بودن این دسته از سوخت‌ها به خاطر همین پسماند است. اگر بتوان به هر شیوه‌ای کربن را جذب و طوری حبس کرد که نتواند دوباره به هوا بازگردد، دی‌اکسیدکربن جذب شده بیش از میزان گسیل شده به هوا خواهد شد.

نسل اول سوخت‌های زیستی چندان هم سودمند نیست

هرگاه برای جابه‌جایی از خودرو استفاده می‌کنیم، مقداری گاز دی‌اکسیدکربن تولید می‌شود.

دی‌اکسیدکربنی که طی میلیون‌ها سال از اکوسیستم سیاره زمین جدا شده و در اعماق آن ذخیره شده بود.

به این ترتیب با ادامه استفاده از موتورهای احتراق داخلی هرروز یک گام به سمت بحران گرمایش زمین نزدیک‌تر می‌شویم.

استفاده از سوخت‌های زیستی، یکی از اصلی ترین راه‌های مقابله با این رویه است، زیرا گیاهانی که برای تولید این گونه سوخت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، دی‌اکسیدکربن هوا را جذب می‌​کنند.

امروزه شناخته شده ترین سوخت زیستی در دنیا اتانول است که معمولا از ذرت تهیه می‌شود. در واقع سوخت‌های زیستی تهیه شده از محصولات کشاورزی، نسل اول سوخت‌های زیستی نامیده می‌شوند.

شاید در نگاه اول این گونه سوخت‌ها، کربن خنثی باشد، یعنی به ازای هر یکصد اتم کربنی که از جو جذب می‌کنند، هنگام سوختن دقیقا یکصد اتم کربن به جو گسیل می‌دارند اما متاسفانه این فقط ظاهر قضیه است.

از زمانی که کشاورزان زمین را برای کاشت گیاه ذرت شخم می‌زنند و کود به آن اضافه می‌کنند و در نهایت محصول را برداشت می‌نمایند مقدار زیادی سوخت فسیلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین سوخت فسیلی مورد استفاده برای فرآیند تبدیل گیاه به اتانول را نیز باید در نظر گرفت.

همه این مراحل سبب تولید مقدار زیادی کربن شده و به این ترتیب کربن خنثی نامیدن این نوع سوخت‌ها چندان منطقی نیست البته یکی از راه‌هایی که برای کاهش حجم کربن تولیدی در این فرآیند پیشنهاد می‌شود عبارت است از جذب کربن تولید شده طی فرآیند تبدیل گیاه به اتانول. فرآیند تخمیر که به تولید اتانول می‌انجامد درست به اندازه سوزاندن اتانول در خودروها، گاز دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند.

همین امر برخی شرکت‌های بزرگ تولیدکننده این نوع سوخت‌های زیستی را به طراحی روشی برای جذب دی‌اکسیدکربن تولیدی در کارخانه و دفن آن در زمین سوق داده است.

یکی از بزرگ‌ترین شرکت‌های تولیدکننده اتانول در ایالات متحده قصد دارد هر سال حدود یک میلیون تن دی‌اکسیدکربن را در زمین دفن کند. اما حتی با وجود اتخاذ چنین تدابیری، باز هم این فرآیند، کربن خنثی نیست و در مقایسه با سوخت‌های فسیلی تنها 20 تا 30 درصد آلودگی کمتری ایجاد می‌کند.

یکی دیگر از راهکارهای پیش رو، استفاده از سوخت‌های تجدیدپذیر در کارخانه‌های تولید اتانول است اما این کار نیز نمی‌تواند مشکل اصلی تولید سوخت‌های زیستی از محصولات کشاورزی را برطرف سازد.

تولید سوخت زیستی از ذرت، گندم و سایر محصولات کشاورزی حجم زیادی از زمین‌های زراعی را به خود اختصاص می‌دهد و به این ترتیب تولید محصولات کشاورزی خوراکی بشدت کاهش می‌یابد.

به عنوان نمونه در ایالات متحده، اتانول تولید شده از محصولات کشاورزی توانست هشت درصد از نیاز سوخت خودروهای این کشور را تامین کند ولی در مقابل، حدود 40 درصد از ذرت تولید شده برای این کار مصرف شد.

اگر تولید اتانول از محصولات کشاورزی همچنان ادامه یابد، به احتمال زیاد قیمت این محصولات افزایش چشمگیری یافته و کشاورزان نیز به سمت بهره‌برداری بی‌رویه از زمین‌های کشاورزی سوق خواهند یافت. لذا استفاده از این نوع سوخت‌های فسیلی راه‌حل مناسبی به نظر نمی‌رسد.

جلبک‌ها وارد میدان می‌شوند

محدودیت‌های تولید اتانول از محصولات زراعی سبب شده تهیه سوخت از جلبک‌ها به عنوان گزینه‌ای مناسب مطرح شود. جلبک‌ها بسیار سریع‌تر از انواع محصولات کشاورزی رشد می‌کنند و هر روز بیست برابر دانه‌های سویا، زیست توده تولید می‌کنند.

استخراج نفت از آنها کار پیچیده‌ای نیست و می‌توانند در آب دریا، آب‌های شور و زمین‌های غیرقابل کشت رشد کنند و به این شکل جا را برای کاشت محصولات کشاورزی دیگر تنگ نمی‌کنند.

همین ویژگی‌های جذاب بود که شرکتی اسپانیایی را برآن داشت تا در کنار یک کارخانه سیمان قرار گرفته در منطقه‌ای ساحلی، مزرعه پرورش جلبک خود را تاسیس و به این شکل نفت آبی رنگ تولید کند. در واقع سیانوباکتر (باکتری آبی) موجود در جلبک‌ها، دی‌اکسیدکربن تولیدی توسط کارخانه سیمان را جذب و به نفت تبدیل می​کند.

نفت آبی رنگ

برای تولید یک بشکه نفت به این شیوه، حدود دو تن از دی‌اکسیدکربن تولید شده توسط کارخانه سیمان به وسیله جلبک‌های این مرکز جذب می‌شود البته فرآیند تولید نفت از جلبک نیز مقداری دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند زیرا هم زدن جلبک‌ها برای رشد بهتر، افزودن کود به آنها و نیز فرآیند استخراج نفت از آن نیازمند صرف انرژی و در نتیجه تولید دی‌اکسیدکربن است.

این مجموعه عملیات حدود 700 کیلوگرم دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند. سوختن این نوع سوخت زیستی در موتور خودرو‌ها نیز حدود 450 کیلوگرم دی‌اکسیدکربن وارد جو می‌کند.

حدود 900 کیلوگرم دی‌اکسیدکربن نیز در پسماند جلبکی باقی می‌ماند که می‌توان آن را با بتون ترکیب و به این شکل در زمین دفن کرد.

این شرکت قرار است به ازای هر هکتار جلبک، 2.5 بشکه نفت در روز تولید کند. به این ترتیب می‌توان کل نفت مورد نیاز ساکنان زمین را تنها با استفاده از یک چهارم صحرای لیبی تولید کرد.

با این که 35 میلیون هکتار زمین، گستره‌ای وسیع است، اماشاید تولید 90 میلیون بشکه در روز بتواند توجیهی اقتصادی برای آن باشد. این مقدار از زمین حدود یک درصد از مجموع چراگاه‌های زمین را تشکیل می‌دهد.

اما آیا تولید سوخت زیستی از جلبک مقرون به صرفه است؟ به نظر می‌رسد هزینه اولیه راه‌اندازی چنین کارخانه‌ای بسیار بالا باشد و درنهایت تولید هر لیتر از این نوع سوخت حدود 20 هزار تومان هزینه داشته باشد البته در حال حاضر این شرکت اسپانیایی با فروش پسماندهای جلبک خود به کارخانجات تولید اسیدهای چرب امگا 3، درآمد خوبی کسب می‌کند.

اما معلوم نیست با اشباع بازار از چنین محصولاتی، چقدر بتوان روی این درآمد حساب کرد. یکی از روش‌هایی که بتازگی برای کاهش هزینه پرورش جلبک پیشنهاد شده، گذاشتن آنها در کیسه‌های پلاستیکی 25 متری و قرار دادن این کیسه‌ها در آب‌های اقیانوسی است.

به این شکل جلبک می‌تواند آب و نور مورد نیاز خود را دریافت کند و افزون بر این امواج نیز وظیفه هم زدن آنها را به انجام می‌رساند اما محدودیت‌های تولید سوخت زیستی از جلبک به همین جا ختم نمی‌شود. جلبک‌ها برای رشد به مقادیر زیادی از مواد مغذی بویژه نیتروژن و فسفر نیاز دارند، اما تامین این حجم از این گونه از مواد کار بسیار دشواری است.

محاسبات نشان می‌دهد برای تولید یک دهم از سوخت مصرفی در ایالات متحده با استفاده از جلبک‌ها باید مجموع نیتروژن و فسفر تولیدی این کشور را مصرف کرد.

با کنار هم قرار دادن این مزایا و معایب، شاید تولید سوخت زیستی با استفاده از جلبک در حال حاضر به عنوان بهترین گزینه جایگزین سوخت‌های فسیلی مطرح نشود.

زیست‌توده‌ها به نجات زمین می‌آیند

در حال حاضر ارزان‌ترین و سهل‌الوصول‌ترین ماده اولیه برای تولید سوخت زیستی عبارت است از زیست توده‌هایی نظیر ساقه‌های برجای مانده از برداشت محصول، برخی گیاهان خودرو یا درختان خشکیده. تولید اتانول از زیست توده‌ها پدیده جدیدی نیست.

اما اصلی‌ترین چالش پیش‌روی تولید اتانول از زیست توده‌ها این است که شکستن پیوندهای شیمیایی این مواد و تبدیل آن به اتانول بسیار انرژی بر و دشوار است.

خوشبختانه بتازگی یک شرکت فعال در این حوزه توانسته نوعی فرآیند طراحی کند که در آن زیست‌توده تحت تاثیر حرارت، فشار و کاتالیزور به هیدورکربنی مشابه هیدورکربن موجود در بنزین، گازوئیل یا سوخت هواپیما تبدیل می‌شود.

این بدان معناست که سوخت زیستی به دست آمده از این روش را می‌توان با این سوخت‌های فسیلی ترکیب و به این وسیله چگالی کربن موجود در آنها را کاهش داد. همچنین در این فرآیند نوعی ماده ذغال مانند حاصل می‌شود که می‌تواند به حاصلخیزتر کردن زمین‌های کشاورزی کمک کند.

یکی دیگر از جذابیت‌های این روش، تمرکز زدایی در آن است. این بدان معناست که مجموعه‌ای از واحدهای کوچک را می‌توان در فواصل دور از هم قرار داد و بدین ترتیب نیاز به حمل زیست توده به یک واحد مرکزی از میان خواهد رفت.

هر یک از این واحدها قادرند در سال بین 40 تا 200 میلیون لیتر بنزین را با استفاده از زیست توده‌هایی که تا شعاع 50 کیلومتری آنها واقع است، تولید کنند. بدین شکل نیمی از دی‌اکسیدکربن جذب ماده ذغال مانند تولیدی شده و نیمی دیگر از آن توسط خودروها به جو زمین باز خواهد گشت.

این شرکت در نظر دارد تا 20 سال آینده حدود2000 واحد از این واحدهای مستقل را تولید کند تا به این وسیله 10 درصد از سوخت مایع مورد نیاز دنیا را تولید نماید.

در صورت اجرای کامل این طرح تا سال 2050 می‌توان گسیل دی‌اکسیدکربن را تا 85 درصد کاهش داد.

صالح سپهری‌فر - جام​جم