ارائه ای از : الیاس رضاییان‌زاده

مقدمه:

دلایل تقاضا برای محصولات ارگانیک در سطح جهان:

۱)اولین دلیل مهم برای تقاضای جهانی نسبت به محصولات ارگانیکوجود خواص غذایی بهتر و طبیعی این محصولات نسبت به محصولات تولید شده در سیستمزراعی رایج و محصولات اصلاح شده است .مطالعات نشان می‌دهد ارزش غذایی و ویتامینهادر غالب محصولات ارگانیک و اصلاح نشده بسیار بیشتر از محصولات سیستم رایج است ازاین جمله می‌توان به محتوی بیشتر ویتامیهایی مانند ویتامین B-C و ویتامین E ولیکوپن و مواد معدنی همچون منیزیم آهن و روی در محصولات باغی مانند گوجه‌فرنگی و وجود آنتی‌اکسیدانها و اسیدهای آمینه مفید در سایر محصولات اشاره کرد.


Nutritional value of organic, integrated and conventional tomatoes

۲) دومین دلیل تقاضا برای این محصولات مطابقت زیست محیطی اینمحصولات چه از فرایند تولید تا انتقال به مصرف کننده و نیز سیستم جامع اکولوژیکیمدیریت این مزارع است که حداقل آسیب زیست محیطی و حداکثر تطابق آن با سیستم‌هایطبیعی در بر دارد.

۳)آخرین دلیل برای درخواست تولید محصولات ارگانیک در سطح دنیاوجود باورهای مذهبی و اخلاقی است که این باور ها محیط زیست را بعنوان محیطی برایپرورش نسل‌های گذشته حال و آینده و به جهت تولید غذا برای نسل‌های مختلف در نظرمی‌گیرد وهر گونه صدمه زدن به آن را از لحاظ اخلاقی و یا مذهبی را محکوم می‌کند . اخبار حاکی از آنست که حتی مسیحیان آمریکا در سال جدید میلادی اقدام به خریدکاج‌های نوئلی که بصورت ارگانیک تولید شده بود می‌کردند و تمایل بیشتری نسبت بهخرید این محصولات و وجود داشته و این تمایل تنها در مواد غذایی خلاصه نمی شود.

اتحادیه اروپا در انتهای مدا ۲۰۰۵ میلادی طی گزارشی اظهار داشتحدود ۲% از انرژی که در بخش حمل ونقل این قاره استفاده می شود از سوخت های زیستیتأمین شده است و سالانه استفاده از این سوخت ها حدود 75/0% افزایش نشان می دهد. ایناتحادیه اظهار امیدواری کرد که تا سال ۲۰۱۰ این رقم به ۱۲% افزایش یابد. استفاده ازاین سوخت ها ابتدا در سال ۱۹۹۷ میلادی مطرح شد و اکنون نیز آلمان و انگلستان طلایهداران استفاده و تولید این سوخت ها به شماری می روند.

اما Biofuel، نوعی سوخت مایع و یا گازی شکل است که از بیوماسزیستی مانند گیاهان زراعی، زباله های شهری و بقایای زراعی و جنگی به دست می آید. سوخت های زیستی قابلیت این را دارند که در وسایل نقلیه جایگزین سوخت های فسیلی شود. این سوخت ها به ده دسته تقسیم می شوند که به قرار زیر است:

Biodisel ، Bioethainol ، Biodas ، Biomethanol ، Biodimethyleter ، Bio ETBE ، Synthetic biofuels ، Biohydrogen و نهایتاً روغن هایخالص گیاهی. از این میان Biodiesel و Bioethanol بیشترین تولید را به خود اختصاصداده اند. لذا در این مقاله تمرکز بیشتر بر این دو گونه از سوخت ها می باشد.

مزایای استفاده از سوخت های زیستی

زمانی نه چندان دور سیاست مداران تنها زمانی از اتانول یاد میکردند که به سلامتی یکدیگر مشروبات الکلی، می نوشیدند، اما اکنون مسائل خاورمیانه وبالارفتن قیمت نفت از یک سو و مسائل زیست محیطی همچون آلودگی هوا و گرم شدن کرهزمین از سویی دیگر، سیاست مداران را بر آن داشت که با مصرف سرمایه های هنگفت بهدنبال استفاده از این ماده به عنوان جایگزینی برای تأمین انرژی کشور خود باشند.

سوخت های زیستی سبب کاهش مصرف سوخت های فسیلی می شوند. در تولیدآنها از انرژی حاصل از سوختن زغال سنگ و گازهای طبیعی استفاده می شود. این مزیت باتوجه به کاهش ذخایر نفتی و نیز عوارض مخرب حاصل استفاده از فرآورده های نفتی موجبمی شود آمریکا و کشورهای اتحادیه اروپا توجه ویژه ای به تولید و جایگزینی آن سوختبا سوخت های فسیلی با این حال نظر عامه مردم نیست به مصرف سوخت زیستی با کمی ابهامهمراه است. زیرا اتانول در هنگام سوختن انرژی کمتری نسبت به بنزین تولید می کند وآنگونه که محاسبه شده است برای مساسفت ۸۵ مایلی توسط یک اتومبیل محصولی ۴ گالناتانول نیاز است در حالیکه این خودروها همین مسافت را فقط با ۳ گالن بنزین طی میکنند. لیکن طی اظهار نظر کارشناسان استفاده از این سوخت ها پس از ۵ تا ۱۵ سال ازلحاظ اقتصادی توجیه پذیر خواهد بود.

همچنین اثرات سوناشی از افزایش دما و تغییرات آب و هوای کرهزمین که منجر به زیان های اقتصادی جبران ناپذیری می شود ضرورت تولید این سوخت هایزیستی را توجیه پذیرتر می نماید.

بیوسوخت ها و امنیت انرژی

در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا اولین هدف از تولید سوخت هایزیستی، جلوگیری از واردات بی رویه نفت خام و جایگزین کردن بیوسوخت ها با فرآوردهاینفتی گزارش شده است. حتی در برخی از کشورهای آمریکای مانند برزیل این سوخت ها نهتنها جایگزینی بنزین و گازوئیل شده است بلکه حتی آن کشورها را به صادرکننده بیودیزلبه عنوان سوختی برای کشتی ها وموتورهای دیزلی تبدیل شده است.

سوخت های زیستی اثرات مخربی بر آب و هوا نمی گذراند. این سوختها محتوی2CO و گازهای گلخانه ای را در اتمسفر افزایش نمی دهند.

کیفیت سوخت

سازندگان اتومبیل از سوخت اتانول استقبال کرده اند. این عملبدلیل بالا بودن عدد اکتان دراتانول است. همچنین برخی مواد افزاینده می توانند عدداکتان این سوخت را تا حد زیادی ارتقا دهند. از جمله این مواد می توان به متیل- تریپوبوتیل اتر با نان MTBE اشاره کرد.

این سوخت همچنین بدلیل تبخیرپذیر بودن قابلیت بهتری برایاستفاده در سیستم های حمل و نقل را دارند. با اینکه استفاده از سوخت های زیستیتاکنون محدود بوده است اما این رویه به سرعت تغییر خواهد کرد. مزایای اکولوژیکیاستفاده از این سوخت و تجدیدپذیر بودن آن در دوره کوتاه زمانی و همچنین دلایلسیاسی، اقتصادی و اخلاقی، تولید ساختارهای نوین را از محصولات زراعی اجتناب ناپذیرخواهد کرد. با این حال همچنان سوالاتی که در زمینه زیرسوال رفتن امنیت غذایی مطرحاست تا حدودی مد نظر دانشمندان قرار گرفته است.

به دلیل تقاضای روزافزون برای نفت در سطح نیاز و مشکلات تأمینآن، محبوبیت و جذابیت سوخت های زیستی به طور روز افزون افزایش می یابد. البته سوختهای زیستی سازگاری خوبی با محیط زیست دارند و جایگزین مناسبی برای فرآورده های نفتیبه شمار می روند.

به طور کلی سوخت های زیستی از اهمیت سوخت های فسیلی نمی کاهد وتقاضا را برای سوخت های فسیلی را چندان کاهش نمی دهد لیکن می تواند با جایگزین شدنبه جای آن ازاثرات سوءسوخت های فسلی بکاهد. در هر حال استفاده از این سوخت ها تابحال جنبه سمبلیک و غیرعملی داشته است ولی با توجه به تلاش های گسترد های که برایگستردن آن انجام می شود می توان انتظار داشت تا چندین سال آینده تولید و تقاضا برایسوخت های زیستی به طور چشمگیری افزایش یابد و این فرآورده سهم وسیعی را در تأمینانرژی کشورهای توسعه یافته ایفا کند.

رنگ سبز تکنولوژی

تکنولوژی های که کارشناسان و فعالان محیط زیست در پی آن هستندبه عنوان تکنولوژی های سبز شناخته می شوند. محصولات این تکنولوژی ها کالاهایی هستندچون اتومبیل هایی که با سوخت هایی غیر فسیلی کار می کنند .

از جمله این منابع انرژ یمیتوان به بیو سوخت ها نظیر یی بیودیزلو اتانول ، انرژی خورشید و گاز هیدروژن اشاره کرد.

اتانولی که از فضولاتی طبیعی – درختان و علف ها تولید شده باشدبایواتانول نامیده می شود. این گزینه ممکن است برای مزرعه دارانی که در جستجوی راهیبرای استفاده از زمین خود برای رشد محصولات قابل فروش هستند جذابیت داشته باشد.

متانول نوع دیگری از سوخت الکلی است که بخش اعظم آن از گازطبیعی تولید می شود هر چند برای تولید آن می تون از زغال با فضولات طبیعی هماستفاده کرد.

هیدروژن ماده دیگری است که استفاده از آن به عنوان سوخت پاکمورد توجه دانشمندان قرار گرفته است منابع هیدروژن تقریبا بی پایان است زیرا میتوان آن را از منابع ارزان و تجدید پذیری مانند آب تولیدکرد.

این ماده به تنهایی یا درترکیب با گاز طبیعی می تواند نیرویمحرکه وسیله نقلیه باشد. اما کاربرد بهینه آن وقتی است که در سلول سوختی به کار میرود. گاز طبیعی و همچنین پروپین یا نفت گاز مایع شده که محصول جانبی فرایندتولیدگاز طبیعی و پالایش نفت خام است ، از دیگر سوخت های مورد استفاده اند که نسبتبه سوخت های متعارف آلودگی کمتری دارد.

انرژی خورشیدی که توسط سلول های نوری تولید می شود سیستم دیگریبرای غلبه بر آلودگی سوخت های فسیلی است هر چند تمامی این سوخت ها آینده روشنی رانوید می دهند . اما درحال حاضر هزینه تولید آن ها بیش از موتورهای متعارف است که باسوخت های آلاینده کار می کنند.

ساخت موتوری که با سوخت های پاکیزه کار می کند علاوه بر آن کهبرای تولید کنندگان مقرون به صرفه نیست ، برای خریداران نیز گران تمام می شود.

در این میان وسایل نقلیه معروف به دوگانه (Hybrid) که درعین حالهم از بنزین و هم انرژی الکتریکی استفاده می کنند چشم اندازی روشن رو به آینده است. مصرف بنزین این اتومبیل ها تنها نصف اتومبیل های معمولی است و اکثر آن ها می توانندبه هنگام توقف و یا در سرازیری ها از موتور الکتریکی خود برای پر کردن باطری هایشاناستفاده کنند.

محدودیت منابع سوخت فسیلی یک مساله بین المللی است . علاوه براین محدودیت ، آلودگی زیست محیطی سبب شده تا این روزها دانشمندان برای تامین سوختخودروها دست به دامان سیب و پرتقال شوند.

به تازگی گروهی از دانشمندان آمریکایی اعلام کرده اند قند موجوددرمیوه هایی مانند سیب و پرتقال را می توان به نوع تازه ای از سوخت اتومبیل کهتصاعد کربنی آن کم است تبدیل کرد.

براساس پژوهشی که در دانشگلاه ویسکانسین – مدیسون آمریکا انجامشده و نتایج آن در نشریه « نیچر» منتشر شده است ، سوخت به دست آمده از فروکتوز(قند میوه ) حاوی مقدار خیلی بیشتری انرژی در مقایسه با اتانول است.

این سوخت که دیمتیل فوران ( dimethylfuran ) نام دارد می تواند۴۰درصدبیش از اتانول انرژی ذخیره کند. به علاوه براحتی اتانول تبخیر نمی شود وثبات بیشتری دارد.

از سوی دیگر و تقریبا همزمان با انجام این پژوهش، محققانانگلیسی اعلام کرده اند علاوه بر روغن نخل ازکلیه انواع زباله ها از جمله کیسه هایپلاستیکی ، چوب و علف هرز می توان برای ساختن بایودیزل استفاده کرد. به گفتهکارشناسان ظرف شش سال آینده۳۰ درصد نیازهای دیزلی بریتانیا از این طریق قابل تامیناست .

تولید سوخت های زیستی

برای تولید بیودیزل حدود 4/1 میلیون هکتار از زمین های زراعی دراروپا مورد استفاده قرار می گیرد و آلمان با تولید بیش از ۴۰% از این سوخت، بیشترینسهم را در تولید بیودیزل دراروپا به خود اختصاص داده است. در تولید بیودیزل حدوداًاز ۴۰ گونه گیاهی استفاده می شود که گندم و سویا بیشترین سهم را در این امر برعهدهدارند.

در آمریکا زارعین ذرت کار از سال ۲۰۰۴-۱۹۹۵ بیشترین تعداد را درمیان سایر زارعین داشته اند و طبق گزارش وزارت کشاورزی امریکا، این زارعین مبلغیبالغ بر ۴۱ بیلیون دلار امریکا را در آن بازه زمانی از آن خود کرده اند. این مبلغمعادل مجموع درآمد گندم کاران و پنبه کاران آن کشور بوده است. استفاده های خوراکیدر صنایع غذایی، تهیه خوراک دام و البته تهیه اتانول مصارفی بود که قیمت ذرت رابالا نگه داشت. البته حدود ۱۱۳ گونه گیاهی در تهیه اتانول به کار می روند ولی سهولتاستفاده از ذرت ونیز عملکرد بالای این گیاه دولت ها را مجاب ساخته تا ذرت را بهعنوان مهمترین گیاه در تولید بیواتانول به کار برند.

به طور کلی سوخت های زیستی از نظر تولید به دو دسته کلی تقسیممی شوند:

۱)دسته اول آنهایی که مستقیماً از محصولات زراعی تولید میشوند. این محصولات زراعی عمدتاً شکر و نشاسته اند که طی فعالیت های مخمری وباکتریایی به اتانول تبدیل می شوند و یا روغن های گیاهی که با پروسه هایی بهبیودیزل ها تبدیل می شوند.

۲)دسته دوم سوخت هایی که به طور غیرمستقیم از محصولات زیستیتولید می شوند می باشند. ماده اولیه آنها شامل سلولز، همی سلولز و لیگنین است. قسمتهای چوبی خشتی باید ابتدا طی پروسه هایی به قندهای کوچکتر تقسیم شوند که این عملنیازمند عملیات وسیع و گران قیمت است. بیشتر تحقیقات در این زمینه تاکنون روی تجزیههای آنزیمی صورت گرفته که نیازمند انرژی کمتری نمی باشد. ولی به دلیل هزینه هایبالای این روش تاکنون این روش به صورت وسیع و در مقیاس صنعتی به کار گرفته نشدهاست.

دسته اول شامل:

۱) Ethanol-butanol

۲)روغن های خالص گیاهی

۳)بیودیزل ها.

دسته دوم شامل:

۱)الکل هایی که با واکنش آنزیمی تولید می شوند

۲) green diesel

۳) MTBE-Metonol

۴) DME

۵)الکل های مخلوط .

 Biodiesel (١

بیودیزل نام کلی ترکیباتی است که به منظور استفاده برای مصارسوختی از ترکیبات استری روغن های گیاهی تولید می شود. این محصول احتراقی شبیه بهگازوئیل ایجاد می کند و حتی ویسکوزیته (گرانروی) گازوئیل را نیز ندارد. با اینشرایط Biodiesel می تواند برای وسایل نقلیه دیزلی جایگزین مناسبی برای گازوئیل باشدو نیز می توان آنرا به صورت مخلوط با آن سوخت فسیلی مصرف نمود. ترکیبی از ۲۰ درصدبایودیزل و ۸۰ درصد دیزل بنزین را می توان در موتورهای دیزلی ریخت و در صورتی کهموتور دیزلی اصلاح شود ، امکان استفاده از نوع خالص بایودیزل نیز وجود دارد.

بایودیزل یک سوخت قابل تجدید است که از روغن نباتی یاچربیبازیافت شده رستوران ها تهیه می شود این سوخت ازمیزان آلاینده های خطرناکی مانندمنواکسید کربن وهیدروکربن می کاهند.دراروپا این محصول غالباً از دانه کلزا و همچنینارقام مخصوصی از آفتابگردان تولید می شوند.

 Bio ethanol (٢

بیواتانول به طور اخص از تخمیر محصولات زراعی سرشار از قند ونشاسته به دست می آورند. گیاهانی که بدین منظور از آنها استفاده می شود عمدتاً غلاتدانه ای، چغندقند وانواع سورگوم تشکیل می دهند. این سوخت را می توان به صورت ترکیببا بنزین در انواع خودروهای بنزینی به نسبت ۵% مصرف کرد. همچنین در انواع مدرن ترموتورهای احتراقی این سوخت می تواند به صورت خالص مصرف شود.

ETBE (٣

این اصطلاح مخفف(Ethyl-Tertiary- Butil- Ether) است که بااعمال اندکی تغییرات در ساختار Bioethanol بدست می آید. این محصول نیز می تواند بهصورت مخلوط با بنزین محصولی و با درصد بالاتر(۱۵%) در موتور وسایل نقلیه به کاررود. با اینکه فراریت این سوخت زیستی بسیار کمتر از بیواتانول است لیکن بدلیل مراحلپرتعداد در تولید و هزینه بر برودن تولید آن، کمتر به آن پرداخته شده است. بیواتانول و ETBE مشترکاً بهترین میزان احتراق را در میان دیگر سوخت های زیستیدارند.

در ادامه مقاله توضیح جامع تری در مورد بیو سوخت های یادشدهارائه خواهد شد.

با افزایش قیمت جهانی نفت، در عمل تقاضا برای بازه گسترده ای ازانرژی های تجدیدپذیر، از توربین های بادی تا ماشین های الکل سوز، افزایش یافته است. اگرچه روی آوردن به سوخت های جدید تنها هنگامی نمایان می شود که قیمت نفت دربازارهای جهانی به یکباره اوج می گیرد، اما جنبش انرژی های تجدیدپذیر به تدریج درحال وارد شدن به مرحله جدیدی از پویایی است.

رشد امروزه تولید و مصرف انرژی های جانشین نه تنها واکنشی سریعو احساسی به تغییر کوتاه مدت قیمت های جهانی سوخت های فسیلی است، بلکه افراد بانگاهی سطحی به میزان ذخایر موجود انرژی و تعدد مسائل زیست محیطی درمی یابند که چارهای جز روآوردن به اقتصادهای مبتنی بر انرژی های جانشین در شهرها و روستاهای خودندارند.

سوخت های زیستی نوعی از سوخت ها هستند که از منابع زیست توده)بیوماس) به دست می آیند. این سوخت ها شامل اتانول مایع، متانول، بیودیزل و سوختهای دیزل گازی همچون هیدروژن و متان است. تحقیقات روی سوخت های زیستی با سه هدفعمده انجام می شود که عبارتند از:

تولید سوخت های زیستی؛ پیدا کردن راه های بهره گیری و استفادهاز آن و تعیین پراکندگی ساخت های آن. از منابع اولیه تولید این سوخت ها می توان بهضایعات چوبی، تفاله های محصولات کشاورزی، نیشکر، غلات، روغن گیاهان و سبزیجات اشارهکرد. امروزه بیشتر کشور ها در بخش انرژی، نیاز و تقاضای خود را به سوی استفاده ازاین گونه سوخت ها سوق می دهند، زیرا معضل هایی مانند آلودگی زیاد محیط زیست سوختهای فسیلی که به نوبه خود سبب برهم خوردن شرایط اکولوژیک میشوند و خطرهای زیستمحیطی را نیز به دنبال دارند، همچنین محدود بودن ذخایر سوخت فسیلی، سبب شده است تابه این نوع انرژی ها بیش از پیش توجه شود. اتانول یا الکل اتیلیکل، مایعی روشن ، بیرنگ و با بوی قابل تحمل است. درحال حاضر از این ماده به صورت خالص و یا مخلوط آن بابنزین به عنوان سوخت، استفاده می شود. این ماده با عدد اکتان ۱۱۳ سوختی مرغوب است وبه عنوان ترکیبی اکسیژن دار با اضافه شدن به بنزین می تواند عدد اکتان را افزایش وانتشار آلاینده هایی نظیرCO را کاهش دهد.

اتانول می تواند در موتورهای جدید بنزین سوز ، بدون هیچ تغییریدر سیستم موتور از ۳ تا ۲۴ در صد در اختلاط با بنزین مصرف شود ، اما استفاده از اینماده با درصدهای بالاتر نیازمند استفاده از موتورهای اختصاصی ویا دو منظوره است. دراین مقاله فرآیند های شیمیایی و بیولوژیک که به تولید اتانول مایع از ضایعات چوبی وتفاله های محصولات کشاورزی منجر می شود، بررسی شده است.

در فرآیند های بیولوژیک از تخمیر کربوهیدرات های مونومریک،اتانول مایع حاصل می شود. کربوهیدرات ها را می توان از منابع گوناگون به دست آورد. برای نمونه در برزیل کربوهیدرات ها را از نیشکر به دست می آورند که به عنوان مادهاولیه در بیشتر صنایع بزرگ این کشور استفاده می شود و یا در آمریکای شمالیکربوهیدرات ها را از هیدرولیز آنزیماتیک نشاسته که در غلاتی مانند ذرت و گندم وجوددارد، به دست می آورند. برای تولید اتانول از کربوهیدرات ها به عنوان سوخت، باید ازمنابع اولیه ارزان قیمت و تا حد ممکن بی مصرف استفاده کرد تا بتوان به سوختی ارزانو مقرون به صرفه دست یافت؛ از این رو برای تولید اتانول مایع به طور معمول ازضایعات چوبی (چوب های سخت و چوب های نرم) و تفاله های محصولات کشاورزی وزراعتی(مواد لیگنو سلولزی) استفاده می شود. این مواد منبعی غنی از کربوهیدرات هایمونومریک هستند که برای تولید اتانول مایع استفاده می شوند.

مواد لیگنوسلولزی از ترکیبات سلولزی و همی سلولزی که به صورتزنجیره های بسیار بلند کربوهیدراتی هستند، تشکیل شده اند. همچنین این ترکیبات بهوسیله یک ماده چسبنده به نام لیگنین در کنار همدیگر نگهداری و محافظت می شوند. برایآماده سازی مواد لیگنوسلولزی برای تولید اتانول مایع، مراحل زیر انجام می شود:

 (١ جداکردن ماده لیگنین از سلولز و همی سلولز تا این مواد برایفرآیند هیدرولیز آماده شوند.

 (٢ هیدرولز مواد سلولزی و همی سلولزی به وسیله آنزیم تا به صورتکربوهیدرات های مونومریک درآیند.گاهی در فرآیند هیدرولیز کربوهیدرات هایی مانندپنتوز ایجاد می شود که به وسیله مخمر استاندارد که در صنعت تولید اتانول استفاده میشود، قابل تخمیر نیست. فناوری تولید اتانول از لیگنو سلولز یک رشته فرآیندهیدرولیزی آنزیماتیک و بیولوژیک است. در مرحله اول ضایعات چوبی و تفاله های محصولاتکشاورزی را به وسیله بخار اسید رقیق شده در دما و فشار بالا قرار می دهند تا مادهاولیه، مستعد تاثیر آنزیم شود. در مرحله دوم، مواد تحت تاثیر آنزیم قرار می گیرندتا پیوند های میان مولکولی شکسته و کربوهیدرات مونومریک حاصل شود. در مرحله سوم کهفرآیند بیولوژیک است، هیدرات کربن تحت تاثیر ارگانیسم زنده ای مانند مخمر و یاباکتری قرار می گیرد تا عمل تخمیر صورت گیرد و اتانول تولید شود. در مرحله پایان بهوسیله عمل جداسازی تقطیر، اتانول خالص جداسازی می شود.

در گذشته در مرحله تخمیر بیولوژیک از مخمر که به صورت طبیعی عملتخمیر و تولید اتانول را انجام می دهد، استفاده می شد. امروزه با پیشرفت فناوری ومهندسی ژنتیک و با القای ژن تولید کننده اتانول و دستکاری های ژنتیک در باکتری هاتوانسته اند یک باکتری نوترکیب ایجاد کنند که با بازده بالای ۹۰ درصد، اتانول تولیدمی کند. استفاده از این نوع ارگانیسم های نوترکیب سبب شده است، روز به روز راندمانتولید اتانول در این فرایند بالاتر رود.

تحقیقات ثابت کرده است که مخلوط ۱۰ تا ۱۵ درصد اتانول با سوختبدون سرب می تواند در خودروها و شبکه حمل و نقل استفاده شود. نتیجه این کار، کاهشخروج دود از اگزوز اتومبیل ها به ویژه کاهش گاز سمی منواکسید کربن است. همچنین ایننوع سوخت آسیب بسیار کمتری به محیط زیست و لایه ازون وارد می سازد. مصرف گسترده وکلان انرژی حاصل از سوخت های فسیلی اگرچه رشد سریع اقتصادی جوامع پیشرفته صنعتی رابه همراه داشته است، اما به واسطه انتشار مواد آلاینده حاصل از احتراق و افزایش دیاکسید کربن در جو و پیامدهای آن، جهان را با تغییرات فزاینده ای رو به رو کرده استکه افزایش دمای زمین، تغییرات آب و هوایی، بالا آمدن سطح آب دریاها و تشدید منازعاتبین المللی از جمله این پیامدهاست. از سوی دیگر، پایان زود هنگام منابع فسیلی و پیشبینی افزایش قیمت ها، لزوم جانشینی انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی های بیولوژیکو اهمیت آن را آشکارتر می کند.

پیل های سوخت هیدروژن و سوخت های اتانول، از گزینه های جایگزینبرای بنزین هستند که هر دو مورد هیچ آلودگی برای محیط زیست ایجاد نمی کنند. تکنولوژی پیل سوخت هیدروژن بسیار گران است و برای بهره گیری انبوه، نیاز به تحقیقاتبسیاری دارد. ولی اتانول ماده ای ارزان قیمت است و می توان آن را از پسمانده ها وضایعات تهیه کرد. اتانولی را که از منابع زیستی غیر خوراکی تهیه می شود، بیواتانول(Bioethanol)می گویند.

اتانولC2H5OH را می توان با استفاده از منابع سلولزی ارزان یابدون قیمت مانند کاه، تراشه های چوب،باقی مانده های کشاورزی ،آب پنیر یا منابعکربنی نسبتاً ارزشمند مانند ملاس نیشکریا منابع کربنی کاملاً ارزشمند مانند شکر ونشاسته تهیه کرد. بیواتانول هم اکنون چه به صورت مخلوط با بنزین و چه به صورت خالصدر اتومبیل ها مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از راه حل های مشکلات عدیده ی زیستمحیطی و آلودگی آب ، خاک و بویژه هوای شهرهای کشور که ناشی از تراکم اتومبیل هاست ،استفاده از سوخت های غیر فسیلی است و به این وسیله از سوخت اتانول در موتورخودروها، بخار آب و گاز حاصل می شود و ترکیبات گوگردی، نیتروژنه ، سرب، ترکیباتآروماتیک و دیگر ترکیبات سرطان زا تا حد زیادی از صفحه ی زندگی مردم حذف خواهد شد

با توجه به مصرف زیاد بنزین و هزینه هایی که کشور ما برایصادرات بنزین صرف می کند،بیش از پیش نیاز به جایگزینی مناسب برای سوخت های فسیلیاحساس می شود.در کشور ما بالغ به ۴۰ کارخانه ی تولید کننده الکل وجود دارد که بامشکلات زیادی روبه رو هستند و اغلب دچار فرسودی تجهیزات اند و همگی برای الکل ،ازملاس استفاده می کنند. در حال حاضر بزرگترین کارخانه در ایران، سالانه ۶ میلیونلیتر الکل اتانول تهیه می کند.جایگزینی حتی ۵ درصد از بنزین توسط اتانول درموتورهای فعلی اتومبیل ها ، نه تناه مشکلی ایجاد نمی کند ، بلکه باعث کاهش  7/12درصد واردات بنزین خواهد شد.

مواد اولیه برای تولید اتانول

مواد سلولزی مورد نیاز در تولید اتانول عبارت اند از :پیتنیشکر، ملاس نیشکر،علوفه، باقی مانده های ذرت، گندم، جو،برنج و دیگر ضایعات کشاورزی.

،پرفسور ” اکهارد بولس” رییس تیم پژوهشی یک موسسه تحقیقاتیاعلام کرد این تیم در تحقیقات خود مشخصه‌های متابولیسمی قارچ مخمر آبجو را تغییرداده و آنرا بهبود بخشیدند که در نتیجه این قارچ قادر است زباله های گیاهی را نیزبه اتانول تبدیل کند.

به گفته این کارشناس، این اولین بار است که در تولید اتانول ازروش بیولوژی سنتزی استفاده شده است.

بنا براین گزارش، این تیم تحقیقاتی ژن‌های مصنوعی را به قارچمخمر آبجو که آنرا از مولکول حامل کدها و اطلاعات ژنتیکی در سلول موسوم بهدی.ان.آ.” و از طریق یک برنامه کامپیوتری به دست آورده بودند وارد کردند.

این ژن‌های مصنوعی باعث می‌شوند تا سلول‌های قارچ بتوانندقندهای مشخصی در زباله‌های گیاهی را بطور بهینه تری به اتانول تبدیل کنند.

بر پایه اعلام بولس، قارچ مخمر آبجو قادر است در این روش۲۵درصد بیشتر اتانول تولید کند و سرعت تبدیل قند به اتانول نیز تا بیش از ‪۲۵۰درصد افزایش می‌یابد.

این پژوهشگر دانشگاه فرانکفورتر افزود، بدین ترتیب ما به سمتتولید اتانول سلولوزی در سطح تجاری یک گام قابل توجه جلو رفته ایم.

بولس گفت: در حالیکه تاکنون برای تولید اتانول از ذرت و غلات کهمواد غذایی هستند، استفاده می‌شد و این روش سهم بسزایی در کاهش گازهای گلخانه اینیز نداشته است، هم اکنون قارچ مخمر آبجو قادر است از زباله‌های گیاهی برای تولیداین ماده سوختی استفاده کند.

بولس و تیم پژوهشی وی تلاش دارند تا با تغییر مشخصه‌های ژنتیکیمخمر آبجو ، این قارچ را وادار کنند که بتواند بوتانول نیز تولید کند.

به گفته بولس، بوتانول نسبت به اتانول از مشخصه‌های بهتری بهعنوان سوخت خودرو برخوردار است.

در آلمان سالانه حدود یک میلیون و ‪ ۷۰۰هزار و در اتحادیهاروپا سالانه ‪ ۳میلیون و ‪ ۱۰۰هزار متر مکعب بیواتانول برای سوخت خودروهااستفاده می‌شود.

هر چند که این رقم در برابر ‪ ۱۲۰میلیون تن سوخت خودرو کهسالانه در اتحادیه اروپا مصرف می‌شود اندک است، اما این کشورها هر چه بیشتر بدنبالدسترسی به سوخت‌های جایگزین بنزین، نفت و گاز هستند تا از یک طرف وابستگی خود بهانرژی‌های فسیلی را کاهش دهند و از سوی دیگر سوخت ارزان تری به مصرف‌کننده خود عرضهکنند.

۸۳میلیون از مجموع ‪ ۱۲۰میلیون تن سوخت خودرو مصرفی سالانهدر اتحادیه اروپا، در آلمان، انگلیس، ایتالیا، فرانسه و اسپانیا استفاده می‌شود.

بوتانول

نیازی به توضیح ندارد که اتانول، فاقد غلظت بنزین است. و حدود۶۵درصد غلظت بنزین را داراست، به همین خاطر مسافت پیموده شده به مایل، برای هرمخزن سوخت، کمتر می باشد. در سال ۲۰۰۳،شرکت دوپون در صدد تولید سوختی بیولوژیکی باقابلیت تولید انرژی زیاد بود، تا بتواند با بازدهی بنزین برابری نماید. وبیوبوتانول یکی از اولین سوخت های بیولوژیکی خواهد بود که به بازار های جهانی راهپیدا می کند.

بیوبوتانول دارای ۸۵ درصد از میزان انرژی بنزین است. اتومبیلهای فعلی می توانند، بدون نیاز به ایجاد تغییری، با این سوخت کار کنند، و هنگامی کهبا بنزین مخلوط می شود، همان طور که اتانول نیز هم اکنون در بسیاری از نقاط جهانچنین می شود، موجب کاهش تولید گاز های گلخانه ای و مصرف بنزین می گردد. اساسا ًتفاوتی میان بنزین و بیوبوتانول وجود ندارد .

اولین تجربه در مصرف بیوبوتانول، در پاییز و در بریتانیا خواهدبود. این تجربه، حاصل ابتکار مشارکت میان دوپون، دومین شرکت بزرگ تولید کننده موادشیمیایی در ایالات متحده، و شرکت بی پی است، که توزیع و بازاریابی بیوبوتانول مخلوطبا بنزین را بر عهده دارد. بیوبوتانول، علاوه بر میزان بالای تولید انرژی، قابلتوزیع از طریق لوله های موجود است، در حالی که اتانول این قابلیت را ندارد. و میتوان آن را از انواع محصولات گیاهی، مانند گندم، ذرت، نیشکر، و دیگر نباتات گرفت. میشل ریردون، یکی از سخنگویان دوپون می گوید، "اقتصاد های محلی دارای منابع نباتیگوناگون هستند، و این فناوری قابلیت انطباق با امکانات آن ها را دارا می باشد. و درضمن، بازار های تازه ای برای محصولات کشاورزی عمده نیز فراهم خواهد نمود . "

اهداف دوپون، یک استراتژی سه بخشی را در بر می گیرد: اول، بهبودتولید اتانول عادی از طریق ایجاد ذرت های پیوندی جدید، که قادر به تولید محصولبیشتر در هر هکتار زمین باشد. پژوهش های این شرکت در زمینه ذرت پیوندی ، در ایالاتمتحده و سایر کشور ها در جریان است.

دوم، دوپون در صدد ایجاد یک فرایند جدید در تولید سوختبیولوژیکی سلولزی می باشد که از طریق آن بتواند از همه قسمت های گیاه برای تولیداتانول استفاده نماید. امروزه، اتانول با استفاده از فقط دانه ذرت به دست می آید. وبخش های دیگر گیاه، یعنی برگ ها، ساقه و چوب آن، بعد از برداشت محصول روی زمینبرجای مانده و قابلیت تبدیل به اتانول را ندارد. اما فرایند سلولزی جدید دوپون قادراست تمامی بخش های گیاه ذرت را به سوخت تبدیل نماید.

در ماه مارس، وزارت نیروی آمریکا، به منظور تسریع در ساخت یکپالایشگاه بیولوژیکی در مقیاس تجاری در آیوا، با استفاده از فناوری سلولزی دوپون،مبلغ ۸۰ میلیون دلار در اختیار شرکت های بروین قرار داد. بروین، بزرگترین تولیدکننده اتانول خشک در ایالات متحده است که دوپون مجوز تجاری کردن این فرایند جدید رابه آن اعطا نموده است.

بخش سوم استراتژی دوپون، تولید سوخت های بیولوژیکی پیشرفته باکارایی تجاری بیشتر است، که قادر به کاهش گاز های گلخانه ای نیز باشند. اولین محصولاز این دسته از محصولات، یعنی بیوبوتانول، درست هم زمان با برگزاری اجلاس قدرت هایبزرگ اقتصادی در مورد امنیت انرژی و تغییر آب و هوا، با میزبانی پرزیدنت بوش، درروز های ۲۷ و ۲۸ سپتامبر در واشنگتن، در اختیار مصرف کنندگان انگلیسی قرار می گیرد .

از تأثیر اولیه بیوبوتانول بر تغییر آب و هوا هنوز اطلاع دقیقیدر دسترس نیست زیرا این امر به استفاده بی پی از میزان مخلوط بنزین و بیوبوتانول درسوخت بستگی خواهد داشت . آنتون اعتقاد دارد که در مرحله اولیه، سوخت به دست آمدهاحتمالا ً حاوی ۱۶ درصد بیوبوتانول و ۸۴ درصد بنزین خواهد بود. او می گوید، "اگر ما۱۶درصد از بنزین را با بیوبوتانول جایگزین کنیم، قاعد تا ً باید در انتشار کربن هم۱۶درصد کاهش داشته باشیم. ما از میزان دقیق آن هنوز مطمئن نیستیم، اما این سوختحاوی کربن کمتر بوده و این همان چیزی است که ما به دنبالش هستیم."

این که دوپون سوخت بیوبونانول را بعد از بریتانیا به کجا خواهدبرد، موضوع بحث در شرکت و در میان شرکای آن است. اگر معرفی و بازده این سوخت باموفقیت همراه باشد، آنتون معتقد است که مورد توجه کشور هایی که وارد کننده مقادیرقابل ملاحظه نفت بوده، و در عین حال دارای محصولات متنوع کشاورزی قابل تبدیل بهبیوبوتانول هستند، قرار خواهد گرفت. با این که ذرت در ایالات متحده به فراوانی یافتمی شود، آنتون از محصول دیگری هم یاد می کند که مورد توجه شرکت دوپون قرار دارد، وآن نیشکر است.

به لحاظ تغییرات آب و هوا، نیشکر محصول پراهمیتی در تولیدبیوبوتانول محسوب می شود. نیشکر، از محصولات دیگر کشاورزی، به استثنای مراتع، بهمواد شیمیایی کمتری نیاز دارد، و برگ های پهن آن قادر به جذب مقادیر بیشتریمونوکسید کربن می باشند، که یکی دیگر از انواع گاز های گلخانه ای در ارتباط باتغییر آب و هواست. نیشکر در کشور هایی به عمل می آید که دارای آب و هوای گرم هستند،مانند برزیل، هند، چین و سایر کشور های آمریکای لاتین، که برخی از آن ها ازبزرگترین وارد کنندگان نفت می باشند.

 

منبع : سایت آفتاب