سوختای زیستی
به عنوان یک سوخت گاز مایع یا جامد تعریف می شود که از مواد سوختی زنده یا مرده بدست می اید و به سوخت های فسیلی شبیه است
بعضی از موارد استفاده سوخت های زیستی
1-گیاهان
گیاهانی مثل نخل خرما و شلغم روغنی که شلغم روغنی در بریتانیای کبیر رشد می کند
2- صنعت کشاورزی
با کاشت گیاهانی که سوخت زیستی تولید می کنند
با استفاده از مواد زاید کشاورزی مثل کاهو غلاتی مثل گندم وذرت
3- جنگلداری
شناسای گیاهان و درختان جنگل
4- مورچه های برگ خوار
مورچه های برگ خوار برای همایت از قارچ های که می خورند انتی بیوتیک تولی می کنند و با هضم سلولزسوخت زیستی و پاک می سازنند
در یک همزیستی مسالمت امیز مورچه های برگ خوارنوعی برگ را پرورش می دهند و باغبانی می کنند
و با ایجاد محیطی مناسب برای رشد قارچ زمینه رشد قارچ را فراهم می کنند و در عین حال ازیه منبع غذایی خوب استفاده می کنند
این همزیستی 50 میلیون ساله برای انسان هم سود داشته میکروبهای دخیل در این فرایند می توانند راهی تازه برای دستیابی انسان به انتی بیوتیک باشند
10 سال پیش، کامرون کاریه که در آن زمان محقق بومشناسی میکروبی دانشگاه تورنتو در اونتاریوی کانادا بود، در مورد مورچههای برگخوار به کشف جالبی دست یافت. او متوجه شد این مورچهها، کلونیهایی از اکتینومیستها را در بدنشان حمل میکنند، باکتریهایی که با تولید آنتیبیوتیکهای خاص، قارچهای کشت شده توسط مورچههای کشاورز را در برابر قارچهای انگلی مانند Escovopsis محافظت میکند.
اوایل فروردین ماه جاری، کاریه، جان کلاردی و همکارانش در دانشکده پزشکی هاروارد واقع در بوستون، از جداسازی یکی از این ترکیبات ضد قارچ خبر دادند. آنها این ماده را که از لحاظ شیمیایی تاکنون ناشناخته مانده بود، «دنتی جرومیسین» نامیدند. این ترکیب توانسته بود سرعت رشد رشتههای مقاوم به مواد ضد قارچی شناخته شده را در «کاندیدا آلبیکانس» که عامل عفونتهای مخمری در انسان است، کندتر کند.
از آنجا که گونههای مختلف مورچههای کشاورز انواع متفاوتی از قارچها را پرورش میدهند و هر کدام انگلهای خاص خودشان را دارند، محققان امیدوارند با مطالعه سیر تکاملی باکتریها، به نحوه سازگاری آنها با محیط و ساخت آنتیبیوتیکهای اختصاصی در مبارزه با هر انگل خاص دست پیدا کنند.
سوخت مورچهای
کاریه که در حال حاضر در دانشگاه ویسکانسین، مدیسون به کار و تحقیق مشغول است، در این مورد میگوید: «این مورچهها کارخانههای داروسازی متحرک هستند». جالب است بدانید که قابلیتهای عجیب این مورچهها به همینجا ختم نمیشود. هر کلونی از مورچههای کشاورز همانند رآکتور بسیار کوچکی مشغول تولید سوخت زیستی است.
این مطلب تازه را کاریه در سومین روز فروردین ماه در نشست «اثرات ژنومیک محیط زیست و انرژی» در انستیتو مشارکتی ژنوم گزارش داد و عنوان کرد مورچههای هر کلونی، سالانه به تنهایی حدود 400 کیلوگرم برگ را برای تغذیه قارچهایی که پرورش دادهاند، مصرف میکنند. اما اینکه چطور قارچها این میزان برگ را هضم میکنند، هنوز بیجواب مانده؛ چرا که نمونههای قارچ کشت داده شده در ظروف آزمایشگاهی قادر به شکستن مولکول پیچیده و سخت سلولز موجود در ساختار سلولهای گیاهی نیستند.
دانشمندان به شکستن ساختار مولکولی سلولز بسیار علاقهمندند، زیرا این امکان وجود دارد که شکست ساختار این مولکول به آنها برای دستیابی به سوختهای زیستی با بهرهوری به مراتب بالاتر نسبت به مواد قندی مانند ذرت کمک کند. برای یافتن جواب، کاریه و همکارانش قطعات کوچکی از دی.ان.ای باکتریها و سایر میکروارگانیسمهای موجود در محل تولید قارچها را جدا کردند و به بررسی توالی رشتههای آنها در سه کلونی مورچههای برگخوار منطقه پاناما پرداختند . سپس آنها این توالیها را با بانکهای اطلاعاتی موجود مطابقت دادند تا گونههای ساکن در محل تولید قارچ را شناسایی کنند و ببینند آنها از چه ژنهایی تشکیل شدهاند.
این آزمایشها نشان داد گونههای بسیاری از باکتریهای موجود در محلهای کشت قارچ، قادر به شکستن مولکولهای سلولز هستند. این تیم علاوه بر این موفق به شناخت نشانههای ژنتیکی از آنزیمهای قارچی شدند که قادر به شکستن سلولز است، اما باز هم این سئوال مطرح شد که چرا قارچهای کشت داده شده توسط انسان قادر به شکستن سلولز نیست.
کاریه احتمال میدهد این آنزیمهای تازه شناخته شده در باکتریها و قارچهای قادر به شکستن سلولز، به دلیل قرنها همزیستی با مواد ضد قارچ تکامل پیدا کرده باشند و بتوانند خود را با این شرایط خاص تطبیق دهند. اما این قضیه میتواند شکل دیگری هم داشته باشد، مثلا قارچها صرفا قادر به شکستن سلولز به اجزای کوچکتر باشند و سایر آنزیمهای کشف شده توسط کاریه از جایی بیرون از این محیط به آن وارد شده باشد. کاریه میگوید: « شاید شناخت تاریخ تکاملی بلند مدت مورچهها به ما در تلاش برای شکستن زیستتودههای گیاهی کمک کند». محققان دیگر نیز به یافتههای کاریه علاقمند هستند، اما میگویند آنها به تحلیل دقیقتر اطلاعات و نتایج حاصل از آن نیاز دارند
5- اب هندوانه
پژوهشگران امریکایی موفق شدند با استفاده از هندوانه های که طعم و شکل مناسبی ندارند سوخت زیستی تولید کنند
که این هندوانه به دلیل اینکه شکل و طعم خوبی ندارند به فروش نمی رسند و سالیانه مقداری زیادی از این هندوانه ها دور ریخته می شود
که به تازگی محقان لابراتور مرکز تحقیقات کشاورزی جنوب در اکلاهاما موفق شدند با استفاده از این هندوانه های به فروش نرسیده اتانول تولید کنند
این در حالی است که شیره این میوه می تواند به عنوان یک منبع مهم اتانول زیستی مد نظر قرا گیرد
این محققان موفق شدند 220 لیتر اتانول از هر هکتار زمین زیر کشت هندوانه به دست اورند
این هندوانه ها مغزی غنی از قند دارند به طوری که حدود 7 تا 10 در صد گلوکز فروکتوز و ساکاروز دارند
بر اساس گزارش رویترز این محققان در این خصوص اظهار داشتند که شیره این هندوانه یک ماده قابل تخمیر که قبل از غلیظ شدن بیشتر می تواند به راحتی با مواد دیگر ترکیب شود
سایر مواد قابل تخمیر مثل شهد و نیشکر باید قبل از تخمیر شدن رقیق شوند
این در حالی است که شیره هندوانه نیاز به رقیق شدن ندارد
دلایل استفاده از سوختهای زیستی
1- رفع گازهای گلخانه ای
اگر گاز مواد دفن شده مورد استفاده قرار نگیرد وارد اتمسفر می شود که ناخوشایند است زیرا متان که یک گاز گلخانه ای با پتانسیل بیشتر از کربن است و بیش از یک دوره 100 ساله یک تن متان گاز گلخانه ای تولید می کند که مثل 21 تن دی اکسید کربن اثر گذار است
وقتی متان می سوزد دی اکسید کربن را به نسبت 1 به 1 تولید می کند
cH4 + 2 o 2 àco2 +H2o
پس با سوزاندن متان پتانسیل انرژی را 23 در صد کاهش داده و انرژی برای گراما را هم تولید می کند
2- جلوگیری از گرم شدن کره زمین
3- رفع مشکلات تغییرات اب و هوایی
موارد استفاده از سوخت های زیستی
1- نیرومند کردن وسیله نقلیه
با حرارتی که در موتور ایجاد می شود سیکلوزیته ان کم شده و سریع تر کار انجام می دهند (سوخت و ساز بهتری دارند)
2- حرارت منزل
3- اشپزی
سوختهای زراعی
سوخت های هستند که از محصولات خاص از فرایند هایی که روی ضایعات انجام می شود تولید می شوند
دو روش رایج جهت تولید سوختهای زراعی گاز و مایع
1- رویاندن محصولات که شکر و نشاسته زیادی دارند مثل گندم وذرت
2- پرورشگیاهان یکه حاوی مقدار زیادی روغن نباتی هستند مثل افتابگردان
BIOMASS
بایوماس یا زیست توده
تعریف -------) زیست توده یا سوخت زیستی موادی هستند که از موجود زنده یا سوخت های فسیلی خاص به دست می ایند و بایوماس . گیاهان .حیوانات و محصول فرعی ان ها را شامل می شود
برای مثال کود دادن . ضایعات باغ و باقیمانده محصول . همه منابع زیست توده هستند و یک منبع انرژی تجدید شدنی زیرا که بر اساس سیکل کربن است بر خلاف دیگر منابع طبیعی مثل نفت خام و زغال سنگ و سوخت های هسته ای و برای فراهم اوردنقدرت . حرارت . بخار و سوخت از طریق تعدادی از فرایند های مختلف این روش استفاده می شود
علاوه بر مواد تجدید شدنی زیست توده اغلب فرایند سوختن را شامل می شود که تشعشع های مثل دی اکسید کربن و دی اکسید سولفید و اکسید های نیتروژن را ایجاد می کند
(اکسیدهای نیتروژن ----) هر ترکیب دوتایی از اکسیژن و نیتروژن یا مخلوطی از هر دو است)
تکنولوژی تصویری
محققان دانشگاه واشنگتن روشی معین کردند که کود را به زیست توده تبدیل می کنند و در اوریل 2008 با کمک تکنولوژی انها اخطار دادند که ترکیب قوی
Mo
کمک می کند تا ضایعات شرکتی را به انرژی جایگزین تبدیل کند و همچنین کشاورزان را راهنمایی کند تا با یک روش ساده ضایعاتشان را عمل اورند و انرا به انرژی تبدیل کنند
در واقع با استفاده از تصاویر و تبلیغات رسانه ای این ها را گوش زد کردند
محصولات زیستی وجود دارد که برای محصولات سوختی به طور خاص پرورش یافته اند از قبیل غله و سویا که اصولا در ایالات محتحده است، کلم، شلغم روغنی ، گندم ، چغندر قند در اروپا ، نی شکر در برزیل، روغن خرما در اسیای جنوب شرقی ، ذرت خوشه ای و نشاسته کاسا و در چین و گیاه جاتروفا و برگ پوگامیا در هند ، و مناطق گرمسیری. و ثابت شده که شاهدانه مثل سوخت زیستی عمل می کند
تولید سوخت سبز از مرکبات
پوست میوه دور ریختنی نیست
جام جم انلاین: محققان ایرانی دانشگاه سوئد در هنگام مطالعه بر روی امکانات استفاده از بازیافت پسماندها موفق به یافتن منبعی دور از ذهن برای تولید سوخت سبز و پاک شده و توانستند روشی را برای تبدیل پسماند مرکبات به سوخت سبز ارائه کنند
این محققان قبلا موفق شده بودند از پسماندهای مختلف ،اتانول و گازهای زیستی تولید کند اکنون برای تولید سوخت های زیستی بر رویی پسماندهای مرکبات تمرکز کرده اند
پسماند مرکبات از جمله موادی است که به دلیل داشتن نوعی ماده انتی باکتریال که فرایند تجزیه ان را کند می کند از چرخه بازیافت خارج شده است اما دانشمندان به تازگی دریافته اند که پوست اسیدی این میوه ها از قابلیتهای زیادی برخوردارند که در گذشته توجهی به انها نشده
چند دانشمند روشی را برای تولید چهار محصول از پسماندهای مرکبات ارائه کرد:
لیمون،ماده ای انتی باکتریال، پکتین نوعی ماده ژله ای که در صنایع غذایی کاربرد دارد، گازهای زیستی و اتانول که هر دو به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرند.
این شیوه در مناطقی که کشت مرکبات رواج دارد بسیار موفقیت امیز خواهد بود
انواع سوخت های زیستی
سوخت های زیستی نسل اول
سوخت های زیستی نسل دوم
سوخت های زیستی نسل سوم
سوختهای زیستی نسل اول
از شکر ، نشاسته ، روغن نباتی یا چربی های حیوانی به دست می اید
مواد اصلی جهت تولید این سوخت ها دانه ها و بذر های مثل گندم و ذرت و... است
نشاسته ای که به بیو اتانول یا دانه های افتابگردان تبدیل شده در تولید روغن نباتی فشرده می شوند که می توانند در دیزل مورد استفاده قرار گیرند این مواد به زنجیرهغذایی انسان و حیوانات می توانند وارد شود و جمعیت جهانی مصرف تولید سوخت های زیستی افزایش پیدا می کند و در مورد درو کردن غذا از زنجیره غذایی بشر که منجر به کمبود غذا و افزایش قیمت ها می شود مورد انتقاد قرار گرفتند
رایج ترین سوختهای زیستی نسل اول
1- روعن نباتی ، که به عنوان سوخت مصرف می شود
روغن نباتی خوراکی ممولا به عنوان سوخت مصرف نمی شود ، اما روغن های با کیفت کم برای این هدف می توانند مورد استفاده قرار گیرند
آ ) سوختهای گیاهی
ب )سوختهای دیزلی: سوخت دیزلی رایج ترین نوع در اروپا است سوخت های دیزلی از روغن ها یا چربی هایی بدست می اید که از تبادل استری استفاده می کنند ویک مایع که در ترکیب دیزل فسیلی - معدنی مشابه است
نام شیمیایی ان متیل اسید چرب یا اتیل استر است . روغن ها با هیدروکسید سدیم و متانل یا اتانول و واکنش شیمیایی ترکیب شده و دیزل سوختی و گلیسرین را تولید می کنند.
ج ) سوخت های الکلی:
از نظر زیست شناسی الکل ها که مورد رایج تر ان اتانول و مورد کم رایج ان پروپانول و بوتانول را تولید می کنند با عمل
MO
و انزیم ها از طریق تخمیر شکر یا نشاسته و سلولز که بسیار سخت تر است تولید می شوند
بوتانول زیستی که بیوگازوئیل هم گفته می شود ، دانشمندان معتقدند که برای گازوئیل یک جایگزین مستقیم فراهم می کند زیرا می تواند مستقیما در موتور گازوئیلی استفاده شود (بدون نیاز به تعویض موتور )
بوتانول به وسیله تخمیر
( استون ، بوتانول ، اتانول ) و بهسازی تجربی فرایند تشکیل می شود که نشان می دهدABE
انرژی شبکه ای بالایی با تنها محصول مایع بوتانول بدست می اید و انرژی بیشتری تولید خواهد کرد و در موتور گازوئیلی خوب می سوزد چون در ان اب کمتری نسبت به اتانول حل شده
اتانول ، سوخت رایج در برزیل است، اتانول چگالی انرژی کمتری نسبت به بنزین دارد به این معنی که برای تولید مقدار مشابه کار کرد ، سوخت بیشتر نیاز دارد
د )سوخت های اتری
به اتر سوختی یا اکسیژن زدن سوخت اشاره می کند
ترکیبات هزینه دار هستند و عملکرد موتور را افزایش می دهند درحالی که به طور قابل توجهی فرسایش موتور و انتشار تخلیه گاز سمی را کاهش می دهند که باعث می شود مقدار سطح زمینی اورذن کم شده و به کیفیت هوایی که تنفس می کنیم افزوده شود
ذ ) سوخت گاز
توسط فرایند تجزیه بی هوازی مواد اصلی در اثر بی هوازی شدن بدست می اید این مواد از ضایعات تجدید شدنی یا با استفاده ازمحصولات انرژی دار که از تجزیه بی هوازی برای تامین گاز تغذیه می کنند بدست می اید
محصول جامد تجزیه شده به عنوان سوخت زیستی یا کود شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند که
MO
زغال سنگ را تجزیه کرده و انرا با متان می پوشانند
ف ) سین گاز (تبخیر شدگی ):
Syngas
سین گاز ترکیبی از دی اکسید کربن و هیدروژن است به وسیله احتراق جزئی بیوماس تولید می شود که این احتراق با مقداری اکسیژن که برای تبدیل کامل زیست توده به دی اکسید کربن و اب کافی نیست و قبل از احتراق بیاد زیست توده خشک شود ، تغییر شیمیایی بدهد و بعد بیشتر انرژی موجود در سوخت خارج شود که نوعی از ان گاز چوب است که برای تولید متانول یا هیدروژن می تواند استفاده شود
سین گاز به دمای کمتر از 700 درجه سانتی گراد بستگی دارد و در دمای کمتر تبخیر شدگی مطلوب تر است
و ) سوخت های جامد زیستی
مثال انها: جوب ، خاک اره ، فضولات خانگی ، زغال چوب ، ضایعات کشاورزی ، محصولات انرژی دار و کود خشک
وقتی بایوماس خالص در یک شکل ناجور باشد( مثل خاک اره ، پودر چوب و ... )در فرایند زیست توده را متراکم کم کرده و از ان به عنوان سوخت استفاده می شود و سوزاندن زیست توده و به جای زغالسنگ منجر به کاهش 148 درصد در پتانسیل جهانی گرمایی می شود
سوخت های زیستی نسل دوم:
استفاده از محصولات غیر غذایی جهت تولید این سوخت است به عنوان مثال ضایعات زیست توده مثل: ساقه گندم ، ذرت و چوب را شامل میشود که بسیاری از ان ها در حال توسعه اند و سوخت های سلولزی هستند که از محصولات عیر غذایی به وجود می ایند و غذا را از زنجیره غذایی انسان دور نمی کند
سوخت های زیستی نسل سوم
سوخت جلبکی
سوخت جلبکی و اینکه جلبک ها بیش از 30 دفعه انرژی بیشتر از محصولات زمینی تولید می کنند. برخی از جلبک ها به طور طبیعی ، اتانول تولید می کنند و این می تواند بدون کشتن جلبک جمع اوری شود ( این اتانول بخار شده و سپس متراکم شده و جمع اوری می شود )
محققان زیست فناوری دانشکده دارو سازی دانشگاه علوم پزشکی شیراز موفق به تولید سوخت سبز (بیو دیزل) از گونه بومی ریز جلبک « کلامیدوموناس» استان فارس و ثبت توالی ژنی ان در پایگاه داده های جهانی ژن ها شدند
( پایگاه داده های جهانی ژن هاNCBI
تولید بیو دیزل در این طرح از طریق مشتق سازی اسیدهای چرب بلند زنجیره استحصالی از گونه بومی ریز جلبک کلامیدوموناس استان فارس انجام شده است از ویژگی های بیودیزل می توان به تجدید پذیری ، غیر سمی بودن ، قابلیت تجزیه به وسیله محیط زیست و تولید ذرات جامد سرطانزای کمتر در مقایسه با سوخت های معمولی اشاره کرد
برای تهیه سوخت های زیستی از منابع طبیعی تجدید پذیر از قبیل دانه های برخی گیاهان روغنی ، چربی های حیوانی ، جانداران تک سلولی مانند باکتری ها ، ریزجلبک ها و دیگر موجودات فتوسنتز کننده تک سلولی استفاده کرد.
سوخت های زیستی انواع مختلفی دارند از جمله بیواتانول یا الکل زیستی ، بیوگاز و بیودیزل.
که از جلبک های بومی استان فارس برای تهیه بیودیزل (سوخت سبز) استفاده کردند.
از میان منابع بسیار برای تهیه بیودیزل ، امروزه میکروالگ ها (ریز جلبک ها) به دلیل توانایی رشد سریع تر، قابلیت انجام فتوسنتز، نیاز به محیط کشتی ارزانتر ، بازدهی تولید بیشتر و قابلیت صنعتی شدن راحت تر ، تنها منبعی هستند که بشر امید دارد بتوناد تا چند دهه دیگر از ان ها برای تولید بیو دیزل استفاده کند.
شناسایی گونه ها بر اساس ویژگی های مورفولوژیک ، فیزیولوژیک و استفاده از مارکرهای مولکولی انجام گرفت
پس از کشت این گونه در مقیاس ازمایشگاهی به جداسازی اسیدهای چرب ان پرداختند و پس از مشتق سازی انها وجود حداقل 9 گونه ترکیب بیودیزل را که هر کدام می تواندبه عنوان یک سوخت جایگزین در موتورها به کار روند.
در خصوص کاهش الودگی هوا در صورت استفاده از سوخت سبز ------» پدیده گازهای گلخانه ای یکی از الودگی های مطرح شده در محیط زیست است که خود موجب بروز تغییرات اب و هوایی و گرمایش زمین می شود. عمده گاز خطرناک موجود در این پدیده دی اکسید کربن است که در صورت تهیه سوخت های بیودیزلی از ریزجلبک ها امکان بروز این پدیده وجود ندارد، زیرا که ریز جلبک ها برای فتوسنتز کردن از گاز دی اکسید کربن موجود در اتمسفر استفاده می کنند و لذا می توانند در کاهش الودگی هوا نیز نقش مهمی را ایفا کنند.
مسائل با محصولات زیستی و استفاده ان ها
اخیرا یک سری مسائلی مختلف در رابطه با سوخت زیستی و استفاده ان وجود دارد که در روزنامه های مهم و رسانه های معروف از ان بحث می شود از جمله ان ها :
- سطح انتشار کربن
- محصول سوخت زیستی مقاوم
- جنگل تراشی کردن و فرسایش خاک
- تاثیر بر منابع اب و...
- مسائل حقوق بشر
- کاهش فقر
- تعادل انرژی و کیفیت
- اثر قیمت های متوسط روغن
- مذاکره غذا و تقابل سوخت
مسائل مربوط به توسعه زیاد و اجرای سوخت زیستی:
1- جایگزین همه روغن های مورد استفاده در اروپا با سلولز نیاز دارد که 1000 محصول گیاهی لازم است و هر کدام به تحویل 450 کامیون پر از چوب و هر روز نیاز دارد.
2- همچنین سطح بالای توافقات سیاسی بین ملت ها به منظور اجرای سوخت ها در مقادیر زیاد لازم است
3- نیاز به یک برنامه توسعه یافته و برنامه ریزی شده به منظور انتقال سیستم انرژی
توضیحات تکمیلی
Cyngas
سنتز گاز نام داده شده که مخلوط گازی است که حاوی مقادیر مختلفی از مونوکسید کربن و هیدروژن است ، قابل احتراق بوده و اغلب به عنوان منبع سوخت و یا به عنوان یک واسطه برای تولید مواد شیمیایی استفاده می شود
Cyngas
به عنوان سوخت است که برای اولین بار از زغالسنگ تولید شده
در اثر حرارت تجزیه می شود به زغال ( کربن ناخالص ) ، و نام دیگر ان تقطیر مخرب و متناسب و پس از انفجار است.
در پناه حق لباتون خندون دلاتون شاد و سبز
