زباله‌ها؛ منبع رایگان انرژی
گرچه ممکن است کمی دور از ذهن باشد اما همین زباله‌های معمولی که روزانه حجم وسیعی از آن در سطح شهرها جمع‌آوری می‌شود می‌تواند منبع عظیمی برای تولید انرژی باشد.
به گزارش تاسیسات نیوز انباشته شدن حجم انبوهی از زباله در سطح دنیا به یک معضل زیست محیطی تبدیل شده است. در بسیاری از کشورها سرانه تولید زباله سالانه 4 تا 5 درصد افزایش پیدا می کند و به این ترتیب اگر در این زمینه هیچ اقدامی نشود در آینده ای نه چندان دور سیاره ما به یک زباله دانی بزرگ تبدیل خواهد شد. دفن زباله به روش غیراستاندارد می تواند پیامدهای زیست محیطی متعددی به همراه داشته باشد که از جمله این پیامدها می توان به نفوذ شیرابه های زباله به منابع آب زیرزمینی و همچنین انتشار گاز LFG اشاره کرد. 60 درصد این گاز را متان تشکیل می دهد. این گاز که از جمله گازهای گلخانه ای و آلاینده محیط زیست است می تواند به عنوان منبع عظیم انرژی مورد استفاده قرار گرفته و به این چرخه بازگردد. البته استفاده بهینه از این امکان به زیرساخت هایی نیاز دارد که یکی از این زیرساخت ها مشعل پلاسمایی است که محققان پژوهشگاه صنعت نفت به این فناوری دست یافته اند. از این رو به پیشنهاد ستاد انرژی های نو، پژوهشگاه تصمیم گرفت در اجرای طرح تبدیل زباله به انرژی با این ستاد همکاری داشته باشد که پس از عبور از مراحل مختلف برای دستیابی به این امکان، سرانجام طرح گازی کردن زباله با استفاده از فناوری مشعل پلاسمایی برای نخستین بار در این پژوهشگاه اجرایی شد. با دکتر حمیدرضا بزرگزاده، مسئول طرح پلاسما در پژوهشگاه صنعت نفت درباره این طرح گفت وگو کرده ایم.
منظور از پلاسما چیست؟
به گاز یونیزه شده اصطلاحا پلاسما گفته می شود. در حقیقت پلاسما گازی است که اتمهای آن الکترونهای خود را از دست دادهاند. در این حالت در ماده ویژگیهای منحصربهفردی دیده می‌شود و ماده در مقایسه با دیگر حالت هایی که می تواند داشته باشد، رفتار متفاوتی از خود بروز میدهد. بنابراین پلاسما به عنوان حالت چهارم ماده نامگذاری شده است. استفاده از پلاسما در صنایع مختلف قدمتی دیرینه در حدود 60 سال دارد.
و این بعد چهارم ماده در اجرای این طرح چه نقشی را ایفا کرده است؟
یکی از ویژگیهای پلاسما قابلیت تولید دماهای بسیار بالاست. مشعلهای پلاسمایی یکی از منابع تولید پلاسمای گرم هستند که میتوانند پلاسمایی با دمای 2000 تا 10000 درجه سانتی گراد تولید کنند. این مشعلها، بدون هیچ نیازی به اکسیژن یا سوخت فسیلی و اصطلاحا بدون انجام واکنش سوختی، انرژی الکتریکی را مستقیم به حرارت شعله با دمای بالا تبدیل میکنند. چنین ویژگیهایی موجب شده است از مشعلهای پلاسمایی برای گازی کردن زباله با اکسیداسیون ناقص برای تولید گاز سنتز استفاده شود.
قضیه یک قدری پیچیده شد، منظورتان از گاز سنتز چیست؟
گاز سنتز گازی ارزشمند است که ارزش حرارتی بالایی دارد و قابل تبدیل به انواع فرآوردههای نفتی است. از این گاز به عنوان خوراک بسیاری از پتروشیمیها نیز استفاده می‌شود.
وجه تمایز روش گازی کردن زباله در مقایسه با دیگر روش های تولید انرژی از زباله چیست؟
گازی کردن زباله به روش پلاسمایی جدیدترین و پیشرفتهترین فناوری تولید انرژی از زباله است که بیشترین درصد تولید انرژی از زباله و کمترین آلودگی زیستمحیطی را به همراه دارد. همچنین این سیستم، به دلیل دمای فوقالعاده بالا، بهترین گزینه برای انهدام و بیخطر کردن زباله‌های خطرناک و سمی مانند زباله‌های بیمارستانی، شیمیایی و صنعتی است که مرکز کنترل آلودگی اتحادیه اروپا و آمریکا این موضوع را تائید کرده است. مزیت دیگر این سیستم بر دیگر سیستمهای تولید انرژی از زباله، عاری بودن آن از آلاینده های گوگردی و نیتروژنی و همچنین دی اکسین هاست که در قالب این سیستمها تولید می‌شود؛ اما در سیستم پلاسمایی به دلیل دمای بسیار بالا ردپایی از این آلاینده ها یافت نمی شود و بنابراین می تواند به عنوان روشی با کمترین میزان آلایندگی زیست محیطی مورد توجه قرار گیرد.
یعنی در نهایت این سیستم هیچ پسماندی ندارد که به آلودگی محیط زیست منجر شود؟
این سیستم می‌تواند تا 98 درصد زباله‌های ورودی را به گاز سنتز تبدیل کند و درصد باقیمانده که در حقیقت شامل مواد فلزی و شیشههایی است که قابل تبخیر شدن نیست، به شکل مذاب از رآکتور گازی خارج می‌شود. این مواد از نظر زیستمحیطی کاملا بیخطر هستند و به دلیل سختی بسیار بالا میتوان از آنها در صنایع ساختمان و جادهسازی استفاده کرد. به لحاظ زیستمحیطی نیز چون خاکستر این فناوری در حد صفر است، باقیمانده آن مذابی شامل شمش فلزات و سنگهای زینتی از ترکیبات سیلیسدار است که در صنایع ساختمانسازی به عنوان سنگ نما و در جادهسازی کاربرد دارد. یکی دیگر از مزیتهای سیستم ابداعی پژوهشگاه این است که میتوان زباله‌ها را به شکل مخلوط برای گازی سازی وارد رآکتور کرد. امروزه امحای زباله‌های بیمارستانی، به دلیل آلودگیهای عفونی و بهداشتی، معضلی بزرگ است که با بهکارگیری فناوری پلاسما آن نیز برطرف خواهد شد
آیا می توان از این روش برای تولید سوخت استفاده کرد؟
خروجی این فرآیند، گاز سنتز است که بعد از پاکسازی برای فرآیندهایی مانند جی.تی.ال برای تولید بنزین و گازوئیل و به عنوان خوراک در پتروشیمیها استفاده می‌شود. همچنین بعد از جداسازی گاز سنتز میتوان از هیدروژن آن برای پیل سوختی بهره برد. یکی دیگر از مصارف این فرآیند در تولید انرژی و سوخت است که مستقیم میتوان برای تولید بخار آب به وسیله بویلر و به حرکت درآوردن توربین و تولید برق از آن استفاده کرد.
بدیهی است سوختهای فسیلی مانند گاز و نفت روزی به پایان خواهد رسید، اما زباله محدودیتی ندارد و منبعی پایانناپذیر برای تولید انرژی است که سودی قابلملاحظه در بر دارد.
آیا از نظر بهره برداری برای سیستم ابداعی محدودیتی وجود دارد یا این که می توان از حجم انبوهی از زباله که در کشور تولید می شود به عنوان یک منبع نامتناهی برای تولید انرژی استفاده کرد؟
سیستم ابداعی پژوهشگاه به گونهای طراحی شده که میتوان آن را برای ظرفیتهای مختلف طراحی و از آن بهرهبرداری کرد؛ یعنی واحدهای صنعتی این فرآیند را میتوان در اندازههای گوناگون از کوچک تا قابلحمل و با ظرفیت بالا راهاندازی کرد و برای بالا بردن ظرفیت پردازش زباله نیز افزایش ابعاد رآکتور لازم نیست و میتوان چند رآکتور را به شکل موازی راه اندازی کرد.
چشمانداز فناوری پلاسما در صنعتی شدن را چگونه می بینید؟
به نظر می رسد در این مرحله حساس، برای ادامه موفقیت طرح باید حمایت های لازم از طرف سازمان های ذی ربط صورت بگیرد، زیرا دانش فنی موجود با تلاش بی وقفه محققان پژوهشگاه صنعت نفت وشرکت سازنده مشعل پلاسمایی در مدت کمتر از یک سال به دست آمده و می توان این نتایج را در حداقل زمان به دانش فنی طراحی یک سیستم صنعتی تبدیل کرد و این دانش فنی به عنوان یادگاری ارزشمند به نام پژوهشگاه صنعت نفت در صنعت کشور به ثبت خواهد رسید. نخستین گام در صنعتی کردن این فرآیند ساخت یک واحد آزمایشی کوچک در پژوهشگاه صنعت نفت است تا از زباله های پژوهشگاه برای تولید بخار آب و تامین آب گرم این مرکز استفاده شود که این کار علاوه بر تامین نیازهای پژوهشگاه، موجب اثبات این فناوری خواهد شد.
فرانک فراهانی جم/ گفت‌وگو با دکتر حمیدرضا بزرگزاده
پایان پیام/.