ایا سطل زباله شما می تواند بحران انرژی را حل کند؟

ایده تبدیل زباله به انرژی به مدت چند دهه است که مورد آزمایش قرار گرفته است. گرمای حاصل از کوره های زباله سوز می تواند بخار تولید کند که این بخار قابلیت به حرکت انداختن توربینی را دارد که در عوض می تواند یک ژنراتور الکتریکی را به کار اندازد. حالا نگرانی ها در مورد تامین انرژی و تغییرات آب و هوایی که با رشد فزاینده هزینه رسیدگی به زباله های جهانی همراه است ، احتمال رهایی از زباله های خانگی به وسیله روش های با انرژی بیشتر که قبلا برای مواد خطرناک مثل زباله های پزشکی و ازبست اختصاص داده شده بود را افزایش داده است. تبخیر سازی و پروسه نزدیک به ان یعنی تبخیرسازی پلاسما، گرمایش ضایعات تا یک دمای بالا و داخل یک محفظه بسته را شامل می شود.این پروسه تقریبا در غیاب اکسیژن صورت می گیرد.بنابراین عناصر ارگانیک موجود در زباله نمی سوزند ولی در عوض تبدیل به هم گاز(syngas) می شوند که این گاز نیز ترکیبی از هیدروژن و مونوکسید کربن است. و این برای جداسازی عناصر و گاز های سمی قابل تصفیه و نیز به صورت شیمیایی قابل پاکسازی است. سپس مواد حاصل از ان برای تولید انرژی یا برای تبدیل به سوخت های دیگری چون متان ، اتانول، یا گازوئیل سنتتیک سوزانده می شوند. تمام انچه که از این کار باقیمانده،خاکستر، صافی های کثیف و مواد شیمیایی است که می توان ان را بررسی کرد و به زباله سوز یا فاضلاب فرستاد.

تبخیرسازی به ازای هر میزان زباله، بیشتر از سوزاندن انرژی تولید می کند.ولی احتمالات به ان ختم نمی شود.با افزودن قوسی از پلاسمای فوق گرم به این ترکیب می توان بازدهی ان را افزایش داد. تبخیر سازی پلاسما، زباله ها را در دمای بسیار بالا یعنی تا بیش از c°10000 در مقایسه با تبخیرسازی معمولی که تا ببیش از °c 1600 است به بخار تبدیل می کند و این امر، تبدیل هرچه بیشتر زباله های ارگانیک به گاز را تضمین می کند.

در این نوع از تبخیرسازی ، قوس های پلاسما از طریق عبور دادن جریانی با ولتاژ بالا از محفظه ای پراز گاز واکنش ناپذیری چون نیتروژن به وجود می آیند.(به تصویر توجه کنید) هنگامیکه جریان برق در داخل این فضای بسته گردش یافت، این قوس الکتریکی الکترون ها را از گاز جدا می کند تا پلاسمای گرمی ایجاد کند که بتواند مولکول های درون هر انچه که در محفظه ریخته شده بشکافد.دانیل کهن یکی از استادان موسسه تکنولوژی ماساچوست و کسی که از سالهای 1980بر روی تبخیرسازی پلاسما کار کرده و حالا رئیس شرکت InEn Tec ، دیگر شرکت تبدیل زباله به انرژی است، میگوید:تبخیرسازی پلاسما مانند یک صاعقه ممتد است که تقریبا هر چیزی را که در مسیرش قرار گیرد متلاشی می کند.

مزیت دیگر این تکنیک این است که دماهای بسیار بالا موجب تبدیل زباله نه به صورت خاکستر مرغوب بلکه به صورت ماده جامد شفاف که در اصل می توان به عنوان صافی در صنایع ساختمانی از ان استفاده کرد.و در حالیکه انرژی مورد نیاز برای راه اندازی نیروگاه آزمایشی InEn Tec در ریچلند واشنگتن معادل ⅓ الی نصف نیرویی است که تولید می کند، کهن معتقد است که این پروسه به لحاظ مالی قابل اجرا است. او می گوید هم گاز، به قیمت تمام شده، قابل تبدیل به اتانول و گازوئیل سنتتیک است که قابلیت رقابت با مواد نفتی مشابه را دارد. وی در ادامه می افزاید:ما معتقدیم که می توانیم سوختی به قیمت تقریبا 2 دلار معادل یک گالن گاز یا همان 7/3 لیتر گاز تولید کنیم.اگر ادعاهای او حقیقت داشته باشد، زباله ها می توانند سوخت جدیدی محسوب شوند.

نیروگاه های تبخیر سازی آزمایشی در نقاط مختلف از جمله آمریکا، کانادا، فرانسه، انگلستان و پرتغال در حال راه اندازی هستند که اکثر انها از تکنیک پلاسما استفاده می کنند. ژاپن پیش از این دو نیروگاه تجاری پلاسما داشت ولی عمدتا بر روی از بین بردن زباله های خانگی معطوف شده اند نه تولید انرژی حاصل از آن.

در حالیکه تمام این نیروگاه های جدید تاسیسات بزرگی می شوند، شرکت IST Energy معتقد است که تاسیسات کوچک برای این کار خوب و مناسب است. سیستم GEM (Green Energy Machine) یا همان ماشن انرژی سبز و غیر پلاسمای ان که به اندازه یک کانتینر است،روزانه قابلیت تبدیل تقریبا 3 تن زباله شهری به اندازه ای کافی از هم گاز ها را دارند که به منظور گرمایش و انرژی ساختمانی است که ظرفیت 500 نفر را دارد.

کوچک بودن سیستم و دوری جستن از هزینه های ایجاد پلاسما برای گسترش تجارت قابل اجراست.بدون در نظر گرفتن گازسوز،این سیستم 850000 دلار هزینه دارد و به گفته هابر این شرکت در مدت 4 سال از طریق ذخیره برق ،انرژی گرمایی وانرژی حاصل از تبخیر زباله ها هزینه های ان را به خود پرداخت خواهد کرد.

هابر اظهار کرد که کل سیستم می تواند سالانه حدودا معادل 500 تن گاز کربن دی اکسید تولید شده را از طریق کاهش گاز های زباله سوز، کاهش مصرف سوخت های فسیلی و حمل نقل زباله ، ذخیره نماید.هابر همچنین ادعا می کند که در مقایسه با تکنیک سنتی زباله سوزی مقدار گازهای سمی تولید شده توسط سیستم GEM ناچیز است.وی در ادامه می گوید:تفاوت این دو تفاوت زمین و آسمان است.

پروسه تبخیرسازی به دور از منتقدان نیست و آن هم تا حدودی به خاطر اقدامات اخیر در جهت تبدیل زباله به گازاست که از لحاظ زیست محیطی و مالی فاجعه بار بوده است.

یک سری مشکلات زیست محیطی و اقتصادی در یک نیروگاه تجاری تبخیرسازی قدیمی در کارلسروه آلمان که با نشت گازهای سمی همراه بود و در سال 2000 موقتا بسته شد، باعث تعطیل شدن تاسیسات ان در سال2004 شد. بعد از ان بود که این معضلات کارایی و نقش سیستم تبخیرسازی و نیز تبخیرسازی پلاسما را بی اعتبار کرد.

اعتراضی که منتقدان نسبت به این طرح دارند این است که تبخیرسازی با این حال گاز CO₂ تولید می کند.نیل تانگری رئیس شرکت GAIA ،نیروگاه های تبخیرسازی را مانند زباله سوز های قدیمی کنار گذاشته است و می گوید:مرحله بینابینی در تبخیرسازی وجود دارد ولی نتیجه نهایی همواره احتراق است.

نگرانی دیگری که در این مورد وجود دارد این است که گاز تولید شده ناشی از زباله ها ممکن است حاوی دی اکسین هایی باشد که به هنگام گرمایش مواد ارگانیک در دمای بالا و در حضور ترکیبات حاوی کلرین موجود در زباله های شهری شکل می گیرد.رون ساف فیزیکدان دانشگاه تلاهاسی فلوریدا یکی از اعضای گروه "فیزیکدانان برای مسئولیت های اجتماعی" می گوید:هرگونه تلاش برای تبدیل زباله به انرژی به احتمال زیاد فراورده ای به میزان قابل توجهی از دی اکسین ها را در پی خواهد داشت. دی اکسین یک نوع ماده سمی است که به عقیده بسیاری "کارسینوژن" مهمی محسوب می شود و نیز از لحاظ علمی شناخته شده است.

پاک و سبز؟

دیگر منتقدان می گویند که کلرین می تواند مشکلات اضافی دیگری را نیز در محیط بسیار گرم و عاری از انرژی یک محفظه تبخیرسازی پلاسما موجب شود.توماس کاهیل استاد برجسته فیزیک و علم اتمسفریک دانشگاه کالیفرنیا می گوید: اگر شما زباله های ترکیبی را به همراه کلرین در داخل ان از طریق قوس پلاسما عبور دهید، فلزهایی را در هم گاز خواهید یافت که در غیر این صورت چنین چیزی رخ نمی دهد.بحث او بر سر این موضوع است که این فلزهای آلاینده به هنگام احتراق گازها در درون محیط زیست منتشر می شوند. مارک ولمن، رئیس بخش حفاظت زیست محیطی در بوستون اظهار کرد:مقرراتی که باید از آن تبعیت کنند نسبت به نیروگاه های قدیمی بسیار سفت و سخت است و بر روی دامنه وسیعی از مواد سمی(توکسین ها) متمرکز شده است. اگر شرکت های مبدل زباله این مقررات و محدودیت ها را رعایت نکنند، تعطیل خواهند شد، همین و بس.

در مورد موضوع توکسین ها یا همان مواد سمی حداقل یک شرکت زباله –انرژی نتایج دلگرم کننده ای نشان داده است.اندریاس تسانگارین رئیس گروه " پلاسکو" در اتاوای کانادا که نیروگاه آزمایشی مبدل زباله با ظرفیت تبدیل 85 تن در روز را از سپتامبر 2007 مدیریت می کند می گوید: ما تقریبا تمام کلرین ها را قبل از احتراق جدا می کنیم.دی اکسین ها شانسی برای بودن ندارند.سیستم کنترل شرکت نشان می دهد که گازهای تولیدی ان از جمله ان دسته از دی اکسین ها و فلزات سنگین در محدوده مقررات و قوانین سخت آمریکای شمالی و اروپا قرار دارد.

با وجود این مقاله ای به قلم آقای کاهیل در یک روزنامه که تا حدودی بر اساس مطالعاتش روی فراورده های حاصل از زباله های سوزانده شده مرکز تجارت جهانی نیویورک که به گفته او به طرز هراس انگیزی مشابه آنهایی است که از نیروگاه های تبخیرساز ی تولید می شود، بعلاوه یک مقاله شدیداللحن به قلم آقای ساف ، تاثیر مستقیمی روی 2 طرح پیشنهادی برای نیروگاه های جنجالی تجاری –تبخیرسازی پلاسما در ایالات متحده داشت.نیروگاهی در خیابان لوسی فلوریدا به شدت تضعیف شده که ان هم تا حدودی در واکنش به نگرانی های زیست محیطی می باشد.همچنین طرح هایی مربوط به نیروگاهی مشابه در ساکرامنتوی کالیفرنیا به مدت نامعلومی معلق مانده است.

زیر سوال رفتن شرایط تبخیرسازی زباله ها کیفیت این نیروگاه ها در تولید انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای را در مقایسه با دیگر متدهای از بین بردن زباله تحت الشعاع قرار می دهد.

مطالعه اخیر موسسه تلوس که مرکز مشاوره مستقل و مستقر در بوستون است تبخیرسازی را با زباله سوز که متان به منظور تبدیل به انرژی ذخیره و سوزانده می شود مقایسه کرده است.آنها به این نتیجه رسیده اند که هنگامیکه تبخیرسازی 6برابر هر مقدار انرژی از هر تن زباله که زباله سوزها تولید می کنند،زباله سوزهایی با سیستم ذخیره دوباره متان،½2 برابرهر مقدار کربن دی اکسید معادل ان که ترکیب دو پروسه تبخیرسازی و احتراق هم گازها انجام می دهد را ذخیره می کند.گزارش موسسه تلوس همچنین به این نتیجه رسید که انرژی ذخیره شده از طریق بازیافت مقدار معینی از زباله 4/3 برابر انرژی ای است که می توان از طریق تبدیل سازی به گاز تولید کرد.برخی در واقع مخالف تبخیرسازی هستند. آنها اظهار می کنند که وجود انها اساسا تلاش ها را در جهت مبارزه با بحران زباله تضعیف می کند.وقتی که یک مبدل زباله به گاز را راه اندازی کنید باید ان را تغذیه کنید. تانگری می افزاید: و این باعث ایجاد موانع مالی برای بازیافت و کاست زباله است.

و در نهایت مدت زمانی طول می کشد تا به تمام اثرات خوب و بد حاصل از پاک کردن زباله پی ببریم.مطالعات مستقل و طولانی مدت کمی درباره میزان مواد منتشره آلاینده های دی اکسین و پتانسیل های سمی انجام شده است تا بتوانیم انها را از خاکستر جدا کنیم. با توجه به نوسان ونیز دگرگونی در مقدار زیاد زباله ها که روز به روز در نقاط مختلف جهان تغییر می کند، معلوم نیست که چه مقدار انرژی از طریق تبدیل انواع مختلف زباله به گاز قابل تولید است و یا تولید انرژی تا چه حد قابل اطمینان است. اگرچه تاکنون شواهد حاکی از این است که نه تبدیل زباله به گاز آنچنان که برخی مدعی ان هستند راه حل مناسبی برای زباله و معضلات انرژی ماست و نه یک فاجعه زیست محیطی خبر از وقوع خود می دهد. برای کوین وایتنینگ که مدیر مرکز مشاوره فرآوری زباله به نام "ژونیپر" نزدیک شهر دورسلی در کلوسترشایر انگلستان است،پیشرفت در نیمه راه است.کوین معتقد است اگرتقاضا و بازاری برای مواد بازیافت شونده باشد باید به میزان مناسبی بازیافت کنیم نه اینکه این منابع را از نسل های بعدی بگیریم.ولی اگر زباله ها قابل بازیافت نیستند، در عوض ارزش انرژی زایی دارند.پی هرچه انرژی تولیدی بیشتر،بهتر.

ترجمه تصاویر

***از زباله به گاز

تبخیر زباله های خانگی می تواند تعداد گورستان های زباله را کاهش دهد و در عین حال انرژی تولید کند.

1-زباله های خرد شده به داخل محفظه اولیه سیستم تبخیرسازی ریخته می شوند.

2-گاز و زباله های نسبتا تبخیرشده از میان یک قوس فوق گرم پلاسما به منظور تبخیر کامل زباله عبور می کند.

3-هم گاز(syngas) از وجود مواد سمی یا توکسین ها پاک می شوند.

4-هم گاز پاک برای تولید انرژی یا تبدیل به اتانول، متان یا گازوئیل سنتتیک سوزانده می شود.

5-زباله جامد را می توان به زباله سوزها فرستاد یا اینکه به عنوان مواد ساختمانی از ان استفاده کرد.

6-قوس های پلاسما از طریق عبور از جریانی با ولتاژ بالای محفظهای از گاز ثابت به وجود می اید. پلاسمار فوق گرم پیوندهای مولکولی را می شکند که با این کار زباله را به اجزای تشکیل دهنده اش باز می گرداند.

ایا سطل زباله شما می تواند بحران انرژی را حل کند؟

مطالب مشابه :

پلاسما و پزشکی

پلاسما چيست

زباله بدهید، برق بگیرید

پلاسما، روش نوین دفع پسماند

ایا سطل زباله شما می تواند بحران انرژی را حل کند؟

آیا سطل زباله شما می تواند بحران انرژی را حل کند؟

انواع زباله و روش های دفع آن

دفع زباله های بیمارستانی

معرفی رشته مهندسی پلاسما