جستجو کردن
بستن این جعبه جستجو.
سال 1404 سال، سرمایه‌گذاری برای تولید

سوخت زیستی چیست و چه کاربردی دارد؟

سوخت زیستی (Biofuel) به هر نوع منبع انرژی گفته می‌شود که از ترکیبات زیستی مانند گیاهان و حیوانات به دست می‌آید. این نوع سوخت‌ها به عنوان گزینه‌ای پایدار در مقایسه با سوخت‌های فسیلی مطرح هستند. استفاده از سوخت‌های زیستی به کاهش وابستگی به نفت، کم شدن انتشار گازهای گلخانه‌ای و رشد اقتصادی در مناطق روستایی کمک می‌کند.

فهرست مطالب

سوخت زیستی چیست؟

سوخت زیستی، که با نام سوخت سبز نیز شناخته می‌شود، نوعی انرژی است که از منابع زیست‌توده تجدیدپذیر به دست می‌آید و معمولاً به عنوان یک گزینه سوخت پاک برای تأمین انرژی به کار می‌رود. این سوخت‌ها میزان کمتری کربن آزاد می‌کنند و در نتیجه تأثیر منفی بر پدیده گرم شدن زمین ندارند. بهره‌گیری از این منابع می‌تواند مانع ورود زباله‌ها و آلاینده‌های دیگر به محیط زیست شود. اگر تمایل دارید اطلاعات بیشتری در این زمینه کسب کنید، نشریه جهان شیمی فیزیک را دنبال کنید.

سوخت زیستی

میزان مصرف سوخت زیستی در جهان

تولید زیست‌توده و سوخت زیستی، اگرچه زمان بیشتری می‌برد، اما با تلاش مناسب می‌توان آن را مجدداً جایگزین کرد. هرچند برای تولید سوخت‌های زیستی باید منابع، زمین و دوره‌های رشد درختان و گیاهان مورد نیاز در نظر گرفته شوند، اما می‌توان آن‌ها را به‌درستی در دسته منابع تجدیدپذیر قرار داد.

ماده تجدیدپذیر، به ماده‌ای گفته می‌شود که با سرعت بیشتری نسبت به مصرف آن جایگزین می‌شود. به‌طور دقیق‌تر، این نوع انرژی یا سوخت هرگز به‌طور کامل از بین نمی‌رود، چرا که منابع تأمین آن‌ها عملاً نامحدود هستند؛ مانند انرژی زمین‌گرمایی، خورشیدی، باد و آب.

از سال ۲۰۱۰، میزان تولید سوخت زیستی در سطح جهان به ۱۰۵ میلیارد لیتر رسید که در مقایسه با سال قبل ۱۷٪ رشد داشته است. در همین سال، بیودیزل حدود ۲.۷٪ از کل مصرف سوخت در حمل‌ونقل جاده‌ای را به خود اختصاص داد. همچنین، مقدار کل اتانول تولیدشده در این سال به حدود ۸۶ میلیارد لیتر رسید که ۹۰٪ از آن را ایالات متحده و برزیل تولید کردند. در این میان، اتحادیه اروپا با سهم ۵۳٪، بزرگ‌ترین تولیدکننده بیودیزل در جهان محسوب می‌شود.

انواع سوخت های زیستی

سوخت‌های زیستی را می‌توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد:

۱. نسل اول (First Generation)

سوخت‌های زیستی نسل اول از محصولات کشاورزی به دست می‌آیند. از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌های این نوع سوخت‌ها می‌توان به اتانول و بیودیزل اشاره کرد.

مقاله پیشنهادی: بیواتانول یا اتانول زیستی چیست؟ 

  • اتانول: از تخمیر شکر یا نشاسته موجود در محصولاتی مانند ذرت و نیشکر حاصل می‌شود.
  • بیودیزل: از روغن‌های گیاهی یا چربی‌های حیوانی طی فرآیندی به نام ترانس‌استریفیکاسیون تولید می‌شود.

۲. نسل دوم (Second Generation)

سوخت‌های زیستی نسل دوم از ضایعات کشاورزی و مواد زیستی غیرفعال به دست می‌آیند. این سوخت‌ها از زیست‌توده‌های چوب، بقایای محصولات کشاورزی و گیاهان غیرخوراکی تولید می‌شوند.

  • سلولزی اتانول: از تجزیه زیست‌توده‌های لیگنوسلولزی به قندها و تخمیر آن‌ها برای تولید اتانول ساخته می‌شود.
  • دی‌متیل اتر: از زیست‌توده‌های گوناگون به دست آمده و می‌تواند جایگزین دیزل شود.

۳. نسل سوم (Third Generation)

این دسته از سوخت‌های زیستی از جلبک‌ها و میکروارگانیسم‌ها استخراج می‌شوند و شامل بیودیزل جلبکی و اتانول جلبکی هستند.

  • بیودیزل جلبکی: از روغن استخراج‌شده از جلبک‌ها تهیه می‌شود. جلبک‌ها قابلیت رشد در محیط‌های گوناگون را دارند و میزان تولید روغن آن‌ها بسیار بالاتر از گیاهان دیگر است.
  • اتانول جلبکی: از تخمیر قندهای موجود در جلبک‌ها تولید می‌شود. این جلبک‌ها توانایی رشد در آب‌های شور و زمین‌های غیرقابل کشت را دارند.

انواع مختلف سوخت زیستی

  • اتانول: با تخمیر قندها و نشاسته‌های موجود در گیاهانی مانند ذرت و نیشکر تولید شده و به‌عنوان افزودنی به بنزین برای بهبود کیفیت سوخت و کاهش آلاینده‌ها استفاده می‌شود.
  • بیودیزل: از روغن‌های گیاهی یا چربی‌های حیوانی تولید شده و جایگزینی برای گازوئیل فسیلی در موتورهای دیزلی محسوب می‌شود. این فرآیند شامل واکنش شیمیایی روغن‌ها و چربی‌ها با الکل است که منجر به تولید بیودیزل و گلیسرول می‌شود.
  • بیوگاز: از تجزیه مواد آلی در محیطی بدون اکسیژن (تخمیر بی‌هوازی) ایجاد شده و شامل متان و دی‌اکسید کربن است. منابع تولید آن شامل زباله‌های شهری، ضایعات کشاورزی و فضولات دامی می‌شود. بیوگاز برای تولید گرما و برق مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • بیوهیدروژن: نوعی سوخت زیستی است که از منابع زیستی به دست می‌آید و می‌تواند از طریق روش‌هایی مانند تجزیه آب با انرژی خورشیدی یا فرآوری زیست‌توده تولید شود.

مزایای سوخت‌های زیستی

سوخت‌های زیستی به دلیل مزایایی همچون کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و قابلیت تجدیدپذیری، به‌عنوان گزینه‌هایی پایدار و دوستدار محیط زیست شناخته می‌شوند.

منشاء سوخت های زیستی

سوخت‌های زیستی نسل اول از محصولات غذایی به دست می‌آمدند. گیاهانی با محتوای قندی بالا، مانند نیشکر و ذرت، قابلیت تبدیل شدن به اتانول را داشتند، در حالی که روغن‌های گیاهی مانند کلزا، سویا و سایر گیاهان برای تولید بیودیزل به کار گرفته می‌شدند. فرآیند تولید این نوع سوخت‌ها به میزان زمین اختصاص‌یافته، آب، کوددهی و فعالیت‌های کشاورزی وابسته بود که در برخی موارد، می‌توانست مزایای حاصل از تولید این سوخت‌ها را به‌طور کامل خنثی کند. در کتاب علوم هفتم، بخش سوخت‌های زیستی، به این موارد پرداخته شده است.

سوخت‌های زیستی نسل دوم از ضایعات زیستی ساخته می‌شوند. به‌عنوان مثال، پسماندهای کشاورزی و تولید مواد غذایی، مانند سلولز غیرخوراکی موجود در پوسته ذرت و الیاف نیشکر، به تولید اتانول سلولزی منجر می‌شوند. همچنین، ضایعات روغن نباتی، ازجمله روغن‌های پخت‌وپز مصرف‌شده، می‌توانند در این فرآیند مورد استفاده قرار گیرند. از آنجایی که برای تولید این محصولات جانبی نیازی به زمین، آب، کوددهی و فعالیت‌های کشاورزی نیست، هزینه‌های آن کمتر بوده و اثرات زیست‌محیطی به میزان چشمگیری کاهش می‌یابد.

سوخت‌های زیستی نسل سوم عمدتاً مبتنی بر جلبک‌ها هستند، منبعی که بیش از ۵۰ سال مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. بااین‌حال، هنوز شاهد استفاده گسترده و تجاری از این نوع سوخت در مقیاس صنعتی نیستیم.

سوخت‌های زیستی نسل چهارم شامل فرآیندهایی برای جذب و ذخیره‌سازی کربن از مواد اولیه تولید زیست‌توده می‌شوند و در عین حال، بر افزایش بازدهی انرژی تولیدشده نیز تمرکز دارند.

سوخت زیستی

مزایای سوخت‌های زیستی

  • منابع پایدار: سوخت‌های زیستی از منابع قابل تجدید به دست می‌آیند و می‌توانند جایگزینی مناسب برای سوخت‌های فسیلی باشند.
  • کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای: استفاده از سوخت‌های زیستی باعث کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای در مقایسه با سوخت‌های فسیلی می‌شود.
  • افزایش فرصت‌های شغلی: فرآیند تولید سوخت‌های زیستی می‌تواند زمینه اشتغال‌زایی و رشد اقتصادی را به‌ویژه در مناطق روستایی فراهم کند.
  • کاهش وابستگی به سوخت‌های وارداتی: بهره‌گیری از سوخت‌های زیستی می‌تواند میزان نیاز کشورها به واردات سوخت‌های فسیلی را کاهش دهد.

توسعه فناوری های جدید در سوخت های زیستی

پیشرفت فناوری‌های نوین در حوزه سوخت‌های زیستی با هدف ارتقای بهره‌وری، کاهش هزینه‌ها و افزایش تولید از اهمیت بالایی برخوردار است. برخی از این فناوری‌ها شامل موارد زیر می‌شوند:

۱. اصلاح ژنتیکی و استفاده از میکروارگانیسم‌ها

به‌کارگیری مهندسی ژنتیک برای بهینه‌سازی میکروارگانیسم‌های مورد استفاده در تولید سوخت‌های زیستی نسل چهارم، یکی از روش‌های پیشرفته محسوب می‌شود. این فناوری می‌تواند منجر به تسریع و بهبود عملکرد فرآیندهای تخمیر و تولید سوخت‌های زیستی شود.

  • میکروارگانیسم‌های اصلاح‌شده: برخی از این میکروب‌ها قادرند دی‌اکسید کربن و نور خورشید را به سوخت‌های مایع تبدیل کنند. این فناوری نه‌تنها به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند، بلکه امکان تولید سوخت‌های پایدار را نیز فراهم می‌سازد.

 

۲. بهبود روش‌های کشت جلبک

جلبک‌ها به‌عنوان یکی از مهم‌ترین منابع تولید سوخت‌های زیستی نسل سوم مطرح هستند. اصلاح و بهینه‌سازی فرآیندهای کشت جلبک، از جمله استفاده از فتوبیوراکتورها، می‌تواند منجر به افزایش تولید بیودیزل جلبکی شود.

  • فتوبیوراکتورها: این سیستم‌ها شرایط ایده‌آلی برای رشد جلبک‌ها ایجاد کرده و امکان تولید زیست‌توده بیشتر و استخراج روغن‌های با کیفیت را فراهم می‌کنند.

 

۳. فناوری‌های هیدروترمال

فناوری‌های هیدروترمال شامل تبدیل زیست‌توده به سوخت‌های مایع در دما و فشار بالا هستند. این فرآیندها می‌توانند ترکیبات لیگنوسلولزی را به سوخت‌های مایع و گازی تبدیل کنند.

  • تجزیه هیدروترمال: در این فرآیند، زیست‌توده‌ها در آب داغ و فشار بالا به ترکیبات مایع و گازی شکسته می‌شوند. این روش به‌عنوان یکی از رویکردهای پایدار و کارآمد برای تولید سوخت‌های زیستی نسل دوم و سوم شناخته می‌شود.

 

۴. بهره‌گیری از کاتالیست‌ها

به‌کارگیری کاتالیست‌های پیشرفته در فرآیند تولید سوخت‌های زیستی، می‌تواند باعث افزایش راندمان و کاهش هزینه‌های تولید شود. این کاتالیست‌ها باعث تسریع واکنش‌های شیمیایی و کاهش تولید محصولات جانبی ناخواسته می‌شوند.

    • کاتالیست‌های زیستی: این نوع کاتالیست‌ها از ترکیبات زیستی مانند آنزیم‌ها ساخته شده‌اند و می‌توانند در تولید بیودیزل و اتانول مورد استفاده قرار گیرند. این کاتالیست‌ها در مقایسه با نمونه‌های شیمیایی، از مزایای زیست‌محیطی بیشتری برخوردارند.

مقاله پیشنهادی: سوخت پاک چیست؟

سوالات متداول

حمل‌ونقل، موتورهای اره برقی، ماشین‌های چمن‌زنی، خودروهای دیزلی و کامیون‌ها، تجهیزات هواپیمایی و وسایل آفرود، دستگاه‌های گرمایشی، پروژه‌های ساختمانی، صنایع جنگلداری، معادن و بخش کشاورزی همگی از سوخت‌های زیستی بهره می‌برند.

سلول‌های سوخت زیستی قابلیت بالایی در تأمین انرژی برای تجهیزات پزشکی کاشتنی، ازجمله حسگرهای زیستی گلوکز، دارند. این فناوری می‌تواند بدون هزینه‌های زیاد، به حذف ترکیبات آلی از جریان زباله کمک کند. همچنین، امکان استفاده از این سوخت‌ها برای تأمین گرمایش ساختمان‌ها وجود دارد که معمولاً تحت عنوان “بیوگرم” شناخته می‌شود.

با پیشرفت فناوری‌های نوین، پیش‌بینی می‌شود که بهره‌وری در تولید سوخت‌های زیستی بهبود یابد و هزینه‌های تولید کاهش پیدا کند. علاوه بر این، توسعه سوخت‌های زیستی نسل سوم و چهارم که از جلبک‌ها و مواد زیستی مصنوعی ساخته می‌شوند، می‌تواند افق‌های جدیدی را برای صنعت سوخت‌های زیستی به ارمغان آورد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ثبت درخواست فروش روغن سوخته خوراکی

لطفا فرم زیر را به دقت پر کنید تا مشاورین ما در اسرع وقت با شما تماس حاصل فرمایند.

اطلاعات فروشنده