سخنان مؤلف

بي شک مهمترين مسئله­اي که در قرن 21 بشريت با آن مواجه است، مسئله انرژي و سوخت مي­باشد. زيرا از يک طرف تعداد صنايع مصرف کننده انرژي رو به افزايش است و از طرف ديگر سوخت­هاي فسيلي که مهم­ترين انرژي­هاي مصرفي اين صنايع­اند رو به اتمام هستند. اين در حالي است که هم­اکنون آلودگي­هايي که اين سوخت­ها ايجاد مي­کنند، باعث مشکلاتي در جهان شده است و اتحاديه­هاي جهاني در حال تصويب قانون­هايي مبني بر حذف يا به حداقل­رساندن مصرف اين سوخت­ها در دهه­هاي آينده مي­باشند. در اين راستا بيشتر کشورها کوشيده­اند تا منابع انرژی خود را گسترش داده و سهم مصرف سوخت­هاي فسيلي را کاهش دهند. باید اذعان کنيم که ما صاحب منابع عظيم بي­شماري در اين کره خاکي هستيم و در هر زمان يکي يا چند تا از اين منابع کشف شده و به بهره­برداري رسيده­اند. البته مهم­ترين دليل کشف آنها در هر زمان، نياز مردمان آن زمان بوده است و چيزي که باعث کشف آن شده فناوري بوده است. بدين­ترتيب هر زماني محصول خاصي ثروت به شمار مي­رفته است. به عنوان مثال زماني طلا ثروت بوده و عصر طلا ناميده شده است، زماني آهن ثروت بوده و عصر آهن ناميده شده است و زماني عصر برنز و قرن حاضر عصر نفت مي­باشد و بدين ترتيب هر زماني به دليل احتياجات مردمان آن زمان و همچنين فناوري آن دوره ثروت­ها نيز تغيير مي­کنند.

بنابر­اين ما در اين جهان نه­تنها شاهد تغييراتي در جهت استفاده مؤثرتر از منابع هستيم، بلکه خود منابع نيز در حال تغيير هستند. براي مثال، زمين تا وقتي که انسان کشاورزي و پرورش دام و طيور را نياموخته بود، ثروت به شمار نمي­رفت و فقط در نتيجه خلاقيت ذهن بشر به مهم­ترين ثروت تبديل شد. يا براي مثال نفت را در نظر بگيريد؛ نفت در گذشته ثروت محسوب نمي­شد، بلکه محصولي زائد به شمار مي­رفت که آب­ها را آلوده مي­کرد و انسان هميشه از آن گريزان بود. نفت همين صد سال پيش يعني زماني که بشر چگونگي پالايش و سوزاندن آن را آموخت، به ثروت تبديل شد. بدين­ترتيب هر دوره­اي منبع خاص خودش را داشته است. روغن نهنگ در قرن هجدهم، ذغال سنگ در قرن نوزدهم و نفت در قرن بيستم اصلي­ترين منابع ثروت محسوب مي­شد. بشر از دير باز چنين مي­پنداشت که اين منابع به زودي به پايان خواهند رسيد و بايد در مصرف آنها صرفه­جوئي کند. اما هميشه در زماني بسيار زودتر از به پايان رسيدن يک منبع، با يافتن منبعي بهتر، از مصرف آنها دست کشيده است و اين مطلب بيانگر آن است که در اين کره خاکي منابع محدود نمي­باشند. در واقع بايد گفت منابع جهان ثابت نيستند بلکه با پيشرفت فناوري يک منبع جاي خود را به منبع ديگر، که غني­تر و مورد نياز­تر هست مي­دهد. بايستي به اين نکته توجه کرد که هيچ منبعي به خودي خود ثروت محسوب نمي­شود. بلکه همه ثروت­ها اختراع ذهن انسان به شمار مي­روند. به بيان ديگر صنعت و فناوري تعيين مي­کند که چه چيزي مي­تواند ثروت باشد و چه چيزي نه. صنعت کشاورزي زمين را به ثروت تبديل مي­کند و صنعت نفت بنزين خودرو را. در واقع در هر دوره­اي ميزان و اندازه منابعي چون نفت، غذا، پلاستيک و ديگر منابع را فناوري تعيين مي­کند. براي مثال امروز فناوري سوخت­رساني انژکتوري، بهره­وري بنزين را دو برابر کرده است.

اينک که نزديک به دو قرن از عمر صنعت نفت و گاز مي­گذرد، اين ثروت­هاي گران­بها در حال اتمام مي­باشند. همانطور که قبلاً ذکر شد، بيشتر کشورهاي جهان برنامه­هاي خود را طوري تنظيم کرده­اند تا با بهينه­کردن مصرف اين منابع بر عمر آن بيفزايند و اين در حالي است که با به کارگيري فناوري انرژي­هاي تجديد­پذير سعي دارند که ميزاني از سهم مصرف منابع فسيلي را بر عهده اين منابع بگذارند تا هم عمر منابع فسيلي را به تأخير اندازند و هم جايگزيني براي آن يافته باشند. بنابراین در قرن 21 سوخت­هاي فسيلي کم­کم جاي خود را به انرژي­هاي تجديد­پذير (انرژي خورشيدي، بادي، برق آبي، بيومس، زمين­گرمائي و...) خواهند داد و ثروت­هاي جديد در قرن 21 اين منابع خواهند بود. در ميان اين انرژي­ها، بيوگاز حاصل از بيومس از اهميت ويژه­اي برخوردار است. بيوگاز به علل سالم‌سازي محيط زيست، توليد انرژي و كود مرغوب و قابليت ايجاد آن در جوار اجتماعات از اهميت و جايگاه ويژه‌اي برخوردار است. گرچه شناسايي بيوگاز در جهان سابقه چند­هزار ساله دارد، اما استفاده عمومي و رايج آن در خلال قرن اخير و بويژه در سه دهه گذشته بوده است. در اين کتاب سعي بر آن داریم که به بيان خصوصيات اين ثروت 

فهرست

مقدمه: 1

2-10 - بيومس... 32

2-11- ساختار شيميايي زيست­توده 35

2-12- فرآيندهاي تبديل انرژي بيومس و كاربردهاي آنها: 36

2-13- انواع نيروگاه­هاي بيومس: 37

3- معرفي بيوگاز. 78

3-1- تاريخچه بيوگاز 80

3-2- منابع زيست­توده جهت توليد بيوگاز 85

3-3- مهمترين منابع زيست­توده برای توليد بيوگاز و خواص هر کدام از آنها: 87

3-3-1- فضولات دامپروري.. 87

3-3-2- ضايعات کشاورزي.. 87

3-3-3- ضايعات صنايع غذايي.. 88

3-3-4- پتانسيل توليد بيوگاز از فضولات.. 88

3-3-5- مواد آلی و مقدار بیوگاز تولیدی آنها 89

3-4- انواع واکنش­ها براي هضم مواد آلي.. 89

3-4-1-  اصول هضم بي­هوازي.. 90

3-5- مراحل و واکنش­هاي توليد بيوگاز 92

3-6- مراحل شیمیائی تخمیر مواد آلی.. 95

3-6-1-  تخمیر چربی­ها 95

3-6-2-  تخمیر هیدرات­های کربن.. 96

3-6-3-  تخمیر پروتئین‌ها 96

3-7- پارامترهاي مؤثر بر فرآيند هضم بي‎هوازي در توليد بيوگاز 97

3-7-1- درجه حرارت.. 97

3-7-2- اسیدیته. 98

3-7-3- مواد مغذی در محیط.. 98

3-7-4- غلظت مواد. 99

3-7-5- عوامل سمی.. 100

3-7-6- زمان ماند مخلوط.. 100

3-7-7- همزدن. 101

3-7-8- آماده­سازی مواد خام. 102

3-7-9- تسریع­کننده­های واکنش... 102

3-7-10- اصلاح ساختار رآکتور 102

3-7-11- افزودني­ها 103

3-7-12- محيط بيهوازي.. 103

3-8- کود حاصل از دستگاه بیوگاز 103

3-9-  برخي از خصوصيات کود بيوگاز 104

3-10-  توليد مرداب­هاي مصنوعي.. 109

3-11- استفاده از بیوگاز در توليد انرژي.. 110

3-1-  دلايل ارجحيت تولید بيوگاز به ساير انرژي­هاي تجديدپذير. 111

3-2- معايب سيستم­های بيوگاز 116

3-3-  مزاياي سیستم­های بيوگاز 116

4- لندفيل.. 122

4-1- پسماند چيست؟ 123

4-2- فرآيند توليد بيوگاز در لندفيل. 124

4-2-1-  ترکيبات موجود در زباله. 125

4-2-2- رطوبت موجود در زباله. 125

4-2-3-  سن لندفيل. 125

4-2-4-  دماي لندفيل. 126

4-2-5-  لندفيل. 126

4-2-6-  وجود مواد مغذي در زباله. 126

4-3- ساختار كلي لندفيل­هاي مدرن. 126

4-4- تكنيك­هاي مختلف جمعآوري گاز لندفيل­ها 127

4-5- سيستم­هاي جمع­آوري گاز غير فعال ‏ 129

4-6- طراحي لندفیل. 130

4-7- فرآورده جانبي لندفيل. 133

5- بيوگاز در جهان.. 140

5-1- کره 141

5-2- چين.. 141

5-3- هند. 142

5-4- پاکستان. 143

5-5- نيجريه. 144

5-6- ژاپن.. 144

5-7- سوئد. 146

5-8- فيليپين.. 146

5-9- گواتما 147

5-10- انگليس... 147

5-11- برزيل. 148

5-12- آلمان. 148

5-13- نروژ 149

5-14- آمريکا 149

5-15- بیوگاز در ايران. 149

5-16- نگاهي به تاريخچة بيوگاز در ايران. 150

5-17- تحقيقات انجام شده در ايران در زمينه  بيوگاز 152

5-18- پتانسيل توليد بيوگاز در ايران. 152

5-19- اولويت­هاي استفاده از بيوگاز در ايران. 155

5-20- عوامل بازدارنده در گسترش فن‎آوري توليد بيوگاز در کشور 155

5-21- علل و ضرورت استفاده از بيوگاز در کشور 158

5-22- استفاده بهينه از دستگاه­هاي بيوگاز در ايران. 159

5-23- پيشنهاداتي براي سياست­گذاري.. 159

5-24- مزاياي بيوگاز 160

5-25- محدوديت­های استفاده از فنآوری بیوگاز 161

5-26- چگونگي توزيع مصرف انرژي در ايران. 162

5-27- مزاياي تدوين طرح جامع انرژي در ایران. 163

5-28- نتيجه­گيري.. 165

6- دستگاه بيوگاز. 172

6-1- طراحي دستگاه­هاي بيوگاز 172

6-2- قسمت­هاي مختلف دستگاه بيوگاز 173

6-2-1- حوضچه ورودي.. 173

6-2-2-  تانك تخمير (هاضم) 174

6-2-3- حوضچه خروجي.. 175

6-2-4- محفظه گاز 176

6-3- دوام و بقاء دستگاه­هاي بيوگاز: 177

6-4- طرحريزي انواع دستگاه­هاي بيوگاز 177

6-5- دستگاه بيوگاز مدل چيني.. 177

6-6- دستگاه بيوگاز مدل فرانسوي.. 178

6-7- دستگاه بيوگاز با لوله­هاي چرمي.. 178

6-8- دستگاه بيوگاز با کيسه پلي­اتيلنی.. 179

6-9- دستگاه بيوگاز مدل هندي.. 180

6-10- دستگاه بيوگاز مدل تايواني يا مدل بالوني.. 181

6-11- دستگاه بيوگاز مدل نپال. 182

6-12- دستگاه­هاي عمودي بيوگاز 183

6-13- دستگاه­هاي افقي بيوگاز 184

6-14- دستگاه­هاي مشترک بيوگاز 184

6-15- نتايج. 185

6-15-1- دستگاه­هاي عمودي: 185

6-15-2- دستگاه­هاي افقي: 186

6-15-3- دستگاه بيوگاز مشترک.. 186

6-15-4- دستگاه مدل چيني.. 186

6-15-5- دستگاه مدل فرانسوي.. 187

6-15-6- دستگاه­هاي پلاستيکي و چرمي.. 187

6-15-7- دستگاه مدل هندي.. 187

6-15-8- دستگاه مدل تايواني.. 188

6-16- انواع واحدهاي ساخته شده در ايران. 188

6-17- انواع هاضم­هاي بي­هوازي بر اساس نوع خوراک­دهی.. 190

6-17-1- ناپيوسته. 190

6-17-2- نيمه پيوسته. 190

6-17-3- پيوسته. 191

6-18- معرفي بخش­هاي مختلف نيروگاه بيوگازي.. 192

6-18-1- بخش تفكيك زباله و تأمين پسماندهاي آلي.. 192

6-18-2- واحد هضم بيهوازي و توليد بيوگاز 193

6-18-3- واحد توليد برق و حرارت.. 193

6-18-4- ساير واحدها 194

6-19- مقياس سيستم­هاي بيوگاز 195

6-19-1- سیستم آزمايشگاهي.. 195

6-19-2- سيستم بيوگاز خانگي.. 195

6-19-3- سيستم بيوگاز متوسط.. 195

6-19-4- سستم بيوگاز بزرگ.. 196

6-20- نمونه موردی استفاده ازسیستم  بیوگاز در مقیاس بزرگ.. 197

6-20-1- سیستم بیوگاز زندان کیتاراما در رواندا 197

6-20-2- سیستم­های نیمه صنعتی و صنعتي.. 198

6-21- فناوري تولید بيوگاز در مقياس شهري.. 199

6-22- رآكتورهاي بي­هوازي در تصفیه فاضلاب.. 199

6-23- بازيابي فاضلاب.. 202

7- جمع­آوري بیوگاز و كاربردهاي آن.. 210

7-1- وسايل تعيين حجم گاز توليدي و آناليز بيوگاز 210

7-2- جداسازي انواع ناخالصي­ها از گاز: 211

7-2-1- سولفورزدايي.. 211

7-2-2- رطوبت­گيري گاز 213

7-2-3- زدودن دي اکسيد کربن.. 213

7-2-4- فشرده­سازي گاز توليدي.. 213

7-3- مصارف عمده بیوگاز 214

8- واژه نامه. 222

9- منابع.. 252