کاهش آلودگی هوا با ثروت‌آفرینی از روغن‌های پسماند

دكتر برات قباديان عضو هيات علمي گروه مهندسي مكانيك بيوسيستم دانشگاه تربيت مدرس و مدير آزمايشگاه‌هاي انرژي‌هاي تجديدپذير در گفتگويي مشروح با مجله «اقتصاد شهر» ديدگاه‌ها و پيشنهاداتي براي قرارگيري سوخت پاك در سبد سوختي كشور را مطرح كرده كه گزيده‌اي از آن در ادامه آمده است.  

• ضرورت استفاده از سوخت پاک را بشر از چه زمانی احساس کرد و در این زمینه چه اقداماتی را انجام داد؟

در قرن بیست و یکم امورات انسان ابعاد جدیدی به خود گرفته است. یکی از این مسائل انرژی است. بر اساس بررسی‌های سازمان‌های مختلف جهانی از جمله ارگان‌های زیرمجموعه سازمان ملل در 50 سال آینده، بشر با 10 چالش مهم روبرو است که انرژی بالاتر از غذا و آب، در صدر آنهاست. اگر انرژی وجود نداشته باشد، از 7 میلیارد و 200 میلیون جمعیت بشر 4 میلیارد نفر بدون غذا می‌مانند و حدود سه میلیارد نیز بدون آب شرب خواهند بود.

با انرژی، آب شور، شیرین می‌شود. کشورهای حوزه خلیج فارس، آب دریا را شیرین و استفاده می‌کنند. رفت و آمدها در شهر با اتومبیل انجام می‌شود که به انرژی نیاز دارد. در يك تقسیم‌بندی کلان، انرژی‌ها ازنظر منابع دو دسته هستند؛ منابع تجدیدپذیر و منابع تجدیدناپذیر.

منابع تجدیدناپذیر که جایگزین ندارند، نفت و گاز و ذغال سنگ و منابع هسته‌اي هستند. ذخایر نفت تا چند دهه دیگر، ذخایر گاز حدود شصت سال دیگر و ذعال سنگ 200 سال دیگر تمام می‌شوند اما توسعه نیازهای بشری به موازات پیچیده شدن اموراتش زیادتر شده و در نتیجه از این منابع انرژی بیشتر استفاده شده است.

به موازاتی که تلاش کرده‌ایم برای خودمان رفاه درست کنیم، انرژی مصرف کرده و هر جا انرژی مصرف شد محیط زیست آلوده‌تر شده است. درست است که سرعت و دقت در کارها بیشتر می‌شود و صنایع گوناگون ایجاد شده است ولی آلودگی شهرها، آلودگی هوا، گرمایش کره زمین و مشکلات لایه ازن و غیره هم زیاد شد. اگر حتی انرژی‌های تجدیدناپذیر هم تمام نمی‌شدند با روند موجود در 200 سال آینده دیگر نمی‌شود روی کره زمین زندگی کرد.

در کنار این انرژی‌های تجدیدناپذیر، پایان‌پذیر و آلوده‌کننده، منابع انرژی تجدیدپذیری وجود دارند که هیچ‌گاه تمام نمی‌شوند و پاک هم هستند لذا باید به سراغ آنها برویم و از آنها استفاده کنیم؛ كه در حال حاضر کشورهای مختلف براي اين منظور برنامه‌ریزی می‌کنند. در کنار اینها منابعی هم موسوم به منابع پاک و دائمی هستند؛ مانند خورشید، باد، آب، زمین گرمایی و بیوماس.

• بیوماس چیست؟

بیوماس مجموعه اجسامی است که روزی زنده بوده‌ یا الآن زنده هستند. بیوماس یعنی توده زیستی. انسان، حیوان، پرنده، گیاه و غیره چه در خشکی و چه در دریا که یک توده زیستی را تشکیل می‌دهند، از ریز جلبک گرفته تا موجودات دیگر، زنده یا مرده، حامل انرژی هستند که هر سه شکل جامد، مایع و گاز را می‌شود از آنها گرفت. فرق‌شان با انرژی فسیلی این است که پاک هستند.

همه می‌دانیم که خورشید تا چهار میلیون سال دیگر تمام نمی‌شود بنابراین تجدیدپذیر است؛ آب و باد و بیوماس هم همین طور. بنابراین مي‌توانیم تمام نیازهای بشر را که از انرژی فسیلی برآورده می‌شوند از انرژی‌های غیرفسیلی استخراج کنیم اما به تکنولوژی نیاز داریم.

روزی که نفت کشف شد، اگر پالایشگاه ساخته نمي‌شد، نمی‌توانستیم آن را برای باک هواپیما و کشتی استفاده کنیم. سال‌ها طول کشید تا پالایشگاه بوجود آمد. در بحث جامد و گاز صحبتی ندارم چون بیودیزل جایگزین گازوئیل است و سوخت مایعی است که می‌توانید به جای گازوئیل از آن استفاده کنید اما مشکلات گازوئیل را ندارید.

• از چه زمانی بیودیزل شناخته و از آن استفاده شد؟

قبل از اینکه نفت از حدود 110 تا 115 سال پیش شناخته شود و عمومیت پیدا کند، موتور اختراع شده بود. رابرت دیزل مخترع موتور دیزل بود. 17 سال قبل از اینکه موتور دیزل اختراع شود موتور بنزینی را اختراع کرده بودند. چیزی که در باک موتور بنزینی می‌ریختند الکل بود؛ الکلی که از گیاه می‌گرفتند.

اتو موتوری اختراع کرد که سوختش الکل بود. سوخت موتور رادولف دیزل هم روغن بادام زمینی بود. حتی زمانی که نفت کشف و به بنزین و مشتقات دیگر تبدیل و در موتورها استفاده شد هنوز هم بعضی جاها از روغن استفاده می‌کردند. آرام آرام به این دلیل که روغن مصرف خوراکی داشت و تهیه آن دشوار بود، کنار گذاشته شد اما نفت سهل‌الوصول بود تا اینکه تحریم نفتی غرب پیش آمد و این مسئله وارد فاز جدیدی شد؛ یکی از کشورهایی که تلاش کرد منابع داخلی‌اش را جایگزین نفت کند، برزیل بود.

برزيل از مشتقات نیشکر و چغندرقند الکل تولید کرد و به جای بنزین استفاده کرد. مسائل زیست محیطی هم باعث شد از حدود 20 سال پیش کشورهای صنعتی و غربی دوباره به فکر بیفتند تا به علت مشکلات قیمتی گازوئیل و بنزین و مشتقات نفتی دنبال چیزی برای جایگزینی نفت باشند تا کشورها به لحاظ امنیتی دچار خطر برای واردات مشتقات نفتی و تحریم نشوند.

از طرف دیگر بحث مقررات زیست محیطی بوجود آمد. پروتکل‌هایی مانند کیوتو شکل گرفت که محدودیت‌های استفاده از انرژی‌های فسیلی را برقرار کرد و در آن بحث اینکه انسان خودش در معرض خطر قرار گرفته پیش آمد. الآن دیگر مهمترین مسئله علاوه بر انرژی تجدیدناپذیر مشکلات زیست محیطی است که در کلانشهرها نه تنها هزینه‌های بزرگ اقتصادی به مدیریت شهری تحمیل می‌کند بلکه سلامت شهروندان را به طور جدی در معرض خطر قرار داده است.

• امروز به چه شکل از سوخت تجدیدپذیر یا پاک در باک اتومبیل استفاده می‌شود؟

بنزینی که استفاده می‌کنیم ساختاری دارد که برای استفاده‌اش باید آن ساختارها را حفظ کرد. در واقع استاندارد کیفیت دارد. یکی از اینها که اساساً بحث کیفی است، عدد اکتان بنزین است. وقتی بنزین در پالایشگاه تصفیه می‌شود عدد اکتان بنزین حول و حوش 80 است. برای بنزین معمولی این عدد باید به 85 برسد و برای بنزین سوپر بالای 92 است. برای اینکه این ویژگی را بالا ببرند که اصطلاحاً به آن بهسوزی بنزین می‌گویند باید به آن مواد افزودنی اضافه کنند.

سرب مسمومیت ایجاد می‌کرد و برای همین در جایگاه‌های توزیع سوخت به کارگرانی که کار می‌کردند روزی سه بار شیر می‌دادند تا بخار سرب رقیق و حل شود و کارگران مسموم نشوند. اما بخارهای سرب در هوا می‌ماندند و موقع بارندگی وارد خاک و آب می‌شدند و آب‌های زیرزمینی را آلوده می‌کردند؛ به همین دلیل به تدریج سرب را از ترکیب سوخت حذف کردند و از ماده‌ای به نام MTBE استفاده کردند که از مواد پتروشیمی می‌گیرند.

MTBE همان کار سرب را انجام می‌دهد یعنی عدد اکتان را بالا می‌برد. از 10 سال پیش ثابت شده که این ماده علاوه بر ایجاد مسمومیت سرطان‌زا هم است. دانشمندان به این نتیجه رسیدند که بهترین جایگزین برای آن الکل اتانول است که از گیاه و مواد قندی مثل چغندرقند و نیشکر و همین طور از مواد نشاسته‌ای مثل سیب زمینی و غلاتی که نشاسته دارند به دست می‌آید. کشورهای مختلف به تناسب محصولی که دارند از آن استفاده می‌کنند. مثلا در برزیل از نیشکر، در آمریکا از ذرت و در اروپا از غلات. البته این به آن مفهوم نیست که خودش را به طور خالص نمی‌توانند استفاده کنند. برزیل الآن از چیزی به نام E85 دارد استفاده می‌کند. یعنی 85 درصد سوخت باک اتانول است و 15 درصد بنزین و آینده به این سمت می‌رود.

• و تفاوتش با بنزین چیست؟

ساختارش شبیه بنزین است. فرقش با بنزین این است که 30 تا 34 درصد اتانول، اکسیژن است که باعث بهسوزی سوخت می‌شود و از اگزوز هیچ آلاینده‌ای بیرون نمی‌آید به همین دلیل به آن سوخت سبز، سوخت پاک یا سوخت آینده می‌گویند. در ایران، خوشبختانه مواد اولیه‌ای که می‌توانیم از آنها اتنول بگیریم را داریم. به عنوان مثال در کشت و صنعت نیشکر خوزستان،  ملاس و باگاس دور ريخته مي‌شود؛ در حالي كه مي‌توان آنها را تبدیل به اتانول كرد.

هر درصدی که اتانول به بنزین اضافه کنیم به همان نسبت آلاینده‌های اگزوز کاهش پیدا می‌کند. آمریکا و برزیل و ... برنامه‌ریزی کرده‌اند تا سال 2020 دیگر از خوراک انسانی استفاده نکنند و به جای آن از بقایای گیاهی و ضایعات استفاده کنند. گیاهانی مثل جلبک. برنامه‌ریزی این است که تا سال 2050 به طور میانگین در دنیا حداقل 20 درصد از این سوخت‌ها استفاده کنند.

• کدام کشور هم اکنون بیشترین استفاده را از این سوخت دارد؟

در حال حاضر آلمان بیشترین استفاده از بيوديزل را دارد. در بحث بیو اتانول تا سال 2006 برزیل اول بوده ولی الآن آمریکا رتبه نخست را دارد، دوم برزیل و سوم کشورهای اروپایی مانند فرانسه، اسپانیا و آلمان هستند.

• کشورهایی که استفاده نمی‌کنند مشکل مواد اولیه دارند؟

خير، بحث تکنولوژی است. علاوه بر آن بحث فراوانی سوخت‌های فسیلی و بی‌اهمیتی به محیط زیست هم وجود دارد. در کشور ما مطالعات پتانسیل‌سنجی مواد اولیه نشان داده كه اگر ما حدود 10 درصد از کل مواد پسماند و دور ریز را جمع، تبدیل و استفاده کنیم، می‌توانیم MTBE را حذف کنیم یعنی تا 10 درصد از بنزین را جایگزین کنیم.

• چطور می‌توان بیودیزل را به دست آورد و از آن استفاده کرد؟

بیودیزل بر اساس تعریف از مواد اولیه روغن‌های گیاهی، چربی‌های حیوانی و روغن‌های گرفته شده از جلبک و روغن‌های پسماند و دور ریز بوجود می‌آید. روغن‌های پسماند و بازیافتی مانند روغن پسماند آشپزخانه.

یک کارخانه چیپس سیب‌زمینی روزانه ده‌ها تن روغن مصرف می‌کند. کشتارگاه‌های دام و طیور و شیلات و غیره مقدار زیادی پسماند دارند. محاسباتی که انجام دادیم نشان می‌دهد در ایران فقط یک میلیارد لیتر در سال روغن پسماند و دور ریز داریم. امروز سراغ مزارع انرژی رفته‌اند؛ همین گیاهانی که می‌توانیم از آنها روغن بگیریم. گیاهانی که مقاوم به خشکی هستند و می‌توان آنها را با بیابان‌زدایی کشت کرد و بعد روغن‌شان را تبدیل به بیودیزل نمود. در آنها حدود 10 تا 11 درصد اکسیژن وجود دارد که باعث بهسوزی می‌شود.

ايران کشور پهناوری است و در زمينه منابع خورشیدی و همچنين بیوماس وضع خوبي داريم. در حال حاضر آلمان که از انرژی خورشیدی برای تولید برق استفاده می‌کند، در مقایسه با ایران بهترین روزهای آفتابی‌اش از بدترین روزهای آفتابی ما بدتر است. در بحث بیوماس به اندازه کافی بیابان داریم.

در ایران انواع گونه‌های گیاه کرچک را داریم که حتی روی سنگ هم رشد می‌کنند و مقاوم به شوری و خشکی هستند. می‌توان با این گیاه بیابان‌زدایی کرد. در ايران دانه روغنی کرچک را در خوزستان کشت کردیم و الآن به طور آزمایشی در بیودیزل استفاده می‌کنیم. در مالزی و اندونزی که حاشیه دریا هستند نخل روغنی کاشته‌اند. ما هم از خرمشهر تا پابهار 2500 کیلومتر حاشیه دریا داریم که هیچ استفاده‌ای از آن نمی‌کنیم. الآن آن کشورها 13 پالایشگاه دارند که بیودیزل تولید می‌کنند و درآمد آنها از فروش این منابع به اروپا به احتمال قوی زیادتر از درآمدی است که ما از فروش نفت به دست می‌آوریم.

• مشکلات تولید و استفاده بیودیزل در ایران چیست؟

در ایران، در ارتباط با انرژی‌های تجدیدپذیر بویژه باد و خورشید فعالیت‌های پراکنده‌ای صورت گرفته است و شاید بیشترین کار در اين زمينه به لحاظ کمی و کیفی توسط سازمان انرژی‌های نوین ایران (سانا) انجام شده باشد. 10 تا 12 سال پیش در حوزه بیوماس، بیودیزل، بیو اتانول و بیوگاز هیچ فعالیتی که حاکی از تجاری‌سازی آن باشد صورت نگرفته بود بلكه فعالیت‌ها بیشتر پراکنده، غیرهدفمند و سلیقه‌ای بود.

قیمت حامل‌های انرژی در ایران آن قدر پائین بود که ورود به آنها صرفه اقتصادی ندارد اما دو بحث عمده وجود دارد. اولین مورد سیاستگذاری اين است كه در کشور سبد سوخت ایجاد شود و در آن تنوعی از سوخت‌ها را داشته باشیم. به عنوان مثال در کنار اتانول، بیو اتانول، گاز، بیوگاز و ... داشته باشیم. نکته دیگر این است که در باب تکنولوژی‌ها آن طور كه بايد کار نكرده‌ايم تا بتوانیم در تبدیل مواد اولیه به سوخت نهایی توانمندی داشته باشیم.

در زمینه پتانسیل‌سنجی وجود منابع، به اندازه کافی مطالعات و تحقیقات شده است و در جنبه نوآوری و فناوری کارهای خوبی صورت گرفته است. در دانشگاه تربیت مدرس از سال 80 برنامه‌‌های راهبردی سوخت‌های بایو را تدوبن کردیم و در آن برنامه اهدافی برای خودمان تبیین کردیم که یکی از آنها زیرساخت‌ها شامل وجود آزمایشگاه، پژوهشگاه و تربیت منابع انسانی بود که به جرأت می‌توانیم بگوییم در کشورهای خاورمیانه و کشورهای اطراف شاید ترکیه تنها رقیب ايران باشد.

• به لحاظ صرفه اقتصادی و تامین هزینه‌ها چطور؟ آیا امروز توانایی تولید و استفاده از آن را داریم؟

به لحاظ زیرساخت، در حد نیمه صنعتی هستیم. به لحاظ مطالعات صرفه اقتصادی هم کارهای خوبی انجام شده است. نتیجه اینها این است که می‌توانیم با همین قیمت MTBE ، بیو اتانول را جایگزین کنیم. اگر قرار باشد گازوئیل استاندارد استفاده کنیم حداقل باید 2 درصد بیودیزل اضافه کنیم. دو درصد بیودیزل یعنی دو میلیون لیتر در روز. در ارتباط با بنزین هم اگر قرار باشد به جای استفاده 10 درصد از MTBE، بیواتانول استفاده نماییم، چیزی حدود 7 میلیون لیتر بیواتانول نیاز داریم البته وضعیت بیواتانول در کشور ما متفاوت است.

در ايران از گذشته از الکل استفاده می‌شده اما الکل صنعتی نه سوختی. برای تبدیل الکل صنعتی به سوختی کارهای دیگری باید اتافاق بیافتد که ما به تکنولوژی آن هم دست یافته‌ایم اما در سبد سوختی‌مان برنامه‌ای که ارگان‌های متولی را مقید کند که از اینها استفاده کنند وجود ندارد. در کشور ما وزارت نفت متولی سوخت است بنابراین مثل کشورهای دیگر باید در سبد سوختی‌اش علاوه بر گازوئیل و بنزین و گاز، بیوگاز و بیودیزل و بیواتانول را هم بگنجاند یا خرید اینها را هم تضمین کند تا افراد روی آن سرمایه‌گذاری کنند.

اگر بحث‌های زیست محیطی را جدی بگیریم به نظر می‌آید الآن عزم جدی برای کاهش آلاینده‌ها وجود دارد بنابراین امیدی هست. در باب بحث‌های فناوری باید بگویم که الآن کمبودی نداریم که بخواهیم پالایشگاه در ایران دایر کنیم. ما پول می‌دهیم، MTBE تولید و به بنزین اضافه می‌کنیم. پول بدهیم، مشابه پاک تولید کنیم. اگر آنجا یارانه می‌دهیم، به این هم باید بدهیم. معتقدم این امکان‌پذیر است.

• در کشورهای دیگر چطور استفاده می‌شود؟ کاربردش برای وسایل نقلیه عمومی است یا همه خودروها؟

در کشورهای دیگر هم گفته‌اند در جایگاه‌های سوخت همراه با گازوئیلی که استفاده می‌شود 2 یا 5 درصدش بیوودیزل است. الآن اتحادیه اروپا حول و حوش 10 درصد دارد استفاده می‌کند. خوشبختانه بر خلاف گاز، که باید جایگاه جدید دایر کرد و هزینه دیگری متحمل شد، می‌توانیم در جایگاه‌های قبلی این ماده را به سوخت اضافه کنیم.

• به نظرتان اگر از همین الآن دولت و شهرداری شروع به برنامه‌ریزی برای استفاده از بیودیزل در تهران کنند چقدر طول می‌کشد تا عملی شود؟

همین الآن شهرداری تهران می‌تواند قرارداد ببندد و ظرف یک ماه روغن‌های پسماند (روغن‌های خوراکی که پسماندش را به فاضلاب می‌ریزیم) را از رستوران‌ها، هتل‌ها و دانشگاه‌ها و بیمارستان‌ها و ... جمع‌آوری کند. جمع‌آوری این روغن‌ها کار سختی نیست کما اینکه خودمان داریم روغن‌های 10 دانشگاه در تهران را برای تحیقات جمع‌آوری می‌کنیم.

10 تا 15 سال پیش که این کار را شروع کردیم بدون استثناء این روغن‌ها را دور می‌ریختند. وقتی از روغنی یک بار استفاده شود رنگش زرد و بار دوم قهوه‌ای می‌شود. امروز اثبات شده که روغن قهوه‌ای سرطان‌زا است بنابراین تنها راه استفاده مفیدش تبدیل آن به بیودیزل است اما الآن دارند این را به دامداری‌ها و مرغداری‌ها می‌فروشند که خطرناک است چون همان مواد سرطانی در گوشت و شیر می‌رود تا دوباره توسط مردم استفاده شود.

معتقدم آنجا که دانشگاه‌ها باید کار می‌کردند خوب کار کرده‌اند. شهرداری و دولت بیاید روغن را جمع‌آوری کند، ما آن را خريداري كرده و تبدیل به بیودیزل می‌کنیم تا در باک ماشین‌ها بریزند و دیگر دود از اگزوز خارج نشود. از طرفی تبدیل یک پسماند فاضلابی به ثروت است و از طرف دیگر سالم‌سازی محیط زیست.

ايران با 80 میلیون نفر جمعيت 11 درصد ذخایر نفت دنیا و عربستان با 20 میلیون جمعیت 30 درصد ذخاير نفت دنيا را دارد. عربستان در حال حاضر به دنبال بیو پالایشگاه است.