وبلاگ

:

 

یکی از مهمترین مسائلی که به طور روزمره کلیه کشورهای جهان با آن سروکار دارند ،مسئله تامین انرژی می باشد.کاهش ذخایر منابع فسیلی و افزایش قیمت نفت و فرآورده های آن از یک سو ولزوم توجه به کاهش آلودگی های زیست محیطی ناشی از سوخت های فسیلی از سوی دیگر ،کشورهای جهان را ترغیب به استفاده از انرژیهای تجدید شونده وپاک نموده است.از جمله منابع تجدیدشونده که امروزه مورد توجه بسیاری از کشورهای اروپایی وآمریکایی قرار گرفته است،سوخت های زیستی (Biofuels)می باشند.یکی از مهمترین انواع سوخت های زیستی ،بیواتانول (Bioethanol) می باشد که از ضایعات محصولات کشاورزی همچون نیشکر ،گندم ،ذرت و چغندر قند تولید می گردد.

 

در تحقیق حاضر بعد از معرفی وبیان ویژگیهای سوخت های زیستی وبویژه بیواتانول به ارزیابی اقتصادی تولید بیواتانول با بهره گرفتن از ضایعات نیشکر کشت وصنعت هفت تپه خوزستان که یکی از تولید کنندگان عمده شکر در کشور می باشد ،پرداخته شده است .نرم افزار مورد استفاده در این تحقیق ،نرم افزار (COMFAR) می باشد که از جمله مهمترین نرم افزار های مورد استفاده شرکتهای مشاور سرمایه گذاری برای امکان سنجی (Feasibility Study) طرح ها می باشد.

 

فصل اول: کلیات تحقیق

 

1-1- بیان مسئله تحقیق

 

استفاده روز افزون از سوخت های فسیلی افزایش قیمت محصولات نفتی و کاهش ذخایر موجود سبب گسترش تحقیقات در زمینه منابع جدید و تجدید پذیر انرژی و تلاش در جهت کاهش تکیه بر سوخت های فسیلی از جمله نفت و محصولات نفتی شده است .

 

از جمله منابع تجدید پذیر انرژی که میتواند جایگزینی برای سوخت های فسیلی شود و امروزه بسیار مورد توجه کشورهای اروپایی و آمریکایی قرار گرفته است “سوخت های زیستی” می­باشند که خود به چند گروه از جمله “بیواتانول” تقسیم می شوند .

 

بیواتانول یکی از انواع الکلها با فرمول  C2H5OH می باشد که به آن نامهای گوناگونی نظیر الکل اتیلیک ،الکل غلات و… نسبت داده میشود . اتانول دومین عنصر از سری الکلهای آلیفاتیک است که کاملا در آب و حلالهای آلی حل میشود و بسیار آبدوست میباشد . اتانول مایعی بیرنگ با بویی مطبوع میباشد و اغلب اتانولی که در صنعت از آن استفاده میشود الکل 95% یا الکل 95 درجه گویند که 95% آن الکل و 5% آن آب است و از نظر شیمیایی از نقطه انجمادی برابر 115- درجه سلسیوس و نقطه جوشی معادل 78 درجه سلسیوس و وزن مخصوصی برابر79. 0 g/ml در 20 درجه سلسیوس برخوردار است. بیواتانول از تبخیر مؤلفه های قندی بیوماس به وجود می ­آید و امروزه بیشتر از محصولات نشاسته ای و قندی تهیه میشود . با پیشرفته شدن فناوری از بیوماس سلولزی مانند درختان و سبزه ها نیز برای تهیه اتانول استفاده میشود .مواد اولیه ای که برای تولید بیواتانول مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از :

 

– ضایعات کشاورزی از قبیل پسمانده مواد و محصولات مانند ساقه ها ، برگها وسبوس غلات .

 

– ضایعات جنگلی مانند بریده ها و خاک اره های نجاری ، درختان مرده و شاخه های درختان .

 

– ضایعات جامد شهری شامل زباله های خانگی و محصولات کاغذی .

 

– ضایعات صنعتی مانند فرآورده های کاغذ سازی و مایع سیاه .

 

– مواد انرژی زا مثل درختان بارشد سریع و علف هایی که به طور مشخص برای این کار تولید میشوند .

 

بیواتانول سوختی است که از ضایعات محصولات کشاورزی (منابع تجدید پذیر ) توسط فرایند تخمیری تولید میگردد . از جمله این محصولات کشاورزی میتوان به نیشکر گندم جو برنج چغندر قند ذرت و … اشاره نمود. اتانول در صنایع سوختی غذایی دارویی آرایشی و بهداشتی کاربرد دارد اما استفاده از آن به عنوان سوخت کامل یا ترکیبی با بنزین به سرعت در حال افزایش است. کشورهای اروپایی در نظر دارند 10% سوخت مصرفی در بخش حمل و نقل جاده ای خود را از سوخت های زیستی تامین کنند . سایر کشور های دنیا از جمله برزیل آفریقای جنوبی چین و هند فعالیت های زیادی را برای جایگزینی سوخت های زیستی به جای سوخت های فسیلی آغاز کرده اند.

 

قابل ذکر است امروزه اتانول به روش های زیر در بنزین به کار می رود :

 

1– دوبار فرموله کردن بنزین

 

2– مخلوط نمودن اتانول با بنزین با در صدهای مختلف

 

 

 

3– اکسیژنه نمودن بنزین جهت کنترل مونوکسید کربن

 

از سویی سالیانه میلیونها تن ضایعات کشاورزی در کشور تولید میشود که قسمت عمده آن معدوم میگردد . بنابراین در صورتی که بتوان با روشی این ضایعات را به ماده ای سوختی تبدیل نمود صرفه های اقتصادی فراوانی برای کشور دارد . همچنین در صورتی که قیمت تمام شده محاسبه شده اتانول داخلی با منبع اولیه نیشکر پایین تر از قیمت کشور های اروپایی که مصرف کننده عمده این ماده هستند باشد میتوان برای صادرات این ماده نیز آینده ای در نظر گرفت .

 

در تحقیق حاضر تلاش می گردد ضمن معرفی اجمالی روش تولید بیواتانول از ضایعات کشاورزی (منبع اولیه باگاس نیشکر) به مطالعه موردی ضایعات کشت وصنعت هفت تپه خوزستان جهت تخمین میزان تولید بیواتانول دراین واحد و مباحث مربوط به هزینه – فایده آن بپردازیم .

 

در بخش دیگر این تحقیق به بررسی صرفه های اقتصادی ناشی از جایگزینی بیواتانول تولیدی با (درجه خلوص99.5%)MTBE  موجود در بنزین تولید داخل میپردازیم. شرکت کشت وصنعت نیشکرهفت تپه خوزستان وکارخانه نیشکرهفت تپه ،درسال1339تاسیس شده است وامروز زیر مجموعه وزارت جهاد کشاورزی است.این شرکت تاکنون توانسته نقش بسیاربالایی درتولید شکرایران ایفا نماید.کارخانه با ظرفیتی بیش از صد هزار تن در سال ،  10در صد شکر مورد نیاز کشور را تولید میکند . کشت و صنعت هفت تپه 13000 هکتار زمین زیر کشت و زمینهای بسیار زیاد کشت نشده دارد . در این مساحت ، سالانه بین 100 تا 120 تن در هکتار نیشکر برداشت می شود. در کارخانه نیشکرهفت تپه علاوه بر شکر سفید فراورده های دیگری به دست می آید که عبارتند از:                                                                         1– باگاس با تفاله نیشکر: باقیمانده ساقه نیشکر پس از آن که عصاره آن گرفته شد به نام باگاس معروف است که از آن به منظور تولید کاغذ فیبر و تخته استفاده میگردد . باگاس به عنوان یکی از عوامل آلوده کننده محیط زیست شناخته شده است و حاوی مواد لیگنوسلولزی بوده که این ترکیبات جزء ترکیبات  پلی ساکارید و غیر قابل تجزیه توسط باکتری ها می­باشند. با بهره گرفتن از روش مشروح در این تحقیق امکان تولید اتانول از  ضایعات مجتمع های تولید نیشکر وجود دارد که این روش به صورت گسترده در برزیل آمریکا و کانادا جهت تولید اتانول جایگزین سوخت کاربرد دارد .

 

2- ملاس: به باقیمانده شربت غلیظ پس از پخت های متعدد نیشکر که دارای مواد قندی است و امکان خارج نمودن آن به صورت کریستال شکر نمیرود ملاس گفته میشود . ملاس نیشکر به دلیل داشتن ترکیبات معدنی بیش از اندازه از لحاظ تولید کنند گان اتانول غیر صنعتی مطلوب نمی ­باشد. لذا یکی از کاربردهای ملاس نیشکر تولید اتانول صنعتی برای جایگزینی در سوخت است .

 

سعی میشود این  طرح کاملا  با کاربرد علمی و صنعتی برای هر دو گروه پژوهشگران در انرژی های تجدید پذیر و سرمایه گذاران در ایده های نو جهت استفاده ارائه گردد.

 

2-1- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

 

با توجه به پایان پذیری انرژی های فسیلی و افزایش روزافزون قیمت آن وآلودگی های زیست محیطی و پایین آمدن ظرفیت تولید این نوع سوخت ها در ایران و حتی در جهان جستجوی منابع جایگزین به لحاظ اقتصادی مهم میباشد.پیل های سوخت هیدروژن و سوخت های بیواتانول ، از گزینه های جایگزینی برای بنزین میباشد که هیچ یک از این دو مورد برای محیط زیست در مقایسه با بنزین مشکلی ایجاد نمیکنند.تکنولوژی پیل سوخت هیدروژن بسیار گران است و برای بهره گیری انبوه نیاز به تحقیقات بسیاری دارد . ولی بیو اتانول ماده ارزان قیمت تر است و میتوان آنرا از ضایعات و پسماندها تهیه کرد .

 

با توجه به مواد اولیه قابل دسترس، کشورهای مختلف از مواد متفاوتی برای این کار استفاده میکنند به طور مثال در برزیل از نیشکر و در آمریکا از ذرت و در سوئد و کانادا از ضایعات چوب و در ایتالیا از ضایعات فرایند تولید نوشیدنی ها و در ایران از ملاس چغندر و نیشکر نیز یاد می­ شود. البته از  اتانول به عنوان جایگزینی برای ماده  MTBE استفاده می­ کنند.

 

ماده MTBEبرای افزایش عدد اکتان بنزین ، بهبود احتراق و بهبود خاصیت ضد تقه آن مورد استفاده قرار می­گیرد. این ماده اکسید کننده ­ای است که اکسیژن داخل بنزین را بین 2 تا 7. 2 درصد تنظیم میکند و آرام سوزی بنزین را افزایش می­دهد . همچنین باعث کاهش مواد آروماتیکی که نوعی مواد مضر هستند می­ شود. البته چند سالی است که گزارشهای مختلفی در مورد آلودگی آبهای زیر زمینی، هوا و خاک به وسیله این ماده آلی منتشر شده است .

 

در اروپا از ابتدای سال 2006 میلادی اضافه کردن 2 % بیواتانول به بنزین مصرفی در  جایگاه های سوخت اجباری شده است. حذف MTBE و جایگزینی بیواتانول در اکثر ایالات آمریکا اجرایی شده است . در ایران بالغ بر 40 کارخانه تولید کننده الکل وجود دارد که با مشکلات زیادی روبرو هستند و اغلب دچار فرسودگی تجهیزات اند و همگی برای تولید الکل ، از ملاس استفاده می­ کنند. در حال حاضر بزرگترین کارخانه در ایران سالانه 33 میلیون لیتر الکل بیواتانول تولید میکند جایگزینی حتی 5% از بنزین توسط اتانول (یا حداقل ترکیبی از بنزین و اتانول) در موتورهای فعلی اتومبیل ها، نه تنها مشکلی ایجاد  نمی­ کند بلکه باعث کاهش 12.7 درصدی واردات بنزین خواهد شد .

 

میدانیم که بیواتانول یک جایگزین تجدید پذیر برای سوخت های فسیلی است.بنابراین تحقیق در زمینه این نوع صنعت با در نظر گرفتن حجم بالای ضایعات کشاورزی در ایران (نهاده اولیه) و بررسی صرفه های اقتصادی ناشی از آن امری حیاتی بشمار می رود وبا  مطالعه موردی کشت  و صنعت هفت تپه می توان این روش را به سایر نقاط و واحدهای عمده کشاورزی در ایران بسط داد.

 

3-1- اهداف تحقیق

 

1- معرفی سوخت های زیستی (BIO FUELS)

 

2- معرفی صنعت تولید بیواتانول.

 

3- بررسی ضایعات نیشکر درکشت و صنعت هفت تپه خوزستان.

 

4- بررسی ظرفیت تولید بیواتانول با بهره گرفتن از ضایعات کشت و صنعت هفت تپه.

 

5- معرفی هزینه ها و منافع تولید بیواتانول.

 

6- بررسی منافع اقتصادی جایگزینی بیواتانول  تولیدی با MTBE در بنزین تولیدی  کشور .

 

7- بررسی امکان ایجاد اشتغال درناحیه هفت تپه خوزستان با بهره گرفتن از انرژی های نو.