بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران با رویکرد توسعه پایدار

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 (مسوول مکاتبات): دانشجوی دکتری مهندسی آب و فاضلاب، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران.

2 عضو هیئت علمی گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران.

3 دانشجوی دکتری مهندسی آب و فاضلاب، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران.

چکیده

چکیده
زمینه و هدف: بحران انرژی را می­توان مهمترین بحران پیش روی بشر دانست. در سال‌های اخیر به علت مشکلات ناشی از وابستگی گسترده به نفت و محدودیت منابع انرژی، به استفاده از بیوگاز در راستای توسعه پایدار کشور بیش‌تر توجه شده است. علاوه بر تأمین سوخت، استفاده از بیوگاز اثرات چشم‌گیری در کاهش گازهای گلخانه‌ای و در نتیجه کاهش گرمایش زمین دارد. همچنین از مزایای دیگر تولید بیوگاز از منابع زیست توده، کاهش زباله و تولید کود بهداشتی است. هدف از انجام این تحقیق بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران با رویکرد تامین انرژی در محل مصرف و کاهش هزینه‌های حمل و نقل می‌باشد.
 روش بررسی: در این تحقیق با استفاده از آمار تعداد دامهای موجود در روستاهای کشور و تعیین میزان فضولات دامی قابل استحصال، پتانسیل تولید بیوگاز از منابع دامی روستایی کشور بررسی شده است.
یافته ها: با تحقیقات صورت گرفته، پتانسیل تولید بیش از یازده میلیارد و صد و نود و پنج میلیون مترمکعب بیوگاز به طور سالانه از شصت و سه میلیون دام موجود در روستاهای کشور وجود دارد. همچنین در بخش دیگر این تحقیق، میزان بیوگاز قابل استحصال از مواد زاید فسادپذیر روستایی، به عنوان یک منبع زیست توده دیگر مورد بررسی قرار گرفت که طبق این بررسی پتانسیل تولید 487 میلیون متر مکعب از یک میلیون و دویست و چهل و نه هزار تن در سال مواد زاید فسادپذیر وجود دارد.
نتیجه گیری: به طور کلی با انجام این تحقیقات و بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران مشخص گردید که این عملیات با رویکرد تامین انرژی در محل مصرف و کاهش هزینه‌های حمل و نقل قابلیت اجرایی و صرفه اقتصادی داشته و از جمله راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار در سطح کشور و ملی می‌باشد. 

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره هجدهم، ویژه نامه شماره2، پاییز 1395

 

بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران با رویکرد توسعه پایدار

ملیحه فلاح نژاد تفتی[1]*

m_falahnezhad@yahoo.com

محمد علی عبدلی [2]

فرشاد گلبابایی کوتنایی[3]

تاریخ دریافت: 05/06/92

تاریخ پذیرش:20/08/93

چکیده

زمینه و هدف: بحران انرژی را می­توان مهمترین بحران پیش روی بشر دانست. در سال‌های اخیر به علت مشکلات ناشی از وابستگی گسترده به نفت و محدودیت منابع انرژی، به استفاده از بیوگاز در راستای توسعه پایدار کشور بیش‌تر توجه شده است. علاوه بر تأمین سوخت، استفاده از بیوگاز اثرات چشم‌گیری در کاهش گازهای گلخانه‌ای و در نتیجه کاهش گرمایش زمین دارد. همچنین از مزایای دیگر تولید بیوگاز از منابع زیست توده، کاهش زباله و تولید کود بهداشتی است. هدف از انجام این تحقیق بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران با رویکرد تامین انرژی در محل مصرف و کاهش هزینه‌های حمل و نقل می‌باشد.

 روش بررسی: در این تحقیق با استفاده از آمار تعداد دامهای موجود در روستاهای کشور و تعیین میزان فضولات دامی قابل استحصال، پتانسیل تولید بیوگاز از منابع دامی روستایی کشور بررسی شده است.

یافته ها: با تحقیقات صورت گرفته، پتانسیل تولید بیش از یازده میلیارد و صد و نود و پنج میلیون مترمکعب بیوگاز به طور سالانه از شصت و سه میلیون دام موجود در روستاهای کشور وجود دارد. همچنین در بخش دیگر این تحقیق، میزان بیوگاز قابل استحصال از مواد زاید فسادپذیر روستایی، به عنوان یک منبع زیست توده دیگر مورد بررسی قرار گرفت که طبق این بررسی پتانسیل تولید 487 میلیون متر مکعب از یک میلیون و دویست و چهل و نه هزار تن در سال مواد زاید فسادپذیر وجود دارد.

نتیجه گیری: به طور کلی با انجام این تحقیقات و بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران مشخص گردید که این عملیات با رویکرد تامین انرژی در محل مصرف و کاهش هزینه‌های حمل و نقل قابلیت اجرایی و صرفه اقتصادی داشته و از جمله راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار در سطح کشور و ملی می‌باشد.

واژه­های کلیدی: بیوگاز، انرژی، زیست توده، پتانسیل سنجی، فضولات دامی.

 

J.Env. Sci. Tech., Vol 18, Special No.2, Autumn 2016

 

 

 

 

 


Investigating the Potential of Biogas and Energy Generation from Biomass Resources in Villages of Iran

with Sustainable Development Approach

 

Maliheh Fallahnejad Tafti[4]*

m_falahnezhad@yahoo.com

Mohammadali Abdoli[5]

Farshad Golbabaei Kootenaei [6]

 

Abstract

Background and Objective: Energy crisis is the most important crisis threatening mankind. Recently, using biogas has been put under focus due to the problems caused by widespread dependence to oil and scarcity of energy resources. In addition, using biogas as a fuel supply can saliently reduce greenhouse gases and consequently reduce global warming. Also, other advantages of biogas generation from biomass resources are waste minimization and sanitary manure generation. The aim of this study was to estimate the potential of biogas and energy production from biomass resources in the villages of Iran with anapproach to supply energy at the consumption place and to reduce transportation costs.

Method: In this study, potential of biogas production from cattle refuse is evaluated according to the numbers of cattle existing in Iran villages and determination of cattle refuse quantity.

Results: Results show that 11.195 million m3 biogas can be produced from 63 million cattle in villages of Iran. The extractable biogas from rustic biodegradable wastes was also determined. It was found that, annually, 487 million m3 biogas can be produced from 1249000 tons of waste per.

Conclusion: Generally, this study revealed that biogas and energy generation from biomass resources in villages of Iran with an approach to supply energy at the consumption place and to reduce transportation costs has economical efficiency and can be as a national strategy for achieving sustainable development.

Keywords: Biogas, Energy, Biomass, Potential survey, Animal waste

 

 

مقدمه

 

در شرایط کنونی کلیه کشورها اعم از توسعه یافته و در حال توسعه یک مسئله مشترک دارند و آن جایگزین کردن منابع تجدیدپذیر انرژی به جای منابع تجدیدناپذیر می­باشد. یکی از منابع مهم تجدیدپذیر که می‌تواند منبع عظیم تأمین سوخت باشد، بیوگاز حاصل از منابع زیست توده می­باشد. مشکل سوخت رسانی به مناطق دورافتاده کشور و همچنین میزان محدود منابع سوخت فسیلی و به ویژه پدیده گرمایش زمین و افزایش گازهای گلخآن های از جمله متان که در اثر تخمیر خود به خودی فضولات و مواد فسادپذیر در محیط تولید می‌شود، موجبات توجه به تولید بیوگاز و توسعه آن در کشور را فراهم می‌کند. با توجه به این که قسمت عمده سوخت کشور در حال حاضر توسط سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود، برآورد می‌شود که به زودی منابع نفتی به اتمام برسد. لیکن از هم اکنون بشر باید در پی جایگزینی انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی، هیدرولیکی و مخصوصاً بیوگاز به جای منابع سوخت فسیلی باشد (3-1).

از مباحث مهم و قابل توجه در مدیریت پسماند در سال‌های اخیر استفاده از منابع زیست توده به منظور از بین بردن زایدات و همچنین تولید انرژی از پسماندهای جامد در ابعاد شهری و روستایی می­باشد. وفور مواد فسادپذیر و فضولات دامی در شهرها و روستاهای کشور و تدابیر مورد نیاز برای امحای آن ها و همچنین قابلیت تولید بیوگاز از این منابع ضرورت انجام این تحقیق می­باشد. تأمین سوخت از طریق دستگاه‌های بیوگاز برای مناطق محروم می‌تواند جواب‌گوی برخی از مشکلات اقتصادی- بهداشتی کشور باشد. یکی از مهم ترین موادی که از واحدهای بیوگاز به دست می­آید، کود بهداشتی است که فاقد هر گونه علف هرز و تخم انگل و غیره است و درنتیجه امکان کنترل آلودگی‌های حاصل از سوزاندن و یا استفاده از فضولات خام به عنوان کود، تا حد زیادی فراهم می‌شود. تولید روزانه بیش از ده­ها هزارتن زباله در سطح روستاهای کشور و نیز بالا بودن درصد مواد فسادپذیر در پسماندها، ضرورت استفاده از فن آوری بیوگاز را روشن‌تر می‌سازد (4).

چین و هندوستان گام‌های مهمی در جهت استفاده از منابع بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی برداشته‌اند. تعداد واحدهای بیوگاز خانگی در هندوستان در سال 2005 حدود 16 میلیون بوده است. با در نظر گرفتن متوسط خروجی 4 متر مکعب گاز در روز و 300 روز طرح، این واحدها انرژی معادل 4/13 میلیون تن نفت سفید و کودی معادل 4/4 میلیون تن (ازت- فسفر– پتاسیم) در سال تولید می‌کنند (5).

در کشور چین تا سال 2000 میلادی تعداد تشکیلات تولید بیوگاز از زیست توده بالغ بر 20 میلیون واحد، برآورد گردیده است که  نیازهای بیش از 80 میلیون نفر را برآورد می­کند. در این کشور تعداد زیادی ژنراتور بزرگ و کوچک با سوخت بیوگاز برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می­گیرد (6).

تولید بیوگاز از مواد فسادپذیر و فضولات دامی ضمن این که مشکل کمبود سوخت را بهبود می­بخشد، به اقتصاد روستایی کمک زیادی کرده و در حفظ جنگل‌ها و مراتع عاملی اثرگذار می‌باشد. در فرآیند تولید بیوگاز از فضولات دامی و مواد زاید فسادپذیر، گاز گلخآن های متان کنترل می‌شود و خروجی این فرایند کود بهداشتی است که عوامل بیماری زای آن از بین رفته است. خلاصه‌ای از فواید تولید انرژی از مواد فسادپذیر و فضولات دامی در این بخش آمده است :

یکی از موثرترین راه‌های حفظ حیات جنگل­های ایران و جهان استفاده از فن آوری بیوگاز می­باشد. به دلیل مشکلات سوخت‌رسانی فسیلی و غیراقتصادی بودن آن و روند افزایش بی‌رویه مصرف آن و در مقابل نیاز شدید روستاییان به انرژی حرارتی و عدم تامین به موقع و کافی آن به دلیل مشکلات برشمرده، باعث گردیده تا روستاییان برای تهیه و تدارک و تامین سوخت حرارتی مورد نیاز خود به ویژه سوخت زمستانی به منابع دیگر از جمله تخریب جنگل برای استفاده از چوب درختان جنگلی و یا بوته‌کنی و سوخت کود حیوانی روی آورند که استمرار آن به نابودی جنگل‌ها، مراتع، پیش‌روی مناطق کویری و بیابانی و کاهش استعداد حاصل‌خیزی زمین‌های کشاورزی می‌انجامد. به طوری که تخریب بی‌رویه جنگل در ایران به ویژه در ناحیه زاگرس برای تأمین سوخت‌های حرارتی خسارت جبران‌ناپذیری به منابع جنگلی ایران وارد کرده است. بررسی تخریب جنگل‌های ایران نشان می‌دهد، از سال 1334 تا 1366 یعنی طی 32 سال حدود 5/1 میلیون هکتار از سطح جنگل‌های شمالی ایران کاسته شده است. در سال‌های اخیر نیز به طور متوسط سالانه 45 هزار هکتار جنگل در شمال ایران تخریب شده است و در مجموع به دلیل تخریب و استفاده بی‌رویه از منابع جنگلی از جمله برای سوخت‌های حرارتی سطح جنگل‌های ایران از 18 میلیون هکتار به کم تر از 12 میلیون هکتار تقلیل یافته است (7).

این روند نشان‌دهنده این است که چنانچه به مسایل انرژی حرارتی و تأمین آن از منابع تجدیدشونده، به ویژه بیوگاز توجه لازم نشود، در آینده شاهد تخریب سریع‌تر و شدیدتر جنگل‌ها و مراتع، توسعه سیل‌های مخرب و به تبع آن با افزایش فرسایش خاک زراعی و رشد روزافزون مناطق کویری و بیابانی مواجه خواهیم شد که ضمن خالی‌شدن آبادی‌ها از سکنه و افزودن بر مشکلات حاشیه‌نشینی شهری و کاسته‌شدن از اراضی زیرکشت، آثار سوء آن در کاهش تولیدات روستایی محصولات کشاورزی و دامی، تولید داروهای گیاهی، تولید علوفه دامی و افزایش سرعت رسوب‌گذاری شدید پشت سدها مشاهده خواهد شد که اثرات منفی اقتصادی آن روشن و بدیهی است.

با تبدیل پسماند­های کشاورزی و فضولات دامی به بیوگاز می‌توان از این تخریب بی‌رویه جنگل‌ها جلوگیری کرد، 1 مترمکعب بیوگاز معادل 5/5 کیلوگرم هیزم، انرژی حرارتی تولید می­کند. بنابراین یکی از موثرترین راه‌های حفظ حیات جنگل‌های ایران و جهان استفاده از فن آوری بیوگاز می­باشد (8).

ویروس‌ها, باکتری‌ها و انگل‌های مختلف از جمله عوامل بیماری زای موجود در فاضلاب‌های انسانی, فضولات دامی و زباله­ها می‌باشند. در صورت استفاده از کودهای گیاهی و حیوانی معمولی، این عوامل بیماری زا در طبیعت پخش می­گردند، در حالی که با استفاده از هاضم‌های بی‌هوازی و فرایند تولید بیوگاز قسمت عمده‌ای از این عوامل بیماری زا از بین می­رود و خروجی نیروگاه‌های بیوگازی می­تواند به عنوان کودی بهداشتی مورد استفاده کشاورزان قرار گیرد. بررسی و کشت مواد ورودی و خروجی به دستگاه‌های بیوگاز نشان می­دهد که تخم علف‌های هرز در اثر هضم بی‌هوازی تا میزان بسیار زیادی از بین می­روند. لذا روی آوردن به هضم بی‌هوازی و تولید بیوگاز می­تواند عاملی برای کنترل و نابودی بذر علف‌های هرز و جلوگیری از شیوع این نباتات خودرو و بی‌مصرف در مزارع و مراتع و باغات باشد (9). 

تخمیر خود به خودی مواد زاید آلی در طبیعت باعث ورود میلیون‌ها تن دی‌ اکسید کربن و متان به جو زمین می­گردد که باعث ایجاد اثرات گلخآن های، افزایش درجه حرارت زمین و تغییرات شدید آب و هوایی می‌گردد. بررسی‌ها نشان می­دهد دمای متوسط کره زمین طی 100 سال گذشته به میزان 6/0 – 3/0 درجه سانتی گراد افزایش یافته است، با طراحی و ساخت هاضم‌های بی‌هوازی مناسب و هدایت آلاینده‌های مختلف به داخل آن می­توان ضمن تولید انرژی مناسب مانع ورود گازهای فوق به جو زمین شده و از اثرات سوء گازهای گلخآن های نظیر افزایش درجه حرارت, افزایش سطح آب دریاها و پیش‌روی آن ها جلوگیری کرد (10و11).

تولید انرژی از مواد زاید فسادپذیر و فضولات دامی در خانوارهای روستایی باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های تهیه سوخت شده و به اقتصاد خانوارها کمک می­کند. ضمن این که از نظر بهداشت و زیبایی اثر مهمی در محیط‌زیست دارد. کشاورزان روستایی می‌توانند مستقیماً از کود بهداشتی حاصل از دستگاه‌های بیوگاز استفاده کنند که عوامل بیماری زای آن کاملاً از بین رفته است. با تولید بیوگاز از مواد زاید، این انگیزه در خانوارهای روستایی ایجاد می‌شود که به تفکیک زباله‌های خود بپردازند (12).

هدف از انجام این تحقیق بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران با رویکرد تامین انرژی در محل مصرف و کاهش هزینه‌های حمل و نقل می‌باشد.

 


روش بررسی

 

منابع زیست توده‌ای که برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می‌شوند. این مواد، زایدات کشاورزی و جنگلی، پسماندهای جامد و زباله‌های شهری، فاضلاب‌های شهری و صنعتی و فضولات دامی را شامل می‌شوند (13و14). در این تحقیق میزان انرژی قابل حصول از دو منبع زیست توده بررسی شده است. ابتدا آمار و اطلاعات تعداد و نوع دام هر شهرستان، از سرشماری عمومی کشاورزی سال 1382 به دست آمد و آمار جمعیت روستاهای 30 استان ایران از سالنامه آماری سال 1390 استخراج شد (15). سپس با استفاده از آمار تولید فضولات سالانه هر دام میزان تولید فضولات هر نوع دام در کل روستاهای کشور محاسبه شده است.

در قسمت دوم پتانسیل‌سنجی تولید بیوگاز، به منبع دیگری از مواد اولیه که زباله‌های روستایی می‌باشد پرداخته شده است. میانگین تولید پسماند در روستاهای کشور به ازای نفر در روز و درصد اجزای تشکیل دهنده آن به تفکیک استان ها و نیز در کل 30 استان بررسی شده است.

یافته‌ها

در جدول 1، میزان تولید فضولات هر نوع دام در کل روستاهای کشور محاسبه شده است. نتایج مربوط به استحصال بیوگاز از دام ها در جداول 2 و 3 آورده شده است.


 

جدول 1- مقدار فضولات تولیدی روزانه هر نوع دام در ایران (16)

Table 1- The value of each type of animal droppings produced daily in Iran (16)

گونه

میانگین وزن زنده (kg)

مقدار تولید روزانه

( % وزن زنده)

فضولات روزانه هر دام (kg)

فضولات سالانه هر دام (kg)

گوسفند

55

80/1

99/0

35/361

بز

55

40/2

32/1

8/481

گاو

310

90/2

99/8

35/3281

 

جدول 2- محتوای انرژی بیوگاز حاصل از فضولات دامی (17)

Table2- Theenergy content ofthe biogasproduced fromanimal waste(17)

ماده اولیه

بیوگاز حاصله m³/kg

درصد متان موجود در بیوگاز

فضولات گاو

28/0- 26/0

60- 50

فضولات گوسفند

24/0- 22/0

50- 40

فضولات اسب

3/0- 2/0

60- 50

فضولات بز

6/0- 4/0

60- 50

 

 

در جدول 3، تعداد هر نوع دام مشخص و بیوگاز حاصل
از فضولات هر دسته محاسبه شده است.

 

 

 

 


جدول 3- تعداد دام‌ها و بیوگاز تولیدی از آن ها در ایران (16)

Table 3- Number of animals and amount of biogas produced from them in Iran (16)

گونه

تعداد دام در کل روستاها

فضولات سالیانه (تن)

بیوگاز تولیدی (مترمکعب در سال)

گوسفند

106 × 37

106 × 13

107 × 322

بز

106 × 20

106 × 9

107 × 233

گاو

106 × 6

106 × 20

107 × 564

کل

106 × 63

106 × 42

108 × 9/111

 

 

در قسمت دوم پتانسیل‌سنجی تولید بیوگاز، به منبع دیگری از مواد اولیه که زباله‌های روستایی می‌باشد پرداخته شده است. میانگین تولید پسماند در روستاهای کشور به ازای نفر در روز و درصد اجزای تشکیل دهنده آن به تفکیک استآن ها و نیز در کل 30 استان در جدول 5 ارایه شده است. میانگین تولید سرانه پسماند در کل کشور 44/451 گرم در روز و چگالی آن 75/375 کیلوگرم بر متر مکعب برآورد شده است (18). با توجه به این که در اکثر مطالعات صورت گرفته میانگین تولید پسماند جامد شهری حدود 1 کیلوگرم برآورد شده، به نظر می‌رسد که میزان پسماند جامد روستایی در کشور نصف میزان آن در جامعه شهری است. این اختلاف می‌تواند به عوامل متعددی مانند فرهنگ زندگی، میزان درآمد و غیره مرتبط باشد که منجر به بالا رفتن میزان مصرف در شهرها نسبت به روستاهای کشور می‌شود (19).

در جدول 4 میانگین تولید سرانه پسماند در استآن های مختلف آمده است. با فرض درصد استحصال 70% از زباله‌های فسادپذیر و با استفاده از آمار جمعیت سال 1388 که جمعیت روستاها را 21325783 نفر برآورد کرده است، میزان مواد زاید فسادپذیر روستاهای هر استان به تفکیک محاسبه شده و میزان کل پسماندهای قابل استفاده در دستگاه‌های بیوگاز در ایران به دست  آمده است. با استفاده از جدول 4 که میزان بیوگاز قابل تولید از هر کیلوگرم زباله فسادپذیر در دمای 35 درجه سانتی گراد را محاسبه کرده است، پتانسیل بیوگاز قابل تولید از مواد فسادپذیر روستایی محاسبه شد (20).

 

 

جدول 4- بیوگاز تولیدی از هر کیلوگرم مواد فسادپذیر شهری (21)

Table 4. Production of biogas per kilogram urban biodegradable materials (21)

مقدار

پارامتر

20 روز

زمان ماند مناسب

390 لیتر در هر کیلوگرم

پتانسیل تولید بیوگاز

57درصد

درصد متان در بیوگاز

 

 

با توجه به جداول 5 و 6 میزان مواد زاید فسادپذیر تولیدی در روستاهای کشور با فرض70% استحصال (22)، 735/3420 تن در روز بر آورد شده که میزان تولید سالیانه آن 1248568 تن می­باشد و پتانسیل بیوگاز تولیدی سالیانه نیز، 487 میلیون مترمکعب برآورد گردید.

 

جدول 5- جمعیت روستایی و سرانه تولید مواد فسادپذیر روستایی در استان های کشور

Table 5- Rural population and per capita production of biodegradable materials in rural regions in provinces of Iran

نام استان

جمعیت روستایی

سرانه تولید پسماند(گرم در روز)

آذربایجان شرقی

78/1120102

92/269

آذربایجان غربی

13/1101024

8/350

اردبیل

98/461647

58/329

اصفهان

76/597659

92/501

ایلام

30/202737

3/312

بوشهر

66/272649

62/637

تهران

91/912224

76/439

چهارمحال و بختیاری

35/405164

46/521

خراسان جنوبی

78/294335

06/461

خراسان رضوی

47/1694599

74/468

خراسان شمالی

77/399580

11/489

خوزستان

92/1367038

14/330

زنجان

07/363834

82/518

سمنان

25/139177

42/423

سیستان و بلوچستان

14/1332183

21/290

فارس

27/1672500

08/368

قزوین

07/344079

36/472

قم

14/58090

44/655

کردستان

95/ 565494

12/386

کرمان

70/1121264

48/433

کرمانشاه

86/ 605695

89/292

کهگیلویه و بویراحمد

33/327366

35/310

گلستان

83/807405

02/540

گیلان

80/1079019

97/819

لرستان

33/680757

49/444

مازندران

04/1342057

67/691

مرکزی

07/385343

46/635

هرمزگان

54/763425

17/580

همدان

85/683757

67/432

یزد

14/191201

96/323

کل

21325783

500

 

 

مقدار کل فضولات دامی در روستاهای کشور در سال 1382، 43 میلیون تن بوده و بیوگاز قابل تولید از آن یازده میلیارد و صد و نود و پنج میلیون متر مکعب می­باشد. میزان کل پسماندهای قابل استفاده در دستگاه‌های بیوگاز حاصل از زباله‌های فسادپذیر در روستاها 1249 هزار تن در سال به دست آمد که بیوگاز قابل تولید از آن ها 487 میلیون متر مکعب می‌باشد. همان طور که مشاهده می‌شود با فرض این که 70% از بیوگاز تولیدی متان است، تنها از منابع فوق به طور میانگین، سالیانه 9427 میلیون متر مکعب متان قابل استحصال می‌باشد. با فرض ارزش حرارتی متان برابر با 21 مگاژول به ازای هر مترمربع (23و24)، این حجم متان معادل 1010 × 7/19 مگاژول انرژی خواهد بود. در آمریکا پتانسیل تولید متان از منابع بیوگاز (فضولات حیوانی، فاضلاب، پسماندهای فساد پذیر و لندفیل ها ) حدود7857449 تن در سال می باشد (25).

 

 

جدول 6- بیوگاز تولیدی از مواد فسادپذیر روستایی در استان های کشور

Table 6- Biogas production from Biodegradable materials in rural regions in provinces of Iran

نام استان

مواد فسادپذیر (درصد)

مواد فساد پذیر با فرض

 70% استحصال در روز

بیوگاز تولیدی(مترمکعب در سال)

آذربایجان شرقی

66/72

23/153775

90/21889

آذربایجان غربی

49/72

13/195587

83/27841

اردبیل

28/60

19/64201

04/9139

اصفهان

2/48

37/101212

58/14407

ایلام

69/47

40/21136

77/3008

بوشهر

75/42

68/52023

57/7405

تهران

65/46

81/130998

68/18647

چهارمحال و بختیاری

86/35

75/53034

50/7549

خراسان جنوبی

81/41

21/39717

74/5653

خراسان رضوی

04/41

13/228194

43/32483

خراسان شمالی

52/36

01/49962

09/7112

خوزستان

8/70

33/223671

61/31839

زنجان

22/37

67/ 49180

87/7000

سمنان

48/53

20/22061

41/3140

سیستان و بلوچستان

33/44

84/ 119969

71/17077

فارس

24/66

85/285447

50/40633

قزوین

47/39

19/44905

25/6392

قم

65/37

56/10034

42/1428

کردستان

96/51

87/79417

13/11305

کرمان

65/49

23/168925

51/24046

کرمانشاه

65/49

16/61656

75/8776

کهگیلویه و بویراحمد

76/35

05/25432

25/3620

گلستان

24/56

50/171650

45/24434

گیلان

7/54

09/338776

78/48224

لرستان

93/41

14/88813

55/12642

مازندران

44/50

25/327750

25/46655

مرکزی

33/42

46/72557

55/10328

هرمزگان

63/39

49/122869

47/17490

همدان

91/45

59/95074

87/13533

یزد

35/52

47/22698

13/3231

کل

-

83/3420734

60/486941


 


بحث و نتیجه‌گیری

 

با توجه به اطلاعات دام سرشماری عمومی کشاورزی سال 1382 و آمار نفوس و مسکن سال 1388، سالانه 43 میلیون تن فضولات دامی روستایی و یک میلیون و دویست و چهل و نه هزار تن زباله روستایی قابل استحصال در روستاهای کشور تولید می­شود که پتانسیل تولید یازده میلیارد و ششصد و هشتاد و دو میلیون متر مکعب بیوگاز را دارا می‌باشد و البته با افزایش روز افزون جمعیت انسانی و دام در مناطق روستایی امکان استحصال انرژی بیش‌تری از منابع زیست توده روستایی میسر است. به دلیل این که حجم زیادی از زباله‌ها فسادپذیرند (حدود 50% تا 60% در ایران)، تولید انرژی از پسماندها باعث کاهش حجم زباله شده و در نتیجه باعث کاهش هزینه‌های دفع و انتقال زباله می­شود. این در حالی است که در آمریکا پتانسیل تولید متان از منابع بیوگاز (فضولات حیوانی، فاضلاب، پسماندهای فساد پذیر و لندفیل ها ) حدود7857449 تن در سال می‌باشد (25).

علاوه بر منابع فوق حجم وسیعی از زایدات کشاورزی از جمله ساقه ذرت و جو، ساقه برنج، علف و چمن تازه و غیره و همچنین فاضلاب چاه‌های خانگی در روستاهای کشور تولید می­شوند که منابع زیست توده مهمی به شمار می­آیند و پتانسیل تولید بیوگاز از آن ها بسیار بالاست که البته در این تحقیق بررسی نشده است.

در مجموع مزایای استفاده از طرح بیوگاز در روستاها شامل تجزیه لجن­های فاضلاب تولیدی در روستاها، تجزیه فضولات دام و طیور و کشتارگاهی در روستاها، برآوردن انرژی در مناطق صعب‌العبور، تصفیه کودهای حیوانی از نظر پاتوژن‌ها و بذر علف­های هرز و بهسازی محیط در مناطق روستایی می‌باشد. البته معایبی نظیر تولید بو در حد کم، هزینه‌های اولیه برای روستاییان، خطر انفجار گاز، و انتقال گاز با محدودیت فاصله را نیز دارا می‌باشد. به طور کلی با انجام این تحقیقات و بررسی پتانسیل تولید بیوگاز و انرژی از منابع زیست توده در روستاهای ایران مشخص گردید که این عملیات با رویکرد تامین انرژی در محل مصرف و کاهش هزینه‌های حمل و نقل قابلیت اجرایی و صرفه اقتصادی داشته و از جمله راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار در سطح کشور و ملی می‌باشد.

منابع

1-   محمودی، س، دانه‌کار، ا، (1391). انرژی های نو گامی در جهت توسعه پایدار روستایی با مطالعه تحلیلی از انرژی زیست توده، دومین کنفرانس برنامه ریزی و مدیریت محیط زیست، تهران، ایران.

2-   حق‌پرست، آ، لاری، ح، بوغلان دشتی، ب، (1387). برآورد پتانسیل استحصال انرژی الکتریکی از منابع زیست توده استان خراسان رضوی، بیست و سومین کنفرانس بین المللی برق، تهران، ایران.

3-      Boyle G., (2004). Renewable Energy, Power for a Sustainable Future, Second Edition, Oxford University Publications.

 

4-   عبدلی، م، محبی، م، کرامتی، ن، (1389). ارزیابی زیست محیطی و اقتصادی فن آوری های تبدیل زیست توده به انرژی، چهارمین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران، ایران.

5-   امینیان، ا، عباسپورفرد، م، آق‌خانی، م، (1391). ارزیابی پتانسیل زیست توده حاصل از محصولات زراعی و دامی استان خراسان رضوی به منظور تولید زیست انرژی، ششمین همایش ملی و اولین همایش بین المللی مدیریت پسماند، مشهد، ایران.

6-      فضلی، ف، (1385). بیوگاز در چین، سازمان برنامه و بودجه، تهران.

7-   زندی‌پاک، ر، احمدی، ن، آشورلو، س، دانشوری، ف، (1391). ارزیابی استفاده از بیوگاز در آبادی های اطراف منطقه حفاظت شده لشکر در جهت دستیابی به توسعه پایدار، ششمین همایش ملی مهندسی محیط زیست، تهران، ایران.

8-   زارعی محمودآبادی، ه، فدائی، س، یزدی، م، (1391). امکان سنجی استفاده از انرژی زیست توده در راستای توسعه اقتصادی پایدار، دومین کنفرانس بین المللی سالانه انرژی پاک، کرمان، ایران

9-      Angelisdimakis A., M. Biberacher, J. Dominguez, G. Fiorese, S. Gadocha, E. Gnansounou, G. Guariso, A. Kartalidis, L. Panichelli, I. Pinedo, M. Robba, (2011). Methods and tools to evaluate the availability of renewable energy sources, Renew Sust Energy Rev, 15 (2): 1182–1200.

10-  معصومی، ب، معصومی، پ، (1391). ارزیابی پسماند های بیومس در تامین انرژی، اولین کنفرانس ملی راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار، تهران، ایران.

11-  Yılmaz S., H. Selim, )2013(. A review on the methods for biomass to energy conversion systems, Renew Sust Energy Rev,  25, 420–430.

12- باوفا، م، (1390). ارزیابی فن آوری های گازساز جهت تولید پراکنده انرژی از منابع زیست توده در نقاط دور افتاده، دومین همایش بیوانرژی ایران (بیوماس و بیوگاز)، تهران، ایران.

13-  عبدلی، م، (1362). مدیریت مواد زاید جامد شهری، سازمان بازیافت و تبدیل مواد، شهرداری تهران.

14-  Zubaryeva A., N. Zaccarelli, C. Delgiudice, G. Zurlini, (2012). Spatially explicit assessment of local biomass availability for distributed biogas production via anaerobic co-digestion: Mediterranean case study, Renew Energy, 39, 1, 261–270.

15-  مرکز آمار ایران، سایت مرکز آمار ایران، http://www.sci.org.ir.

16-  وزارت جهاد کشاورزی، گزارش وزارت جهاد کشاورزی، معاونت امور دام، 1389.

17-  نجف‌پور، ق، تاسیسات واحدهای بیوگاز، (1374). ساسه، لودویک؛ دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دانشگاه علوم و فنون مازندران.

18-  وزارت کشور، گزارش سازمان دهیاری‌ها و شهرداری‌های کشور، وزارت کشور، 1390.

19- بخشی، م، خانکشی‌زاده، م، (1390). بررسی دسته بندی منابع زیست توده در جهان و ارایه دسته بندی مناسب برای ایران، دومین همایش بیوانرژی ایران (بیوماس و بیوگاز)، تهران، ایران.

20- کاروان، آ، عسگری، ر، (1390). بررسی تولید انرژی از زیست توده با استفاده از فناوری هضم بی هوازی، اولین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگه‌داشت انرژی، تهران، ایران.

21. شعبانی‌کیا، ا، نظری، ع، (1385). بررسی پتانسیل کیفی استحصال انرژی از منابع زیست توده، پنجمین همایش بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان، تهران، ایران.

22. Manzano F., A. Alcayde, F.G. Montoya, A. Zapata-Sierra, C. Gil, (2013). Scientific production of renewable energies worldwide: an overview, Renew Sust Energy Rev, 18, 134–143.

23. عمرانی، ق، (1380). اصولی از تولید گاز متان به طریق کاربرد فضولات حیوانی و گیاهی، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا.

24. Deublein D., A. Steinhauser, (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources: An Introduction, WILEY Publications.

25. National Renewable Energy Laboratory, (2012), Annual report of the renewable energy of USA, 15013 Denver West Parkway Golden, CO 80401.

 

 



1*- (مسوول مکاتبات): دانشجوی دکتری مهندسی آب و فاضلاب، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران.

2- عضو هیئت علمی گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران.

[3]- دانشجوی دکتری مهندسی آب و فاضلاب، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، ایران.

1- Phd Student of water and wastewater Engineering, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran. *(Corresponding Author)

2- Professor, Environmental Engineering Department, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran.

3- Phd Student of water and wastewater Engineering, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran.

 

1-   محمودی، س، دانه‌کار، ا، (1391). انرژی های نو گامی در جهت توسعه پایدار روستایی با مطالعه تحلیلی از انرژی زیست توده، دومین کنفرانس برنامه ریزی و مدیریت محیط زیست، تهران، ایران.

2-   حق‌پرست، آ، لاری، ح، بوغلان دشتی، ب، (1387). برآورد پتانسیل استحصال انرژی الکتریکی از منابع زیست توده استان خراسان رضوی، بیست و سومین کنفرانس بین المللی برق، تهران، ایران.

3-      Boyle G., (2004). Renewable Energy, Power for a Sustainable Future, Second Edition, Oxford University Publications.

 

4-   عبدلی، م، محبی، م، کرامتی، ن، (1389). ارزیابی زیست محیطی و اقتصادی فن آوری های تبدیل زیست توده به انرژی، چهارمین همایش تخصصی مهندسی محیط زیست، تهران، ایران.

5-   امینیان، ا، عباسپورفرد، م، آق‌خانی، م، (1391). ارزیابی پتانسیل زیست توده حاصل از محصولات زراعی و دامی استان خراسان رضوی به منظور تولید زیست انرژی، ششمین همایش ملی و اولین همایش بین المللی مدیریت پسماند، مشهد، ایران.

6-      فضلی، ف، (1385). بیوگاز در چین، سازمان برنامه و بودجه، تهران.

7-   زندی‌پاک، ر، احمدی، ن، آشورلو، س، دانشوری، ف، (1391). ارزیابی استفاده از بیوگاز در آبادی های اطراف منطقه حفاظت شده لشکر در جهت دستیابی به توسعه پایدار، ششمین همایش ملی مهندسی محیط زیست، تهران، ایران.

8-   زارعی محمودآبادی، ه، فدائی، س، یزدی، م، (1391). امکان سنجی استفاده از انرژی زیست توده در راستای توسعه اقتصادی پایدار، دومین کنفرانس بین المللی سالانه انرژی پاک، کرمان، ایران

9-      Angelisdimakis A., M. Biberacher, J. Dominguez, G. Fiorese, S. Gadocha, E. Gnansounou, G. Guariso, A. Kartalidis, L. Panichelli, I. Pinedo, M. Robba, (2011). Methods and tools to evaluate the availability of renewable energy sources, Renew Sust Energy Rev, 15 (2): 1182–1200.

10-  معصومی، ب، معصومی، پ، (1391). ارزیابی پسماند های بیومس در تامین انرژی، اولین کنفرانس ملی راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار، تهران، ایران.

11-  Yılmaz S., H. Selim, )2013(. A review on the methods for biomass to energy conversion systems, Renew Sust Energy Rev,  25, 420–430.

12- باوفا، م، (1390). ارزیابی فن آوری های گازساز جهت تولید پراکنده انرژی از منابع زیست توده در نقاط دور افتاده، دومین همایش بیوانرژی ایران (بیوماس و بیوگاز)، تهران، ایران.

13-  عبدلی، م، (1362). مدیریت مواد زاید جامد شهری، سازمان بازیافت و تبدیل مواد، شهرداری تهران.

14-  Zubaryeva A., N. Zaccarelli, C. Delgiudice, G. Zurlini, (2012). Spatially explicit assessment of local biomass availability for distributed biogas production via anaerobic co-digestion: Mediterranean case study, Renew Energy, 39, 1, 261–270.

15-  مرکز آمار ایران، سایت مرکز آمار ایران، http://www.sci.org.ir.

16-  وزارت جهاد کشاورزی، گزارش وزارت جهاد کشاورزی، معاونت امور دام، 1389.

17-  نجف‌پور، ق، تاسیسات واحدهای بیوگاز، (1374). ساسه، لودویک؛ دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دانشگاه علوم و فنون مازندران.

18-  وزارت کشور، گزارش سازمان دهیاری‌ها و شهرداری‌های کشور، وزارت کشور، 1390.

19- بخشی، م، خانکشی‌زاده، م، (1390). بررسی دسته بندی منابع زیست توده در جهان و ارایه دسته بندی مناسب برای ایران، دومین همایش بیوانرژی ایران (بیوماس و بیوگاز)، تهران، ایران.

20- کاروان، آ، عسگری، ر، (1390). بررسی تولید انرژی از زیست توده با استفاده از فناوری هضم بی هوازی، اولین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگه‌داشت انرژی، تهران، ایران.

21. شعبانی‌کیا، ا، نظری، ع، (1385). بررسی پتانسیل کیفی استحصال انرژی از منابع زیست توده، پنجمین همایش بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان، تهران، ایران.

22. Manzano F., A. Alcayde, F.G. Montoya, A. Zapata-Sierra, C. Gil, (2013). Scientific production of renewable energies worldwide: an overview, Renew Sust Energy Rev, 18, 134–143.

23. عمرانی، ق، (1380). اصولی از تولید گاز متان به طریق کاربرد فضولات حیوانی و گیاهی، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا.

24. Deublein D., A. Steinhauser, (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources: An Introduction, WILEY Publications.

25. National Renewable Energy Laboratory, (2012), Annual report of the renewable energy of USA, 15013 Denver West Parkway Golden, CO 80401.