سوخت‌های پاکی که می‌توانند جایگزین سوخت‌های ناپاک و کاهش آلودگی هوا شوند

در حالی که این روزها آلودگی کلانشهرها به دلیل استفاده از مازوت، منجر به تعطیلی مدارس و دانشگاه‌ها شده است، سوخت‌های پاک تجدیدپذیر می‌توانند بخش زیادی از مشکلات انتشار گازهای آلاینده در شهرها را کاهش دهند و نمونه آن پارک خورشیدی امارات متحده عربی است که می‌تواند از میزان دی اکسید کربنی که سالانه در جهان تولید می‌شود، تا ۶.۵ میلیون تن بکاهد که خود نقشی چشمگیر در کاهش گرمایش کره زمین دارد.

کد خبر: ۵۶۵۱۳۵

تاریخ: ۱۳ دی ۱۴۰۱ - ۱۱:۳۲

به گزارش ایران اکونومیست، خورشید بی‌رمق صبح زمین در ایران را در حالی آغاز می‌کند که تلاش دارد تا از میان انبوهی از آلودگی‌ها، نور خود را به زمین هدیه دهد.

علل این امر استفاده از سوخت‌های غیر استاندارد و مازوت است، به گونه‌ای که بر اساس آخرین اطلاعات شرکت کنترل کیفیت هوای تهران در تاریخ ۱۲ دی‌ماه کیفیت هوا در ایستگاه‌های پارک رازی (منطقه ۱۱) و شهرداری منطقه ۱۹ در وضعیت  بسیار ناسالم قرار دارد.

همچنین کیفیت هوا در ایستگاه‌های اقدسیه (منطقه ۱)، دانشگاه شهیدبهشتی (منطقه ۱)، شهرداری منطقه ۲، شریف (منطقه ۲)، پونک، پاسداران (منطقه ۳)، دانشگاه علم و صنعت (منطقه ۴)،  شهرداری منطقه ۴، تربیت‌ مدرس (منطقه ۶)، ژئوفیزیک (منطقه ۶)، دانشگاه تهران (منطقه ۶)، ستاد بحران (منطقه ۷)، گلبرگ (منطقه ۸)، شهرداری منطقه ۱۰، شهرداری منطقه ۱۱، شهرداری منطقه ۱۲، میدان امام خمینی (منطقه ۱۲)، پیروزی (منطقه ۱۳)، پارک شکوفه (منطقه ۱۴)، مسعودیه (منطقه ۱۵)، پارک سلامت (منطقه ۱۷)، شادآباد (منطقه ۱۸)، پارک قائم (منطقه ۱۸)، شهرری (منطقه ۲۰)، شهرداری منطقه ۲۱ و شهرداری منطقه ۲۲ در وضعیت ناسالم برای همه قرار دارند.

پارک رازی (منطقه ۱۱) و شهرداری منطقه ۱۹ نیز با شاخص ۲۰۵ آلوده‌ترین ایستگاه‌های سنجش کیفیت هوای تهران هستند.

در ایستگاه‌های سوهانک (منطقه ۱)، میدان فتح (منطقه۹)، اتوبان محلاتی (منطقه ۱۴) و شهرک چشمه (منطقه ۲۲) ذرات معلق کمتر از ۲.۵ میکرون که آلاینده شاخص این روزهاست، به عنوان آلاینده شاخص هوای پایتخت ثبت شده است.

به همین دلیل است که هواشناسی تهران با صدور هشدار سطح نارنجی از ادامه پایداری و سکون هوا و افزایش شاخص آلودگی به محدوده «بسیار ناسالم» در صورت کنترل نشدن منابع آلاینده در تهران و ۱۳ شهرستان آن خبر داده است.

در این زمینه استفاده از سوخت‌های پاک و تجدیدپذیر می‌تواند به عنوان یکی از راهکارهای علاج‌بخشی برای ارتقای کیفیت هوای کلانشهرها به کار گرفته شود.

سوخت‌های سبز یک نمونه از این سوخت‌های زیستی است که که از مقطرکردن مواد گیاهی، میکروبی و حیوانی حاصل می‌شود و به عنوان تولید سوخت از منابع انرژی تجدیدپذیر به شمار می‌رود.

انرژی خورشیدی یکی از منابع تولید سوخت پاک است که در کشور کمتر به آن توجه شده است، در حالی که هر یک از صنایع با نصب پنل‌های خورشیدی می‌توانند بخش زیادی از انرژی مورد نیاز خود را حتی در روزهای پیک مصرف، تامین کنند.

درحال حاضر بزرگترین کارخانه‌های تولید انرژی خورشیدی (فتوولتائیک) که سریع‌ترین رشد انرژی پاک را در جهان دارند، در چین، هندوستان و امریکا قرار دارند و ایرلند و ایسلند هم از کشورهای موفق در کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی محسوب می‌شوند. در خاورمیانه نیز برخی صحراها و کویرهای آسیا و خاورمیانه به محلی برای ساخت و توسعه پنل‌های خورشیدی و تولید انرژی‌های پاک تبدیل شده‌اند. پارک خورشیدی «محمد بن رشید آل مختوم» در امارات متحده عربی یکی از نوآوری‌ها در خاورمیانه است که انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ حدود ۵هزار مگاوات برق تجدیدپذیر تولید کند.

این پارک خورشیدی همچنین می‌تواند از میزان دی اکسید کربنی که سالانه در جهان تولید می‌شود، تا ۶.۵ میلیون تن بکاهد که خود نقشی چشمگیر در کاهش گرمایش کره زمین دارد. در صورتی که همه چیز بخوبی پیش برود، ساکنان دوبی انرژی پاک خواهند داشت. گفتنی است که این مجموعه شامل مرکز نوآوری و همچنین مرکز پژوهش و توسعه نیز خواهد بود تا در کنار تولید انرژی خورشیدی، ابتکار و نوآوری نیز در این مرکز وجود داشته باشد.

البته این تنها طرح ابتکاری خاورمیانه نیست و عربستان سعودی نیز قرار است در قالب طرح Vision ۲۰۳۰ و با همکاری Softbank بزرگ‌ترین پروژه خورشیدی جهان را در بیابان‌های عربستان ایجاد کند. در قالب این طرح قرار است حدود ۲۰۰گیگاوات انرژی خورشیدی تولید شود که این رقم می‌تواند ۹۵درصد از انرژی برق مورد نیاز عربستان را تولید کند.

در کنار انرژی خورشیدی، منابع دیگری نیز طبیعت در اختیارمان قرار داده است که محققان کشور نیز به آنها توجه کرده‌اند.

سوخت پاک بر اساس استانداردهای جهانی

گروهی از محققان دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با ارائه روشی برای توصیف رفتار سیال در رآکتور جریان برخوردی، راهکاری برای تولید سوخت پاک منطبق بر استانداردهای جهانی ارائه کردند.

گازوئیل به طور طبیعی شامل یکسری ترکیبات گوگرددار از قبیل "تیوفن"ها است و این ترکیبات هنگام سوختن گازوئیل در موتور خودروها، اکسیدهای گوگرد تولید می‌کنند که این امر انتشار آلاینده‌هایی از قبیل اکسیدهای گوگرد در جو زمین را در پی دارد که این امر منجر به تشدید پدیده گلخانه‌ای و گرمایش زمین به دلیل انتشار گازهای آلاینده در جو خواهد شد.

عرضه سوخت با استاندارد یورو ۴ (سوخت با محتوای گوگرد کمتر از ppm ۵۰) به مصرف‌کنندگان از جمله اقدامات پیشگیرانه در این زمینه است و این در حالی است که محتوای مجاز گوگرد در سوخت‌های فسیلی در اروپا و امریکا و سایر کشورهای توسعه یافته کمتر از ۱۰ PPm در نظرگرفته شده است.

محققان با اجرای طرح تحقیقاتی با عنوان "به کارگیری رآکتور جریان برخوردی در اکسایش ۴و۶- دی متیل دی بنزوتیوفن" در دانشگاه امیرکبیر در پی ارائه راهکاری برای عرضه سوخت پاک هستند.

این محققان در آزمایشگاه دکتر سهرابی در دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر تجربه خوبی در به کارگیری رآکتورهای جریان برخوردی برای بهبود فرآیندها به دست آورده‌اند. در این تحقیق با به کارگیری رآکتور جریان برخوردی تلاش شده است که اکسایش ۴و۶- دی متیل دی بنزوتیوفن بهبود داده شود و این واکنش در مدت زمان کوتاه‌تری انجام شود.

در این تحقیق، ابتدا یکسری آزمایش‌های مقدماتی بر واکنش مورد نظر انجام شد. به این ترتیب که اثر پارامترهای مؤثر بر این فرآیند از قبیل دما، مقدار کاتالیست، مقدار اکسیدکننده و دبی جریان‌های تزریقی بررسی شد.

بعد از تعیین مقدار بهینه پارامترهای مختلف، آزمایش در شرایط بهینه در رآکتور جریان برخوردی انجام شد. سپس این آزمایش در رآکتور ناپیوسته که به طور معمول برای انجام واکنش گوگردزدایی اکسایشی به کار گرفته می‌شود، تکرار شد.

تولید سوخت پاک نانویی از گیاهان

محققان دانشگاه تهران نیز موفق شدند با استفاده از فناوری نانو، سوخت پاک جایگزین بنزین را از گیاهان تولید کنند و به گفته آنها این سوخت‌ پاک می‌تواند جایگزین بنزین شود.

در این روش با استفاده از تکنیک پیشرفته تبدیل در سیالات فوق بحرانی در حضور نانوکاتالیست‌های با فرمولاسیون و طراحی جدید، این امکان فراهم شده است که از گیاه سلولزیِ باگاس نیشکر، گستره خاصی از الکل‌ها و اترها که قابلیت استفاده به عنوان جایگزینِ بنزین با کیفیت بسیار بهتر از بنزین را دارند، استحصال شوند.

اجرای این روش موجب شد تا این محققان گاز هیدروژن را که محصول بسیار با ارزشی در حوزه انرژی‌های پاک محسوب می‌شود و همچنین مواد شیمیایی با ارزش دیگری را نیز به عنوان محصولات جانبی تولید کنند.

تولید سوخت از جلبک

گروهی از محققان ژاپنی به رهبری یک محقق ایرانی روشی ارزان برای تولید سوخت پاک از ریزجلبک‌ها یافته‌اند.

بیودیزل استخراج شده از میکروجلبک بخشی مهم از حوزه بیوانرژی به حساب می آید. مقدار دی اکسید کربن تولیدی این ماده هنگام سوختن با نفت برابر است. اما این گاز از طریق فتوسنتز از بین می‌رود. این به معنای آن است که سوخت بیودیزل گازهای گلخانه‌ای موجود را افزایش نمی‌دهد.

علاوه برآن تحقیقات نشان داده میکروجلبک درصد بسیار بالایی از زیست توده تولید می‌کند.

در همین راستا محققان ژاپنی به رهبری دکتر حمید حسینی در انستیتو Pulsed Power Science دانشگاه کوموماتو ژاپن تلاش کردند تا هزینه تولید بیودیزل و استخراج هیدروکربن از میکروجلبک را با استفاده از حوزه الکتریکی PEF بکاهند. به طور معمول برای استخراج هیدروکربن از میکروجلبک از میدان الکتریکی پالسی (PEF) استفاده می‌شود. یک میدان الکتریکی پالسی میلی یا میکروثانیه‌ای معمولا برای ضعیف کردن دیواره‌های سلولی و افزایش نفوذپذیری به کار می‌رود که این امر استخراج عناصر موجود در داخل سلول را ممکن می‌کند. این روش بسیار پرهزینه است.

اما در روش جدید محققان دانشگاه کوموماتو به جای تمرکز روی دیواره سلول، روی ماتریکس جلبک تمرکز کردند. نانو PEF اصولا نیازمند انرژی کمتری است و البته به اندازه روش‌های معمول استخراج پرهزینه نیست.

تولید سوخت پاک از آب

پژوهشگران دانشگاه علوم پایه زنجان با همکاری محققانی از دانشگاه‌های روسیه و آمریکا موفق به سنتز کاتالیزگری شدند که توانایی اکسایش آب ‏به عنوان سوخت پاک را داراست.

در سال‌های اخیر تلاش‌هایی برای دستیابی به موادی که بتوانند آب را به عناصر سازنده‌اش هیدروژن و اکسیژن تجزیه کنند، در حال انجام است.‏ هیدروژن به دست آمده می‌تواند به عنوان سوخت پاک مورد استفاده قرار گیرد، چرا که محصول سوختن آن تنها آب است‎.‎‏

این پژوهشگران با هدف انجام تحقیقاتی در این زمینه و ساخت ترکیباتی که با ‏کارایی بالا و مصرف کمترین میزان انرژی قادر باشند آب را به اکسیژن اکسید کنند، توانستند به یافته‌هایی جدیدی دست پیدا کنند. آنان ‏توانستند نوعی اکسید منگنز را سنتز کنند که در شرایط اسیدی قادر به اکسایش آب است و در این واکنش شبیه به پلاتین گران قیمت عمل ‏می‌کند.‏ این ماده علاوه‌ بر ارزان قیمت بودن توانایی رقابت با پلاتین را در اکسایش آب نیز دارد.‏

این محققان برای رسیدن به این اهداف ابتدا به بررسی آنزیم ‏اکسیدکننده آب موجود در گیاهان و درک هنرهای بکار گرفته شده در آن برای اکسایش آب پرداختند و در این راستا ترکیباتی مشابه مرکز ‏فلزی این آنزیم را سنتز کردند و برای بهبود خاصیت کاتالیزگری این آنزیم با ترفندهای مختلف از جمله کمک از فناوری نانو به بررسی‌های زیاد ‏پرداختند.

در این راه نیز از الکتروشیمی برای درک بهتر فرایند اکسایش آب سود جستند و در نهایت با مقایسه این ترکیب ساخته شده با ‏آنزیم موجود درگیاهان به نتایج قابل قبولی رسیدند.

آنها تاکید کردند که با انرژی ارزان خورشید، کاتالیزگرهای مناسب و آب می‌توان هیدروژن را به عنوان ‏سوخت پاک بدست آورد.

عرضه سوخت بیودیزل از گیاه خاک شیر

محققان واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی موفق به تولید سوخت زیست محیطی بیودیزل به عنوان جایگزین سوخت‌های فسیلی شدند.

از آنجایی که سوخت‌های فسیلی رو به کاهش هستند و همچنین آلایندگی زیادی تولید می‌کنند، این محققان در قالب این طرح به دنبال یافتن جایگزینی برای این نوع سوخت‌ها و یا تولید ماده‌ای به منظور کاهش میزان آلایندگی این ذخایر تجدیدناپذیر هستند.

کاهش تولید CO2 که عامل اصلی ایجاد گازهای گلخانه‌ای است و در مقابل کاهش آلاینده‌های خروجی در مقایسه با سوخت دیزل معمولی، افزایش ایمنی، کاهش بو و دوده تولیدی، افزایش روانکاری موتور از جمله مزایای سوخت بیودیزل حاصل از گیاه خاک شیر است.