استفاده از ضایعات مواد غذایی برای تولید انرژی پاک

28 مارس 2022نوشته سالوادور اسکوبدو سالاس -در تلاش برای کاهش مشکل فزاینده دفع زباله های مواد غذایی، محققان بر روی توسعه فناوری های سبز جدید متمرکز شده اند که از زباله های مواد غذایی برای تولید انرژی پاک استفاده می کنند. اعتبار: Shutterstock

ضایعات مواد غذایی یک مشکل رو به رشد در کانادا و بسیاری از نقاط دیگر جهان است و انتظار می‌رود که در سال‌های آینده بدتر شود. انتظار می رود که جمعیت جهان تا سال 2050 در کنار تقاضای جهانی غذا به 9.7 میلیارد نفر افزایش یابد.

این نه تنها باعث ایجاد مقادیر زیادی مواد غذایی و ضایعات ارگانیک شهری می شود، بلکه با افزایش تقاضای جهانی سبزیجات، میوه ها و غلات، مقادیر فزاینده ای از ضایعات کشاورزی نیز وجود خواهد داشت. تخمین زده می شود که 60 درصد مواد غذایی تولید شده در کانادا – بیش از 35 میلیون تن در سال – در محل دفن زباله ها به پایان عمرشان می رسد. با این حال، در شهرهای کانادا نیز زمین برای دفع این زباله های انباشته خالی شده است.

ضایعات مواد غذایی مجموعه ای از مسائل خاص خود را دارد، از جمله انتشار گازهای گلخانه ای، بوهای نامطبوع، آفات و مایعات سمی که می توانند به منابع آب نفوذ کنند. علاوه بر این، هر سال، زباله‌های شهری زمین‌های بیشتری را اشغال می‌کنند و به مرزهای جوامع می‌رسند، که می‌تواند منجر به مشکلات سلامتی برای کسانی شود که در نزدیکی زندگی می‌کنند.

در تلاش برای کاهش مشکل فزاینده دفع زباله‌های مواد غذایی، محققانی مانند من بر توسعه فناوری‌های جدیدی تمرکز می‌کنند که از زباله‌های غذایی برای تولید انرژی پاک استفاده می‌کنند. من و تیمم در حال مطالعه فرآیندی به نام تبدیل شدن به گاز زیست توده هستیم.

تبدیل به گاز زیست توده

گازی شدن زیست توده از گرما، اکسیژن، بخار یا مخلوطی از آن ها برای تبدیل زیست توده (ضایعات مواد غذایی و کشاورزی یا سایر مواد بیولوژیکی) به مخلوطی از گازها استفاده می کند که می تواند به عنوان سوخت استفاده شود.

گازی شدن زیست توده از گرما، اکسیژن، بخار یا مخلوطی از آن ها برای تبدیل زیست توده – مواد غذایی یا زباله های کشاورزی یا سایر مواد بیولوژیکی – به مخلوطی از گازهای سوختی استفاده می کند.

گازی شدن زیست توده با تغذیه ضایعات مواد غذایی نیمه خشک به واحدی که کمی شبیه دیگ پخت و پز است، کار می کند، جایی که از یک ماده داغ و حباب دار عبور می کند که آن را به گاز سوخت تبدیل می کند. این فرآیند که به عنوان سیال شدن شناخته می شود در تبدیل ضایعات مواد غذایی به منابع با ارزش بالا از گاز سنتز غنی از انرژی، مخلوطی از هیدروژن، متان، مونوکسید کربن و دی اکسید کربن، که گاز سنتز نیز نامیده می شود، بسیار کارآمد است. از گاز سنتز می توان برای تولید گرما و برق استفاده کرد. این فرآیند پایدار است زیرا کربن خنثی در نظر گرفته می شود.

مزارع، شهرها و شهرداری ها می توانند این فناوری پایدار را برای کاهش هزینه های آب و برق برای گرمایش یا برق اجرا کنند. آنها همچنین می توانند وابستگی به محل های دفن زباله را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و بودجه عملیاتی برای خدمات مدیریت زباله جامد را کاهش دهند که می تواند به 380 میلیون دلار در سال برای شهری به اندازه تورنتو برسد.

جایگزینی سوخت های فسیلی

مصرف سوخت‌های فسیلی و مشتقات آن باعث ایجاد یک بحران زیست‌محیطی شده است که عمدتاً به دلیل انتشار گازهای گلخانه‌ای در جو است که منجر به تغییرات آب و هوایی شده است. از آنجایی که دولت‌ها در سراسر جهان سیاست‌های اقلیمی را اجرا می‌کنند که انتشار گازهای گلخانه‌ای را محدود می‌کند یا بر آنها مالیات می‌دهد، جایگزینی سوخت‌های فسیلی با منابع جایگزین انرژی تجدیدپذیر مانند زباله‌های کشاورزی و مواد غذایی مهم است.

اگرچه گاز سنتز را می توان مانند گاز طبیعی معمولی، که یک سوخت فسیلی مبتنی بر متان است، استفاده کرد، اما به دلیل ترکیب بالاتر مونوکسید کربن و هیدروژن با آن متفاوت است.فرآیند گازی شدن زباله ها را به روشی اقتصادی و سازگار با محیط زیست به گاز تبدیل می کند.

این گازها می توانند بیشتر به مواد شیمیایی با ارزش زیستی مانند متانول و آمونیاک تبدیل شوند. گازی شدن زیست توده همچنین بیوچار تولید می کند که می تواند برای بهبود حاصلخیزی خاک استفاده شود.

در حالی که تولید گاز سنتز بستگی به نوع زیست توده و فناوری مورد استفاده دارد. برای مثال، ایستگاه تولید آتیکوکان کانادا، 205 مگاوات برق پاک تولید کرد. این انرژی برای تامین انرژی حدود 70000 ساختمان مسکونی و تجاری کافی است.

پروژه های جهانی

کشورهایی مانند فنلاند، برزیل، ایتالیا، دانمارک و ایالات متحده در توسعه پروژه‌های گازی‌سازی زیست توده پایدار و مقرون‌به‌صرفه و استفاده از ضایعات غذایی برای حمایت از تولید داخلی گرما، نیرو و مواد شیمیایی مبتنی بر زیستی پیشرو هستند. کانادا چند شرکت دارد که انرژی و مواد شیمیایی مبتنی بر زیستی را از زباله های شهری تامین می کنند. در این صورت، کانادا 1.4 درصد برق خود را با زیست توده تولید می کند.

کاستاریکا نمونه دیگری است. کاستاریکا به عنوان یکی از 20 تولیدکننده برتر قهوه در جهان، مقدار قابل توجهی ضایعات کشاورزی را از تولید قهوه ایجاد می کند و دفع آن مشکلات زیست محیطی جدی ایجاد می کند. راه حل فعلی آن، فناوری های گازی شدن زیست توده برای تبدیل خمیر قهوه به گرما و نیرو است.

جوامع کوچک و حاشیه ای نیز می توانند با کاهش میزان ضایعات غذایی که در محل های دفن زباله جمع می شود، تولید انرژی و توان خود و کاهش قابل توجه هزینه های آب و برق خود از فناوری های گازی سازی زیست توده به طور کامل استفاده کنند.

اقتصاد پایدار و دایره ای

گازی شدن زیست توده یک استراتژی پایدار و تکنولوژیکی است که ضایعات مواد غذایی را به محصولی با ارزش افزوده تبدیل می کند. این گامی در مسیر فرهنگ اقتصاد دایره ای بدون زباله است.

رهبران سیاسی و دولت ها باید با ارائه کمک های مالی، یارانه ها و مشوق های مالیاتی از برنامه های پایدار حمایت کنند. این برنامه‌ها همچنین ممکن است افراد و شرکت‌ها را تشویق به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های تبدیل به گاز زیست توده و توسعه آنها در مقیاس تجاری کند.

گازی شدن زیست توده شهرها و شهرداری ها را یک قدم به پایان دادن به نگرانی ها در مورد ضایعات مواد غذایی نزدیک تر می کند. همچنین به برآورده کردن نیازهای انرژی و جایگزینی استفاده از سوخت فسیلی کمک می کند و به ما در گذار به سمت یک اقتصاد پایدار و دایره ای کمک می کند.