X
تبلیغات
ایمنی ،بهداشت و محيط زيست(HSE) - تاثير سوخت خودرو بر محيط¬زيست و بررسي سوخت¬هاي جايگزين

ایمنی ،بهداشت و محيط زيست(HSE)

تاثير سوخت خودرو بر محيط¬زيست و بررسي سوخت¬هاي جايگزين

تاثير سوخت خودرو بر محيط­زيست و بررسي سوخت­هاي جايگزين

بخش حمل­و­نقل، يكي از هدف­هاي عمده زير­بنايي، براي افزايش و بهبود كيفيت محيط­زيست به­شمار مي­رود. وقوع بحران­هاي نفتي، افزايش سريع تعداد خودروها، كاهش ذخاير نفتي و تصويب قانون‌هاي سخت مبارزه با آلودگي محيط‌زيست، ساخت خودروهاي كم­مصرف و با آلايندگي كم و همچنين استفاده از سوخت‌هاي جايگزين را در دستور كار مراكز تحقيقاتي جهان قرار داده­است.

با توجه به سياست­هاي اتخاذ شده در زمينه جايگزيني سوخت، در حال حاضر بهترين گزينه گاز طبيعي ­است كه استفاده بي­رويه از آن نيز مي­تواند محدوديت­هايي براي منابع گاز ­طبيعي ايجاد كند.

در اين مقاله بر آن هستيم كه با شناسايي و تقسيم­بندي منابع آلودگي، تأثير سوخت خودروها بر محيط­زيست را بررسي کنیم و به معرفي سوخت­هايي كه مي توانند جايگزين بهتري براي سوخت­هاي فعلي باشند، بپردازيم.

كلمات كليدي

CNG ، LNG، MTBE، سوخت­هاي جايگزين، اتانول، متانول، پروپان، سلول سوختي، جلبك، بيوديزل و هيدروكربن­هاي گازی.

مقدمه

به­رغم ابعاد وسيع مسائل زيست­محيطي ناشي از عملكرد سيستم‌هاي حمل و نقل، مدت زيادي از توجه به آن نمي‌گذرد­. حمل­و­نقل، كيفيت هوا را پايين آورده و سبب اسيدي شدن آن شده­است. در سطح جهاني، حمل­و­نقل عامل اصلي توليد دي­اكسيد­كربن و انتشار آن در جو است و اثر گلخانه‌اي حاصل از آن يكي از جدي‌ترين معضلات زيست­محيطي به­شمار می­آید.

در سال‌هاي اخير، وقوع بحران­هاي نفتي، افزايش سريع تعداد خودروها، كاهش ذخاير نفتي و تصويب قانون‌هاي سخت مبارزه با آلودگي محيط‌زيست سبب شده است ساخت خودروهاي كم ‌مصرف و با آلايندگي كم و همچنين استفاده از سوخت‌هاي جايگزين، در دستور كار مراكز تحقيقاتي جهان قرار گيرد.

در كشور ما نيز مصرف بي‌رويه فراورده‌هاي نفتي و محدوديت ظرفيت‌هاي پالايشگاهي براي توليد بنزين و گازوئيل، مشكل تأمين بنزين را تا حدي بغرنج کرده است كه به­تازگی برخي مسؤولان، جيره‌بندي بنزين را به‌عنوان راه‌ چاره مطرح كرده­­اند.

هنگام ارزيابي جايگاه آينده گاز ­طبيعي به­عنوان يك سوخت جايگزين، بايد نحوه رقابت آن با ساير سوخت­ها مدنظر قرار گيرد. با آن­كه در حال حاضر، روي سوخت­هاي جايگزين تأكيد مي­شود اما اين نكته حائز اهميت است كه صنعت خودروهاي گازسوز نبايد از پيشرفتي كه در زمينه سوخت­هاي سنتي در حال شكل­گيري است، غافل شود.

براي كاهش آلودگي­ها مي­توان از استراتژي­هايي استفاده کرد که برخي دراز مدت هستند و برخي ديگر را مي­توان در خودروهاي توليدی فعلی دخالت داد . براي مثال چهار دسته از كنترل­ها را مي­توان تعريف كرد؛ مانند:

1- بهبود بازرسي تعميرات.

2- تعديل­های سوخت، مانند تنظيم سوخت­هاي بنزين و گازوئيل (نسبت­ تركيب با هوا).

3- طراحي پيشرفته و دستیابی به سوخت­هايی با مصرف و آلودگي كمتر.

4- تغيير جهت به سمت سوخت­هاي جايگزين.

اولين استراتژي عنوان شده، قابل كاربرد در خودروهاي فعلي است. دومي ممكن است براي توسعه تجهيزات پالايشگاهي به زمان نیاز داشته باشد اما اگر كامل شود، به­سرعت به نقطه تأثير مي رسد. سومين استراتژي، نيازمند زمان براي توسعه فناوري­هاي جديد است، و چهارمي پذيرفته شده­ و گاهي اوقات نيازمند زماني طولاني براي رشد ساختار سوخت­گيري و جايگزين شدن ناوگان خودروهاست. ]1[

در مورد آخر، مهم است كه كاربرد خودروهاي گاز­سوز پذيرفته شود. خودروهاي موجود مي­توانند تبديل شوند و شرایط سوخت­رساني به ناوگان خودروها مي­تواند در زمان كوتاه مهيا شود.

عرضه خودروهاي گازسوز بيانگر آماده شدن زمینه برای پاكسازي­ محيط­زيست است. پيشرفت­هاي حاصل در آرژانتين و برنامه در دست اجرا در ونزوئلا، مثال­هايي از سرعت اجرای این اقدام است.

شايد براي صنعت حمل­و­نقل، بهتر باشد كه جايگاه تمامي سوخت­هاي جايگزين را بپذيرد. صنعت حمل­و­نقل مي­تواند متعاقبا" بر استفاده از سوخت­هاي جايگزين در موقعيت­های مناسب، متمركز شود.

تاثیر سوخت خودرو بر محیط­زیست و اقتصاد

آلودگي هوا از جنبه‌هاي مختلف آثار قابل ملاحظه‌اي در محيط­زيست به­جا مي‌گذارد. انسان مي‌تواند بدون آب و غذا چند روزي به حيات خود ادامه دهد اما بدون هوا نمي‌تواند بيشتر از چند دقيقه زندگي كند. كيفيت مناسب هوا براي سلامت انسان ضروري است. تهديد سلامت بشر، گياهان و جانوران، كاهش كيفيت آب و خاك، از بين رفتن آثار و بناهاي تاريخي و كاهش ميدان ديد از جمله آثار سوء آلودگي هوا هستند. كاهش ميدان ديد و از بين رفتن وضوح اشياي پيراموني بر­اثر وجود آلاينده‌هاي مختلف در هوا احساس ناخوشایندی در انسان ایجاد می­کند. آسيب­ بافت‌هاي گياهي، كاهش ميزان رشد و نمو و يا توقف آن، افزايش حساسيت در برابر آفات و بيماري‌هاي گياهي از جمله آثار زيانبار آلودگي هوا بر گياهان است. گازهاي سمي موجود در هوا باعث شيوع انواع سرطان‌ها، سوزش چشم، زايمان‌هاي زودرس، تحريك سيستم تنفسي، افزايش حساسيت در برابر عوامل بيماري­زا و بيماري‌هاي قلبي و بروز بيماري‌هايي چون برونشيت و ذات‌الريه و تشديد بيماري‌هاي مزمني چون آسم و آمفيزم مي‌شوند. ] 2[

اگر اين نكته را كه ميزان قابل­توجهي از بنزين توليدي و وارداتي به علت تفاوت قيمت با كشورهاي همجوار، به­صورت قاچاق از مرزهاي شرقي خارج مي‌شود، به ­مشكلات بالا بيفزاييم، به اين نتيجه مي‌رسيم كه كشور ما در زمره كشورهايي قرار دارد كه در آينده با معضل اساسي تأمين سوخت مورد­نياز وسایل نقليه روبه­رو خواهند­شد. لذا بررسي راه‌حل‌هاي موجود براي تامين سوخت مورد نياز، ضروري به­نظر می­رسد. مشكلات گفته­شده نظير محدوديت تأمين سوخت، آلودگي‌هاي ناشي از مصرف بيش از حد بنزين و بار اقتصادي تحميل شده به دولت، موجب شده است مسؤولان به سمت كاهش مصرف سوخت خودروها، جايگزينی خودروهاي فرسوده و استفاده از سوخت‌هاي جايگزين حركت و برنامه‌هايي را در این زمینه تدوین کنند.

از ميان راه‌حل‌هاي موجود، بنا به دلايلي نظير عدم دسترسي به تكنولوژي روز در خودروسازي، ناتواني اقشار آسيب‌پذير در جايگزيني خودروهاي فرسوده و همچنين وجود پتانسيل فراوان در زمينه استفاده از سوخت‌هاي جايگزين، به­خصوص گاز طبيعي، گزينه استفاده از سوخت‌هاي جايگزين عملي‌تر به نظر مي‌رسد.

منابع آلوده­كننده هوا در دو گروه عمده قرار مي‌گيرند:

الف) منابع آلاينده متحرك كه معمولاً از جايي به جايي ديگر منتقل مي‌شوند. خودرو‌ها، كاميون‌ها، اتوبوس‌ها، هواپيماها، كشتي‌ها و قطارها در اين گروه قرار مي‌گيرند.

ب) منابع آلاينده ثابت كه جايگاه نسبتاً ثابتي دارند، مانند دودكش كارخانه‌ها و نيروگاه‌ها، معادن روباز و سطحي، دودكش‌هاي آب­گرمكن‌ها و دستگاه‌هاي حرارتي منازل و غيره.

در فعاليت‌هاي مختلف ثابت و متحرك، بار قابل­ملاحظه‌ آلودگي ناشي از سوزاندن انواع سوخت‌هاي فسيلي است. البته شرايط آب­و­هوايي در تعيين شدت آلودگي مناطق شهري نقش عمده‌اي دارد؛ به­طوري كه در شرايط آب و هوايي مناسب، آلودگي شهرها ممكن است چندان مشكل­ساز نباشد ولي در غياب اين شرايط، مشكل آلودگي هوا جدي‌تر مي‌شود.

اثرات اوليه و زيانبار آلودگي هوا، عمدتاً ناشي از غلظت نسبتاً پايين انواع مواد سمي در هواي شهرها طي دوره‌هاي طولاني است. محدود شدن جريان هوا در سطوح پاييني جو همراه وارونگي دمایی باعث افزايش غلظت آلاينده‌ها در جو مي‌شود و ممكن است به يك فاجعه زيست­محيطي بينجامد. وارونگي دمايي يا جوي موقعي اتفاق مي‌افتد كه توده‌اي هواي گرم بالاي توده‌اي از هواي نسبتاً سرد قرار گيرد. ساكن شدن هوا كه به دنبال اين پديده بروز مي‌كند، تخليه نشدن گازهاي آلاينده هواي شهرها بر­اثر جريان‌هاي بالاروي جوي را به دنبال دارد و انتشار مداوم گازهاي سمي از خودروها، كارخانه‌ها و منازل، هواي شهرها را به شدت آلوده مي‌كند.

سوخت جايگزين

يكي از نيازهاي اساسي زندگي، در اختيار­­ داشتن ذخايركافي از انواع انرژي است. با افزايش جمعيت و رشد صنعت، به­خصوص در چند سال اخير، استفاده‌ بيش از اندازه از منابع توليد انرژي باعث كاهش ذخاير سوختي شده­است. در حال حاضردو منبع اصلي توليد انرژي، سوخت­هاي فسيلي و شكافت هسته‌اي است. از آنجا ­كه ذخيره نفت و گاز طبيعي رو­­­­به اتمام­ است­، پژوهش­هاي بسياري براي تبديل زغال سنگ به سوخت بهتر ( در شكل گازي آن) در جريان است. ]3[

استفاده بيش از اندازه‌ از سوخت­هاي فسيلي مشكلات زيستي فراواني در پي دارد و بايد به دنبال سوختي ديگر بود كه هم بتواند جايگزين آنها شود و هم در مقایسه با ديگر سوخت‌ها آلودگي كمتري ايجاد كند.

ارتقاي توسعه سوخت‌هاي جايگزين و خودروهاي مصرف­كننده اين­گونه سوخت‌ها، به كاهش وابستگي كشور به سوخت فسيلي و بهبود كيفيت هواي شهرها منجر مي‌شود. خودروهاي مصرف­كننده سوخت‌هاي جايگزين از نوع سبك را برمبناي نوع سوخت جايگزين مي‌توان به صورت زير تقسيم‌بندي كرد­:

گاز طبيعي فشرده و مايع، الكل (اتانول)، متانول، پروپان، الكتريسيته، اكسيژن، سلول سوختي، جلبك، انرژي هسته‌اي، بيوديزل، هيدروژن و هيدروكربن­هاي گازی. ]4[

اكنون به معرفي سوخت­هاي جايگزين مي­پردازيم :

گاز طبيعي

خودروهاي مصرف­كننده گاز طبيعي به سه دسته تقسیم می­شوند:
1- خودروهايي كه فقط با گاز طبيعي كار مي‌كنند.

2- خودروهايي كه مي‌توانند هم با بنزين و هم با گاز طبيعي كار كنند. اين خودروها در كارخانه، دوگانه­سوز توليد شده‌اند.

3- شبیه خودروهاي نوع دوم اند ولي در كارگاه‌هاي صنعتي و با نصب كيت گازسوز، خودرو قابليت مصرف گاز طبيعي را علاوه بر بنزين پيدا مي‌كند.

گاز طبيعي فشرده : [1](CNG) سوختي بي بو است و بايد مواد بوزا به آن اضافه شود كه در صورت نشتي قابل تشخيص باشد. استفاده از گاز طبيعي فشرده شده به­عنوان سوخت خودروها، يك تكنولوژي كاملاً شناخته شده است. به عنوان مثال، در ايتاليا از دهة 1940، گاز طبيعي فشرده برا ي خودروها مورد استفاده قرار گرفته و در مقايسه با LNG ومتانول كه هردو از گاز طبيعي به دست مي­آيد، تكنولوژي خودروهاي با سوختCNG، گسترش بيشتري يافته است. در حال حاضر در دنيا، بيش از 11 ميليون خودروي گازسوز با سوخت CNG تردد مي­كنند.

گاز طبيعي مايع شده :[2](LNG ) . با توجه به پايين بودن دما، گاز نبايد با بدن تماس داشته باشد زيرا باعث سوختگي پوست مي شود. براي آشكار سازي گاز، مي توان از مواد بوزا استفاده كرد.

در مقايسه با گاز طبیعی فشرده ، استفاده ازگاز طبیعی مایع به­عنوان سوخت در خودروها بسيار محدودتر است زيرا بايد در دماي بسيار پاييني نگهداري شود.LNG به­عنوان سوخت وسایل نقليه تنها در كشورهايي مانند آلمان، ژاپن و امريكا به­كار گرفته شده­است. در امريكا استفاده از گاز طبیعی مایع­شده براي وسایل نقليه رشد بيشتري نسبت به ساير كشورها داشته است و مطابق برآوردها 1500 دستگاه وسيله نقليه با این سوخت در آن وجود دارد. در مقايسه با 90 هزار دستگاه خودرو با سوخت گاز طبیعی فشرده، بیشتر وسایل نقليه ذكر شده، خودروهاي سنگين مانند تراكتورها، كاميون ها و اتوبوس­ها هستند. در ژاپن نيز فعاليت­هاي تحقيق و توسعه در مورد به­كارگيري LNG در حال انجام است، ولي به­طور عمده در اين كشور نيز وسایل نقليه سنگين از سوخت گاز طبیعی مایع شده استفاده می­کنند.

گاز طبيعي مزاياي پر­شماري در زمینه صرفه­جويي اقتصادي، خروجي آلاينده­ها از اگزوز­(محصولات احتراق)­، گازهاي گلخانه­اي، امنيت، اشتغالزايي و فراواني داخلي دارد.

اگرچه امروزه به توسعه مصرف گاز ­طبيعي در بخش حمل­و­نقل توجه بسياري مي‌شود اما ضمن تأكيد بر ضرورت اين موضوع، بايد خاطرنشان كرد توجه به ساير سوخت‌ها از جمله الكل نيز مي‌تواند در رسيدن به اهداف مورد نظر در برنامه توسعه مصرف گاز طبيعي و همچنين استفاده بهينه از ظرفيت‌هاي موجود كمك كند. الكل‌هاي اتانول و متانول به­عنوان سوخت در خودرو كاربرد دارند. متانول الكلي است كه از گاز طبيعي به­دست مي‌آيد اما مي‌توان آن را از زغال­سنگ و يا بيومس [3] نيز استخراج كرد. انتظار مي‌رود متانول در مقايسه با بنزين، منواكسيد­كربن و هيدروكربن‌هاي بدون متان كمتري منتشر كند. اتانول الكلي است كه از بيومس ذرت، نيشكر، علف‌ها، درختان و ضايعات كشاورزي گرفته مي‌شود. در ادامه به معرفي بيشتر آن خواهيم پرداخت.

اتانول

استفاده از اتانول به­عنوان سوخت كامل يا سوخت تركيبي در بنزين، امروزه در جهان با سرعت زيادي رو به گسترش است. اهميت روز­افزون مسائل مربوط به محيط­زيست و جلوگيري از آلودگي آن و استفاده از انرژي­هاي تجديد­پذير از عواملي هستند كه امروزه توجه كشورهاي جهان را به فوايد استفاده از سوخت اتانول معطوف کرده­اند.

در ايران با توجه به وجود منابع بالقوه مواد اولیه توليد اتانول حاصله از ملاس­هاي نيشكري و چغندري، مواد نشاسته­دار نظير ذرت، گندم و مواد لينكو­سلولزي نظير ضايعات چوب، ضايعات كشاورزي، كاغذ­های بازيافتي از زباله و غيره امكان توليد اتانول فراهم است. استفاده از اتانول عموماً با تركيب 10درصد اتانول و 90­درصد بنزين در دنيا رواج دارد كه به نام سوخت E10 معروف شده­است. اين سوخت يكي از رايج­ترين سوخت­هاي موجود در امريكاست. در برزيل اين تركيب شامل 20 تا 25­درصد اتانول و در سوئد 5 درصد اتانول است.

رقيب اصلي اتانول در بازار تركيبات اكسيژن دار در جهان[4]MTBE است. MTBE به­طور معمول در ساليان گذشته بيش از اتانول بوده­است اما با توجه به گزارش­های متعدد درمورد آلودگي آب­هاي زير­زميني توسط MTBE ادامه استفاده از اين ماده در بسياري از كشورهاي مورد ترديد است.
انسان از سه طريق بلعيدن يا آشاميدن ، استنشاق و تماس پوستي مي­تواند در معرض
MTBE قرار گيرد و سلامتش تهديد شود.

اولين مرحله در آلودگي منابع آب، ورود اين ماده به اجزاي محيط­زيست است. مهمترين منابع ورود MTBE به محيط­زيست نشت از تانكر­ها و ذخایر زيرزميني، لوله­ها و اتصالات وسایل و جايگاه­هاي سوخت­گيري، وسایل نقليه موتوري با سوخت بنزين و قايق­هاي موتوري هستند كه بر­حسب جايگاه و نوع منبع، اين ماده مي­تواند وارد هوا و خاك و آب شود. ]5[

اتانول به­عنوان جايگزين MTBE اثرات منفي زيست­محيطي ناشي از آن را ندارد و درصورت جايگزيني، با كارايي يكسان كه با عدد اكتان سوخت حاصل سنجيده می­شود، در شرايط فعلي 6 درصد به قيمت بنزين افزوده مي شود. انتظار مي رود با افزايش مصرف اين افزودنی، قيمت كاهش يابد. ]6[

متانول

متانول تقريباً به عنوان الكل چوب شناخته مي‌شود و به­عنوان سوختي جايگزين و غير قابل تغيير (نسبت تركيب 85% اتانول و 15% بنزين : E85) در وسايل نقليه است.متانول (CH3OH) سوختی الكلي است. امروزه قسمت عمده متانول در جهان طي فرايندي با استفاده از گاز طبيعي توليد مي‌شود. با وجود این براي كاهش واردات نفتي، به قابليت توليد متانول از ذخاير غير­نفتي مانند زغال‌سنگ يا ديگر مواد آلي (بيومس) بسیار توجه مي‌شود. به­تازگی M-85 ، ‌به­عنوان سوخت جايگزين متانول مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در آينده امكان استفاده از متانول خالص يا M-100 نيز وجود دارد. همچنين متانول قابل تبديل به يك اتر، MTBE، است كه براي افزايش اكتان و ايجاد بنزين اكسيژن‌دار­، با بنزين تركيب مي‌شود.

پروپان

گاز نفتي مايع (LPG) عمدتاً شامل پروپان­، پروپيلن­، بوتان و بوتيلن در تركيبات مختلف است. تركيب اصلي براي تمامي سوخت­ها در بعضى كشور­ها، پروپان است. پروپان به­عنوان محصول فرعي فراوري گاز­طبيعي حاصل از نفت و تصفيه نفت توليد مي‌شود. به­علاوه از كاهش پروپان نيز به دست مي‌آيد. اجزاي تشكيل دهنده LPG گازهايي در فشار و دماي طبيعي­اند.

الكتريسيته

اختراع ژنراتور­الكتريكي و توليد الكتريسيته از اين راه، در مقايسه با توليد الكتريسيته به­ وسيله باتري، پيشرفت بسيار مهمي بود. براي توليد الكتريسيته به وسيله باتري لازم بود فلزهاي گران­قيمتي مانند مس، قلع و روي بر­اثر واكنش‌هاي شيميايي به­مصرف برسد اما ژنراتور­الكتريكي با سوخت زغال‌سنگ كه موتور بخار را به حركت در مي‌آورد، ‌كار مي‌كرد و توليد الكتريسيته از اين راه ارزانتر تمام مي‌شد. در همان سال، جوزف هنري به كشف ديگري نایل شد كه در­حقيقت عكس اختراع فاراده بود. جوزف هنري نشان داد كه چگونه مي‌توان به كمك جريان الكتريسيته چرخي را به چرخش درآورد. هنري نخستين موتور­الكتريكي را اختراع كرد اما پيل­هاي سوختي به تحقيق ­و­ جست­وجو نياز دارد. باتري­هاي [5]EV داراي محدوديت ظرفيت ذخيره­اند و بايد مرتبا شارژ شوند. پيل­هاي سوختي حاصل تبديل مواد شيميايي به انرژي الكتريسيته هستند.
الكتريسيته در ميان ديگر سوخت­هاي جايگزين از آن رو منحصر به­فرد است كه نيروي مكانيكي­، به­طورمستقيم از نيروي الكتريسيته حاصل مي‌شود؛ در حالي­كه ديگر سوخت­هاي جايگزين از طريق احتراق­، انرژي شيميايي ذخيره شده را براي فراهم آوردن نيروي مكانيكي­، آزاد مي‌كنند. نيروي محركه توسط يك موتور­الكتريكي از الكتريسيته توليد مي‌شود. جريان الكتريسيته كه نيروي لازم را در اختيار وسيله نقليه مي‌گذارد­،‌ عموماً توسط باتري توليد مي‌شود اما فيول­سل‌ها نيز مورد مطالعه ­و ­بررسي قرار مي­گيرند. باتري­ها ابزارهاي ذخيره انرژي‌اند اما فيول­سل‌ها بر­خلاف باتري­ها­، انرژي شيميايي را به الكتريسيته تبديل مي‌كنند.

اكسيژن

از تقطير هواي مايع توليد مي‌شود و در آزمايشگاه با گرم­كردن Kclo3 يا Mno2به­دست مي‌آيد. در پولادسازي (65درصد)، سنتز ( براي نمونهHno3 ، 4So2H ، اتيلن‌اكسيد )، جوشكاري،‌ معدنكاري، ‌تهيه مواد منفجره سوخت موشك، تصفيه فاضلاب و غيره به كار مي‌رود.

سلول سوختي

تركيب الكتروشيميايي هيدروژن و اكسيژن توليد الكتريسيته مي‌كند. بر اين اساس، طراحي و ساخت سلول­هاي سوختي پي‌ريزي شد .

نخستين پرسش كساني كه در اين زمينه كار مي‌كنند­، منابع تأمين انرژي است. هيدروژن مايع كه يك ماده پرانرژي است بايد در دمايي نزديك به صفر مطلق نگهداري شود و متانول كه در دماي اتاق مايع است، به عنوان منبع مهم هيدروژن مد نظر قرار دارد ولي به­دست آوردن هيدروژن آن، معمولاً‌ مستلزم يك رشته تغيير و تبديل­هاي شيميايي پر­زحمت است. افزودن كاتاليزگر پلاتين، اغلب مورد­نياز است. مجموعه اين عوامل و عوامل متعدد ديگر طراحي سلول­هاي سوختی را پيچيده‌تر مي‌كند و اغلب نيازمند اجزاي بسيار دقيق‌ است. سلول سوختي مي‌تواند در توليد خودروها و يا وسایل نقليه ديگر در آينده مورد استفاده قرار گیرد.­

جلبك

جلبك از اين رو براي سوخت مناسب است كه مي­توان آن را برای تهیه الكل بدون آلودگي يا با آلایندگی کم، استفاده كرد. البته چوب گياهان و همچنين نوعي گلسنگ (قارچ و جلبك همزيست) به­نام "­كدادونيافرانژفرينا­" را نيز مي‌توان به الكل تبديل كرد. استفاده از چوب براي سوخت به دليل از­بين­رفتن درختان­، كمبود منابع تهيه چوب و همچنين رشد كند آن­، چندان مناسب به­نظر نمي‌رسد ولي جلبك بسيار سريع رشد مي‌كند. محل رشد جلبك در آب به­خصوص آب­هاي شور است و چون درياها و منابع آبي در بیشتر مناطق وجود دارند­، جلبك منبعي فراوان و ارزان به­شمار مي‌آيد. به­علاوه جلبك در كاهش دي‌اكسيد كربن هوا مؤثر و آلایندگی الكلي كه از آن به دست مي‌آيد، كم است.

انرژي هسته‌اي

تابش‌هاي يك عنصر راديواكتيو مانند اورانيوم، انرژي بسياري دارد، مثلاً انرژي پرتوهاي گاما بسیار بيشتر از نور است. ذرات آلفا و بتا با سرعت ده‌ها ­هزار كيلومتر در ثانيه حركت مي‌كنند و اين سرعت حركت، انرژي بسياري به آنها مي‌دهد. پيركوري نخستين بار تعيین كرد عنصرهاي راديواكتيو چند انرژي توليد مي كنند. او در سال 1901 ميلادي (1280 شمسي) تعداد انرژي‌اي را كه عنصر راديواكتيو راديوم توليد مي‌كند، اندازه‌گيري كرد. مقدار راديوم در دست او بسيار كم بود. بااين همه در پژوهش­هايش به اين نتيجه رسيد كه اگر 28­ گرم از اين عنصر را يکجا درنقطه‌اي قرار دهند، انرژي‌اي كه اين مقدار راديوم توليد مي‌كند (به صورت پرتو يا ذرات) در يك ساعت حدود 4000 كالري خواهد بود.

چنين به نظر مي­رسد كه اين مقدار انرژي چندان زياد نيست. اگر 28 گرم تيت را بسوزانيم 325 هزار كالري انرژي مي­دهد كه تقريباً 80 برابر انرژي‌اي است كه 28گرم راديوم در يك ساعت توليد مي‌كند، اما همه انرژي‌اي که از سوزاندن 28 گرم تيت به­دست مي‌آيد همان 325 هزار كالري است؛ درصورتي­كه 28 گرم راديوم بعد از آن­كه در يك ساعت 4000 كالري انرژي توليد كرد هنوز هم انرژي بسياري در خود ذخيره دارد. 28 گرم راديوم در هر ساعت 4000 كالري انرژي توليد مي­كند. بنابراين در 80 ساعت به­ اندازه انرژي حاصل از سوزاندن 28 گرم تيت انرژي توليد مي‌كند و در هر 800 ساعت 10 برابر و به­همين ترتيب هر چه زمان بيشتري بگذرد، انرژي بيشتری حاصل خواهد شد.

بيوديزل

بيوديزل (منو اكليل استر) يك سوخت گازوئيلي پاك است كه از منابع طبيعي و قابل­تجديد مانند روغن­هاي گياهي ساخته مي­شود .

بيوديزل درست مانند گازوئيل نفت در موتورهاي احتراقي می­سوزد و براي اين كار نیاز به تغيير موتور نيست. بيوديزل ظرفيت و دامنه كار گازوئيل را حفظ مي­كند .­

استفاده از بيوديزل در يك موتور گازوئيلي معمولي به كاهش­ اساسي هيدروكربن­هاي نسوخته، منواكسيد كربن و ذرات معلق منجر مي­شود­. خروج اكسيدهاي نيتروژن بسته به سيكل كاري و روش­هاي آزمايشي، كمي كاهش و يا افزايش مي يابد. با به­كار بردن اين سوخت، از سهم كربن موجود در ذرات معلق كاسته مي­شود (چون اكسيژن موجود در بيوديزل احتراق كامل به دی اکسید کربن را ممكن مي­کند­). بخش سولفات از بين مي­رود زيرا در اين سوخت اصلاً سولفور وجود ندارد اما قسمت محلول يا هيدروكربن به­همان صورت باقي­مي­ماند يا افزايش پيدا مي­كند، بنابراين بيوديزل با تكنولوژي جديد، علاوه بر اقتصادي بودن، باعث افزايش طول عمر موتور و همچنين افزايش قدرت موتور مي شود.

هيدروژن

سوخت­هاي فسيلي از زغال تا نفت و گاز طبيعي به­عنوان منبع انرژي به سرعت جايگزين چوب­، آب­، باد و روغن­های حيواني شدند. صنايعي مانند فولاد و سيمان مصرف­كنندگان عمده سوخت­هاي فسيلي هستند. امروزه سوخت­هاي فسيلي 85 درصد از كل مصرف انرژي را تشكيل مي دهند. از سوخت­هاي فسيلي به­سوي سوخت­هاي هيدروژني حركت خواهيم كرد و حتي بايد احياي شگفت­آور انرژي هسته­اي را برای توليد هيدروژن در نظر بگيريم­.


گاز هيدروژن (H2) براي استفاده در موتورهاي احتراقي و وسايل­نقليه الكتريكي باتري­دار مورد تحقيق ­و ­بررسي قرار مي­گيرد.

هيدروكربن­هاي گازی

هيدروكربن­هاي گازي به­عنوان تنها سوخت­هاي تميزي كه به آساني در دسترس قرار دارند، مورد توجه قرار گرفته­اند. به­ويژه كوچكترين آنها، متان، كه به علت نسبت بالاي هيدروژن به كربن و ا­نتشار گاز گلخا­نه­اي كمتر مورد توجه است. گروه­هاي مهندسي شيمي دا نشگاه پنسيلوانيا و مؤسسه فناوري ماساچوست به تازگي طي گزارشي، پيشرفت­هاي مهمي را در زمينه فناوري استخراج سوخت و استفاده از هيدروكربن­ها به­عنوان سوخت­هاي تميزتر و كار آمدتر براي آينده نويد داده­اند بنا­بر­اين آنچه ضروری است، آشنايي بيشتر نسل حاضر با اين نوع سوخت است .

دلايل انتخاب CNG به جاي سوخت­هاي ديگر

سوخت­هاي آينده، نيازمند حفظ مزايا و اجتناب از معايب سوخت­هاي امروزي هستند، به عبارت ديگر مي­بايست موارد زير را تامين کنند : ]7[

1- امنيت عرضه

2- قابليت رقابت اقتصادي

3- توجه به محيط­ زيست و حفاظت از آب و هوا


علاوه بر اين، سوخت­هاي جايگزين به امنيت عرضه در بازارهاي منطقه­اي و جهاني کمک می­کنند و بايد از قابليت رقابت اقتصادي با سوخت­هاي ديگر برخوردار و يا حداقل در دسترس باشند. سرانجام سوخت­هاي جايگزين بايد حفاظت از هوا و محيط­زيست را نيز مد نظر قرار دهند. البته هيچ حامل انرژي كه قادر به تأمين كليه اين نيازها باشد وجود ندارد. گاز طبيعي بزرگترين ذخيره سوخت­هاي فسيلي است و ترويج استفاده از آن، منفعتي جهاني در­پي خواهد داشت.

امتيازات استفاده از گاز­طبيعي به‌عنوان منشأ سوخت عبارتند از :
الف) كاهش آلودگي هوا
ب) كاهش مصرف فراورده‌هاي نفتي
ج) كاهش يارانه بخش حمل­و­نقل
د) ايمني بيشتر خودروها
ه) ساير منابع اقتصادي

نتيجه­گيري

بنزين به­­رغم فراهم­آوردن امكان جابه­جايي و در نتيجه پيشرفت­هاي اقتصادي و اجتماعي، به­عنوان يكي از بزرگترين منابع آلوده­كننده محيط­زيست چه در سطح جهاني و چه در سطح ملي مطرح است. با توجه به بحران آلودگي محيط­زيست به ويژه در شهرهاي بزرگ و تأثير سوخت‌هاي فعلي بر اين بحران و از سوي ديگر هزينه بالاي سوخت‌هاي فسيلي، در سال‌هاي اخير توجه سازندگان خودروها به استفاده از سوخت‌هاي جايگزين معطوف شده­است. گاز طبيعي (CNG) كه در شكل‌هاي متفاوتي از جمله فشرده به­عنوان سوخت خودروها به­كار گرفته مي‌شود، يكي از انواع سوخت‌هاي جايگزين است كه با توجه به فراواني آن در بسياري از كشورها از جمله ايران، ارزان است و استفاده از آن مي‌تواند در تعديل سبد انرژي كشور نقش اساسي داشته­باشد]8[ ولي به نظر نگارنده مقاله، بهترين گزينه نيست.

دوگانه­سوز كردن خودروها باعث صرفه جويي در مصرف بنزين نمي­شود بلكه اين روش تغیيري در نوع سوخت است و در آينده به علت افزايش قيمت جهاني گاز، مقرون به­صرفه نخواهد بود. هر چند ايران با منابع عظيم گازي، مزيتي در اين زمينه دارد كه ديگر كشور­ها فاقد آن هستند اما اين منبع گازي، زماني رو به افول خواهد رفت و قيمت جهاني آن نيز تابع متغيرهاي غير­قابل پيش­بيني است.

با توجه به مطالب عنوان شده، بسياري از خودروسازهاي مطرح دنيا به دنبال سوخت گازوئيل هستند؛ سوختي كه مطابق یک قانون چهل ساله­، مصرف آن در ايران ممنوع شده­است.

سوخت خودروهاي گازوئيل­سوز، گازوئيل كم با مقدار گوگرد كم (نفت و گاز كم گوگرد) است.

نقش خودروهاي گازوئيل­سوز در كاهش آلايندگي محيط­زيست و مصرف سوخت، بسيار مؤثر است؛ به­طوري­كه در يك پيمايش مساوي با خودروهاي بنزين­سوز، مصرف سوختي در حد نصف دارند و اين موضوع مزيت مهمی است كه نبايد از آن غافل بود. ]9[

منابع

]1[. گزارش سوخت­هاي پاكيزه، 1996.

]2[. حبيب­الله هادي، " عزم ملي براي حفاظت از محيط­زيست"

]3[. زينب صابريان ، فاطمه موحد­طاهر " معرفي جايگزين­هاي سوخت" مقاله تحقيقي

]4[. ماهنامه انديشه­گستر­سايپا " چشم­انداز استفاده از اتانول در خودروهاي ايراني"

]5[. محمد كوشافر، "اثر MTBE در آلودگي منابع آب " ، مجموعه مقالات همايش مصرف سوخت در خودرو، صفحه 299، 1381.

]6[. انجمن صنفي توليد­كنندگان الكل،"توليد اتانول سوختي و امكان استفاده از آن در سوخت اتومبيل در ايران" ، گزارش­های داخلي معاونت امور انرژي وزارت نيرو، 1383 .
]7[. سايت سازمان بهينه­سازي مصرف سوخت و انرژي "پرسش و پاسخ"

]8[. انجمن خودروهاي گازسوز امريكاي لاتين، انجمن بين‌المللي خودروهاي گازسوز، خبرگزاري شانا، Yale Global، وال استريت ژورنال؛ 16 ژانويه 2006، شبكه تحليلگران تكنولوژي ايران

]9[. دنياي اقتصاد " گاز­سوز كردن روش صرفه­جويي در مصرف بنزين نيست" مصاحبه با رئيس سازمان بهينه سازي مصرف سوخت ، صفحه 16 ، 14/05/86



[1] - Compressed Natural Gas

[2] - Liquefied natural gas

[3] - Biomass

[4] - Methyl Tert-Butyl Ether

[5] - Electric Vehicle

 

منبع: شماره 72 نشریه اندیشه گستر سایپا

+ نوشته شده در  سه شنبه 8 آبان1386ساعت 13:16  توسط نعمت الهی  |