مقدمه
روند کنونی افزایش مصرف انرژی در جهان ، بشر را با دو بحران بزرگ روبرو کرده است؛ نخست
آلودگی محیط زیست در اثر سوزاندن
سوختهای سنگوارهای و دیگری شتاب فزاینده در جهت به پایان بردن این منابع. تأمین انرژی یکی از اساسیترین پیش نیازهای توسعه اقتصادی و بهبود کیفی زندگی بشر است. روند صعودی مصرف انرژی در جهان ، که با وقوع انقلاب صنعتی در اواسط قرن هجدهم میلادی آغاز شد، همچنان ادامه دارد. در حال حاضر، مصرف انرژی جهان معادل ده میلیارد تن نفت در سال می باشد. گفتنی است که سرانه مصرف انرژی کشورهای پیشرفته صنعتی تقریبا 20 برابر کشورهای در حال توسعه است (سرانه مصرف انرژی در کشور ما بالا و در خور تأمل است).
|
|
سوختهای کثیف
زغال سنگ در هنگام سوختن دی اکسید کربن
تولید میکنند، این گاز یکی
از گازهای گلخانهای است که
میتواند منجر به گرم شدن
دمای زمین شود.
|
سوختهای فسیلی
استفاده از چوب به عنوان سوخت زیانهای فراوانی دارد. بهره وری چوب بسیار پایینتر از
منابع دیگر انرژی است. به عنوان مثال ، یک کیلوگرم چوب تنها یک دهم یک کیلوگرم گاز حرارت ایجاد میکند. به علاوه استفاده از آن در محیطهای در بسته مسکونی ، میتواند به سلامت افراد لطمه جدی وارد آورد و موجب بیماریهای حاد تنفسی گردد. استفاده از چوب برای سوخت به محیط زیست زیان بسیاری وارد میکند.
جنگل زدایی ، فرسایش خاک و کاهش قدرت باروری زمین از جمله پیامدهای منفی استفاده از چوب برای تولید انرژی است. مصرف روز افزون انرژی حاصل از سوختهای سنگوارهای ، به رغم نقش مؤثری که تا کنون در رشد سریع اقتصادی جوامع صنعتی داشته است، به دلیل محدودیتها و معایبی که دارد، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و مخاطره آمیزی روبرو ساخته است.
محدودیتها و معایب سوختهای سنگوارهای
از مهترین محدودیتها و معایب کاربرد سوختهای سنگوارهای میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
تجدید ناپذیری
بطور کلی منابع انرژی دو نوعند: یک دسته مانند سوختهای گیاهی و سنگوارهای که تجدید ناپذیرند و استفاده از آنها خطر تمام شدن این منابع با ارزش را در پی دارد. دسته دوم مانند
انرژی باد ،
خورشید ،
جذر و مد و ... که منابع تجدید پذیر خوانده میشوند و کاربرد آنها موجب کاهش یا پایان یافتن آنها نمیشود. منابع شناخته شده نفت و گاز طبیعی جهان با توجه به میزان مصرف فعلی تا 40 سال آینده کافی است. البته چنانچه رشد جمعیت و افزایش تقاضا نیز در محاسبات منظور شود، این ذخایر تنها برای 15 سال کفایت خواهند کرد. گرچه از زغال سنگ می توان سوختهای مایع تهیه نمود و انرژی مورد نیاز جهان را تا مدتی طولانی تامین کرد، اما تاثیرات دراز مدت آن بر محیط زیست فاجعه آفرین است.
افزون بر اینها باید توجه داشت که این منابع محدود به آیندگان نیز تعلق دارد و کاربرد بی رویه آنها مجاز نیست.
سوزاندن نفت بدترین نوع استفاده از این ماده حیاتی است. انواع مواد پلاستیک شیمیایی ، کودهای کشاورزی ، گازهای صنعتی و نظایر اینها ، نمونههایی از مشتقات نفت هستند. استفاده از این ماده در صنایع دیگر مانند پتروشیمی ارزش افزوده بسیار بیشتری دارد.
آلوده سازی محیط زیست
وسایل حمل و نقل ،
نیروگاههای برق ، صنایع و واحدهای گرمایش خانگی و تجاری هر ساله مقادیر بسیاری گاز و ذرات زیان آور را در هوا رها میسازند. این آلایندهها موجب بروز انواع بیماریها و به مخاطره افکندن محیط زیست میشوند. برآورد شده است که هفتاد درصد آلودگی هوای شهر تهران ناشی از گازهای خروجی از لوله دودکش (اگزوز) خودروهاست.
از همین رو علاوه بر استفاده از سوختهایی که کمترین
آلودگی را تولید مینمایند، باید تغییراتی در قسمتهای تولید کننده این آلایندههای ایجاد کرد. فن آوری کنونی ، میزان آلایندهها را تا حدود 90 درصد کاهش داده است. در
موتورهای بنزینی ، کاربرد مبدلها در جریان خروجی موتور ، مقدار اکسیدهای نیتروژن ، مونوکسید کربن و هیدرکربنها را کاهش میدهد. در
موتورهای دیزل ، با اعمال تغییراتی در جزئیات طرح موتور و مخلوط کردن هوا و سوخت تزریقی میتوان تا حدودی از میزان آلایندهها کاست. اما به رغم همه این اصلاحات ، میزان آلایندههای موجود در هوای بسیاری از شهرهای بزرگ ، فراتر از حد مجاز است.
گاز طبیعی که بیشتر ، از
متان تشکیل شده است، در مقایسه با
بنزین ، مونوکسید کربن و هیدروکربنهای زیان آور کمتری تولید میکند. علاوه بر آن ، با استفاده از یک مبدل واسطهای میتوان به میزان قابل ملاحظهای از انتشار هیدروکربن متان و آلودگیهای غیر متان (در مقایسه با موتورهای بنزینی) کاست.
پیامدهای منفی آلودگیهای ناشی از احتراق سوختهای سنگوارهای
بطور کلی مهمترین پیامدهای منفی آلودگیهای ناشی از احتراق سوختهای سنگوارهای را میتوان چنین خلاصه کرد:
بارانهای اسیدی
اکسیدهای نیتروژن دی اکسید گوگرد حاصل از سوزاندن سوختهای سنگوارهای هنگامی که با آب موجود در هوا ترکیب میشوند، به اسید تبدیل شده و به صورت
بارانهای اسیدی فرو میبارند. باران اسیدی موجب خوردگی نمای ساختمانها میشود، بر رشد گیاهان تأثیر منفی دارد، و با اسیدی کردن آب رودخانهها و دریاچه ها زندی آبزیان را به مخاطره میافکند.
اثرات منفی باران اسیدی بر آبهای دریاچهها و آبهای جاری بسیار گسترده است.
به عنوان مثال ، اکثر دریاچههای کشورهای اسکاندیناوی به حدی اسیدی هستند که برای زندیگ جانوران آبزی مناسب نمیباشند. باران اسیدی بر حیات انسانی نیز تأثیرات منفی فراوانی دارد و میزان مواد و فلزات سمی (مانند آلومینیم ، مس ، سرب و جیوه) وارد به بدن را از طریق آبهای آشامیدنی و مواد غذایی آلوده افزایش میدهد.
اثرات زیان آور گازهای سمی
دی اکسید کربن به عنوان یکی از عوامل اصلی آلودگی هوای شهرهای بزرگ شناخته شده است. این گاز با هموگلوبین خون ترکیب شده و کربوکسی هموگلوبین را که حالت ثبات دارد، تولید میکند. ترکیب مذکور با مختل ساختن جذب اکسیژن بوسیله هموگلوبین ، از رسیدن به بافتهای بدن جلوگیری میکند. تماس با دی اکسید کربن در غلظتهای بالا ، برای قلب و دستگاه مرکزی اعصاب زیان آور است.
مونوکسید کربن گازی است بی رنگ و بی بو که عمدتا بر اثر احتراق ناقص سوخت خودروها در هوا منتشر میشود. تنفس این گاز بویژه برای بیمارانی قلبی ، افراد مسن و زنان باردار خطرناک است. اکسید نیتروژن با غلظت بالا اگر تنفس شود، پس از مدتی موجب بیماریهای تنفسی میگردد.
افزایش دمای کره زمین
دی اکسید کربن موجود در جو میتواند میزان معینی از پرتوهای فروسرخ (گرمای) منتشر شده از سطح زمین را جذب کند. با افزایش مقدار دی اکسید کربن ، میزان جذب این پرتوها نیز افزایش می یابد. بنابراین بخشی از پرتوهای فروسرخ نمیتوانند از
جو زمین خارج شوند و در نتیجه جو به تدریج گرم میشود. این پدیده "
اثر گلخانهای" نام دارد.
افزایش قابل ملاحظه دمای کره زمین در سالهای اخیر ، دانشمندان را به شدت نگران کرده است. برای میلیونها سال اثر گلخانهای طبیعی زمین ، هوای آن را در دمای نسبتا پایداری نگاه داشته بود و به جانداران اجازه رشد و ادامه حیات میداد.
اما پس از انقلاب صنعتی به دلیل مصرف فزآینده سوختهای سنگوارهای و تخریب جنگلها ، تجمع گازهای گلخانهای به سرعت و بطور پیوسته ادامه یافته و جهان را با تغییرات آب و هوایی بسیار جدی و برگشت ناپذیری مواجه ساخته است. بر پایه مقدار مصرف جاری سوختهای سنگوارهای ، غلظت دی اکسید کربن تا شسصت سال دیگر تقریبا 2 برابر میشود.
برخی از پیمامدهای منفی اثر گلخانهای
- تغییر الگوی بارش باران در سراسر جهان و تاثیر آن در بازده فرآوردههای کشاورزی.
- نابودی بسیاری از گونههای گیاهی و جانوری
- تأثیر سوء بر سلامتی بشر.
- گسترش اقیانوسها ، بالا آمدن سطح آبها و از دست رفتن نواحی وسیعی از خشکیها.
- اختلالات وسیعی در ذخایر آبی.
- افزایش احتمالی در بسامد و شدت توفانهای شدید دریایی در مناطق گرمسیر و گرد باد در نواحی معتدل.
راه حلها
مهمترین راه حلهایی که برای پیشگیری و یا کاهش دگرگونیهای آب و هوایی و تخریب محیط زیست پیشنهاد شده است، عبارتند از:
صرفه جویی در مصرف انرژی
یکی از عوامل افزایش مصرف انرژی در کشورهای در حال توسعه ، مصرف غیر صحیح است. آمار نشان میدهد که در کشور ما مصرف انرژی از 199.7 میلیون بشکه معادل نفت خام در سال 1357 به 584 میلیون بشکه معادل نفت خام در سال 1374 افزایش یافته است. از کل مصرف نهایی انرژی در سال 1374، حدود سی درصد در بخشهای صنعت و کشاورزی و 60 درصد آن در بخش خانگی و تجاری و بخش حمل و نقل استفاده شده است. این در حالی است که در کشورهای توسعه یافته بیشترین سهم استفاده از انرژی متعلق به بخش صنعت یعنی بخش مولد است.
برای صرفه جویی در مصرف انرژی باید وسایل خانگی مصرف کننده به سیستمهای با بازدهی بالا تبدیل شوند، فن آوری قدیمی صنایع کشورهای در حال توسعه نوسازی یا جایگزین گردد، و سرانجام راه حلهایی مناسب برای بهینه سازی نمونههای اجتماعی مصرف انرژی (از لحاظ فرهنگی ، اقتصادی و غیره) بکار گرفته شود.
جایگزینی انرژی
از آنجا که مهمترین خسارت ناشی از مصرف سوختهای سنگوارهای ، تمرکز دی اکسید کربن در جو است، اولین گام برای جایگزینی منابع انرژی ، استفاده از سوختهای سنگوارهای با کربن کم بجای سوختهای با کربن بالاست. مثلا استفاده از گاز طبیعی بجای زغال سنگ ، بنزین و نفت ، انتشار دی اکسیدکربن و دی اکسد گوگرد را که از مهمترین عوامل آلودی هوا هستند، کاهش میدهد. اما در عین حال ممکن است در اثر توسعه کاربرد آن -ضمن کاهش قابل ملاحظه دی اکسیدکربن- انتشار متان افزایش یابد.
امروزه برخی از کشورهای جهان ، بویژه کشورهای فاقد سوختهای سنگوارهای ، از
انرژی هستهای بهره میگیرند. در حال حاضر ، انرژی هستهای 17 درصد نیروی برق جهان را تأمین میکند. گر چه انرژی هستهای مزایایی دارد، اما استفاده از آن مخاطراتی را نیز به هماره دارد. حوادثی که در نیروگاه "چرنوبیل" در اتحاد جماهیر شوروی سابق " ، اوکراین کنونی) و "تری مایل آیلند" آمریکا روی داد، موجب گردید عده زیادی کشته شوند و زمینهای وسیعی به مدت زیاد تحت تأثیر مواد فعال تابش زای هستهای (
رادیواکتیو) قرار گیرند. علاوه بر آن ،
زبالههای اتمی سالها فعال میمانند و باید در انبارهای خاص مورد حفاظت ویژه قرار گیرند.
افزایش بازده انرژی
در آغاز سده بیستم میلادی بازده تولید برق تنها 5 درصد بود. در حال حاضر ، متوسط جهانی بازده فرآیند تبدیل انرژی اولیه به انرژی ثانویه به حدود 74 درصد میرسد. اما متوسط جهانی بازده تبدیل انرژی ثانویه به انرژی مفید ، یعنی بازده مربوط به محدوده مصرف کنندگان ، از 46 درصد تجاوز نمیکند. بنابراین بازده کلی تبدیل انرژی به انرژی مفید تنها 34 درصد میباشد. بدیهی است که تلاش برای افزایش بازده ، موجب کاهش مصرف سوخت و انتشار آلایندهها میگردد.
بهره گیری از منابع انرژی تجدید پذیر
مهمترین مزایای استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر عبارتند از:
وجود ذخایر عظیم پایان ناپذیر ،
دسترسی آسان و
پاکیزگی. با توجه به این ویژگیها ، امروزه بسیاری از کشورهای جهان با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی خود و پیشرفت فن آوری در کاربرد انرژیهای تجدید پذیر ، از آنها استفاده میکنند.
انرژی خورشیدی ،
بادی ،
زیست توده ،
زمین - گرمایی ، هیدروژن ، امواج و
جزر و مد دریاها از جمله انرژیهای تجدید پذیری هستند که در جهان مورد توجه بسیار قرار گرفتهاند.
نتیجه گیری
ضرورتهای زیست محیطی و محدویت منابع سنگوارهای لزوم تغییر سیستم فعلی انرژی و جایگزینی سوختهای سنگوراهای را افزایش داده است. یک سیستم قابل قبول انرژی جایگزین باید مبتنی بر منابع انرژی تجدید پذیر باشد. امروزه برخی از انواع انرژیهای نو یا تجدید پذیر ، مانند انرژی باد ، حتی بدون در نظر گرفتن هزینه زیست محیطی سوختهای سنگوارهای ، قابل رقابت با منابع سنگوراهای است و به صورت تجاری عرضه می شوند. کشور ما با برخورداری از پتانسیل بسیار غنی در زمینه انرژیهای تجدید پذیر، موقعیت مناسبی برای عرضه اینگونه انرژیهای در اختیار دارد. شایسته است که با استفاده بهینه از این نعمتهای الهی ، در برنامه ریزی انرژی کشور جایگاه مناسبی برای انرژیهای نو در نظر گرفته شود.
مباحث مرتبط با عنوان
