جایگزین‌های جدید بنزین می‌آیند

تا چند سال پیش، کمتر کسی می‌توانست تصور کند استفاده از بافت‌های چربی زائد دام و طیور، یا دانه‌های روغنی کشت‌شده در مزارع، به منشاء تولید یکی از پربحث‌ترین منابع انرژی تبدیل شود. اما امروزه با گسترش تولید «سوخت‌های زیستی»1، این تصور چندان دور از واقعیت به نظر نمی‌رسد. هر چند این سوخت‌ها هنوز سهم زیادی از سبد انرژی جهانی را به خود اختصاص نمی‌دهند، اما روند روبه ‌رشد استفاده از این سوخت‌ها، امکان کاهش آلودگی و احتمالاً مهم‌تر از همه قابلیت استفاده از این سوخت‌ها در خودروهای فعلی بدون لزوم انجام تغییرات فراوان، موجب شده است سوخت‌های زیستی، امید به یافتن جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی متداول را بیش از گذاشته افزایش دهد. با این وجود نگرانی در مورد تاثیر سوخت‌های زیستی بر امنیت غذایی، کاهش عرضه و افزایش قیمت مواد غذایی، آینده گسترش این سوخت‌ها را تا حدودی در ابهام فرو برده است.

از روغن آفتابگردان تا چربی حیوان

سوخت‌های زیستی که تحت عنوان کلی انرژی‌های تجدیدپذیر2 طبقه‌بندی می‌شوند، از منشاء گیاهی و حیوانی (و نه فسیلی) برخوردارند. عمده این سوخت‌ها را بیوالکل (عمدتاً به شکل بیواتانول) و بیودیزل تشکیل می‌دهد. آغاز استفاده از الکل به عنوان سوخت، به قرن 19 میلادی بازمی‌گردد. استفاده از سوخت‌های زیستی تا دهه 1940 میلادی رو به گسترش بود که از این زمان به دلیل ارزانی نسبی سوخت‌های فسیلی، این روند متوقف شد. در دهه 1970 میلادی و به ویژه با افزایش قیمت نفت، تولید تجاری اتانول از نیشکر در برزیل و سپس از ذرت در آمریکا گسترش یافت. رشد تولید سوخت‌های زیستی در ابتدای قرن جاری نیز چشمگیر بوده است. بر اساس گزارش جدید بریتیش پترولیوم3، تولید این سوخت‌ها در 10 سال اخیر، پنج برابر شده است که رشد کم‌نظیری به شمار می‌رود.

الکل (بیواتانول)‌: الکل و به‌طور خاص بیواتانول، عمده‌ترین سوخت زیستی مورد استفاده در جهان به شمار می‌رود. بیواتانول، از چوب، نیشکر، چغندر، ملاس، سیب‌زمینی و حبوبات تولید می‌شود و بر این اساس، می‌تواند منشاء قندی، نشاسته‌ای یا سلولزی داشته باشد. تنها بخش اندکی از الکل مورد مصرف در جهان، منشاء غیرگیاهی (پتروشیمیایی) دارد. افزودن مقداری بیواتانول می‌تواند موجب بهتر سوختن بنزین شود. گفته می‌شود برای استفاده در وسایل نقلیه متداول، تا 15 درصد حجمی بیواتانول می‌توان به کار برد. بیواتانول سوخت پاک‌تری نسبت به بنزین به شمار می‌رود. استفاده از بیواتانول به عنوان سوخت، از دهه‌ها قبل و به ویژه بعد از بحران‌های نفتی دهه 1970، صورت گرفته است و هم‌اکنون برزیل به عنوان قطب استفاده از الکل به عنوان سوخت ماشین مطرح است و آمریکا و تا حد کمتری اتحادیه اروپا نیز از بیواتانول استفاده می‌کنند.

بیودیزل: این سوخت زیستی، ترکیبی مشابه سوخت دیزل متداول دارد و منشاء اصلی آن، چربی حیوانات، روغن سبزیجات، کتان، آفتابگردان و به‌طور کلی دانه‌های روغنی است. بیودیزل نیز همچون بیواتانول، همراه با دیزل عرضه می‌شود، هر چند بسیاری از خودروها امکان استفاده از بیودیزل خالص را نیز دارند. استفاده از بیودیزل، صدمات کمتری را به محیط زیست وارد می‌کند چرا که بیودیزل آلاینده‌هایی همچون ذرات معلق، منوکسید کربن و دی‌اکسید گوگرد را کمتر از دیزل معمولی تولید می‌کند. همچنین بیودیزل هنگام سوختن، بوی نامطبوع کمتری نسبت به دیزل معمولی دارد. مرکز اصلی استفاده از بیودیزل، اتحادیه اروپاست و در مرتبه بعدی آمریکا، برزیل و آرژانتین است.

سهم ناچیز، ولی رو به افزایش

سوخت‌های زیستی، هم‌اکنون سهم زیادی از تولید انرژی جهان را به خود اختصاص نمی‌دهند. بر اساس گزارش بریتیش پترولیوم، مجموع مصرف انرژی جهان در سال 2012 بیش از 12 میلیارد و 476 میلیون تن معادل نفت خام بوده است. از این میزان، تنها 237 میلیون تن معادل نفت خام از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر تامین شده است، یعنی کمتر از دو درصد. در این میان، سهم سوخت‌های زیستی حدود 60 میلیون تن معادل نفت خام بوده است، یعنی حدود 4/0 درصد. با این تفاسیر ممکن است به نظر رسد سوخت‌های زیستی اهمیت چندانی در تامین انرژی جهان ندارند.

اما رشد روزافزون تولید انرژی از این سوخت‌ها، اهمیت آنها را بیش از سهم فعلی‌شان در سبد انرژی جهانی نشان می‌دهد. بر اساس پیش‌بینی اداره اطلاعات انرژی آمریکا، در سال 2035 سوخت‌های زیستی رتبه دوم تولید در میان انواع انرژی‌های نامتعارف با حالت مایع4 را خواهند داشت. نقش اصلی سوخت‌های زیستی، در تامین انرژی بخش حمل ‌و نقل است. بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی5، در سال 2050 معادل 27 درصد از سوخت مورد استفاده در بخش حمل‌ونقل، توسط سوخت‌های زیستی تامین خواهد شد. این میزان استفاده از سوخت‌های زیستی، از انتشار سالانه 1/2 گیگاتن دی‌اکسید کربن جلوگیری خواهد کرد. سوخت‌های زیستی، هم‌اکنون در بخش حمل‌ونقل بسیاری از کشورهای جهان در آمریکای شمالی، آمریکای لاتین، آسیا و اتحادیه اروپا مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیش از 50 کشور جهان اهداف و تعهدات قانونی برای افزایش مصرف سوخت‌های زیستی در دست اقدام دارند. برای مثال، آمریکا به منظور استقلال در بخش انرژی تولید 36 میلیون گالن سوخت زیستی در سال 2022 را متعهد شده است. اتحادیه اروپا نیز متعهد شده است تا سال 2020، معادل 10 درصد از بازار سوخت‌های مایع به سوخت‌های زیستی اختصاص یابد. مشابه این برنامه‌ها در بسیاری از کشورهای توسعه‌یافته و در حال توسعه در دست اقدام است.

بر اساس آمارهای اداره اطلاعات انرژی آمریکا، متوسط تولید روزانه سوخت‌های زیستی در جهان در سال 2011، حدود یک میلیون و 897 هزار بشکه در روز بوده است. پیش‌بینی می‌شود این رقم در سال 2035 به 7/4 میلیون بشکه برسد که دومین رتبه در میان انواع سوخت‌های مایع غیرمتعارف خواهد بود. ایالات متحده با تولید 2/2 میلیون بشکه در روز، برزیل با تولید 7/1 میلیون و چین با تولید 3/0 میلیون عمده‌ترین تولیدکنندگان سوخت‌های زیستی خواهند بود.

مزایا و معایب

شاید بتوان گفت اصلی‌ترین محرک برای افزایش استفاده از سوخت‌های زیستی، آلایندگی کمتر این سوخت‌ها نسبت به سوخت‌های فسیلی متداول است. کاهش آلودگی به کاهش بیماری‌های عمومی (بهبود سلامت عمومی و کاهش هزینه‌های درمانی) و نیز کاهش اثر گازهای گلخانه‌ای می‌انجامد. افزایش قیمت سوخت‌های فسیلی متعارف در دهه اخیر نیز عامل موثر دیگری بر افزایش تولید سوخت‌های زیستی بوده است. افزایش قیمت نفت به عنوان یک سوخت متعارف، تقاضا برای سوخت‌های جایگزین همچون نفت فشرده، شیل گاز و نیز سوخت‌های زیستی را افزایش داده و تولید آنها را اقتصادی‌تر از گذشته کرده است. اهمیت این مساله در روند تولید سوخت‌های زیستی در کشورهای عضو اوپک و غیرعضو اوپک به روشنی مشخص است. چنان‌ که در کشورهای عضو اوپک که دسترسی آسان و ارزانی به منابع متعارف انرژی دارند، تولید سوخت‌های زیستی تقریباً صفر است و هیچ چشم‌اندازی نیز از تولید گسترده و تجاری سوخت‌های زیستی در این کشورها وجود ندارد. اما در کشورهای غیراوپک و به‌طور خاص کشورهای توسعه‌یافته صنعتی، این مساله کاملاً متفاوت است و تقریباً تمام تولید روزانه سوخت‌های زیستی در این کشورها صورت می‌گیرد.

با وجود فواید متعددی که برای سوخت‌های زیستی ذکر می‌شود، مشکلات پیش روی تولید سوخت‌های زیستی، گسترش استفاده از آن را با مخاطراتی مواجه کرده است. یکی از اصلی‌ترین این مشکلات، تاثیر سوخت‌های زیستی بر امنیت غذایی است. به عنوان مثال، ذرت و نیشکر دو گیاه اصلی هستند که برای تولید الکل سوختی به کار می‌روند. بر اساس گزارش چشم‌انداز کشاورزی 2012 فائو، هم‌اکنون 65 درصد تولید محصولات گیاهی اتحادیه اروپا، 50 درصد تولید نیشکر برزیل و 40 درصد تولید ذرت آمریکا، به منظور تولید سوخت‌های زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از زمین‌های کشاورزی برای تولید گیاهان با هدف تبدیل به سوخت‌های زیستی، موجب کمبود نسبی و گرانی مواد غذایی در برخی مناطق شده است و اعتراضات زیادی از سوی برخی سازمان‌ها، فعالان اجتماعی و شرکت‌ها به وجود آورده است. هر چند اختصاص زمین به تولید سوخت، موجب شده است مشاغلی نیز ایجاد شود، اما در مقابل کاهش سطح زیر کشت زمین با هدف تامین مواد غذایی نیز به گرانی مواد غذایی دامن زده است. مدیرعامل نستله سال گذشته اعلام کرد بخش زیادی از افزایش قیمت مواد غذایی ناشی از اختصاص زمین‌های کشاورزی به تولید سوخت‌های زیستی است. افزایش تقاضا برای زمین به منظور تولید سوخت، موجب شده است مناطق اغلب فقیرنشینی که زمین‌های خود را برای تولید محصولات غذایی به کار می‌بردند، با مشکل کاهش اختصاص زمین به تولید غذا و افزایش قیمت مواد غذایی مواجه شوند. همزمان، نگرانی‌هایی نیز پیرامون تخریب جنگل‌ها به منظور کاشت گیاهان با هدف افزایش تولید سوخت‌های زیستی وجود دارد. افزایش نامتوازن سطح زیر کشت محصولات کشاورزی، خطر فرسایش خاک و کمبود آب را نیز به همراه دارد.

از سوی دیگر صرفه اقتصادی استفاده از سوخت‌های زیستی نیز محل تردید است. بر اساس برخی برآوردها، هزینه‌های صورت‌گرفته برای گسترش تولید سوخت‌های زیستی، در صورت صرف شدن برای بهبود کارایی سوخت‌های فسیلی متداول، در عمل نتیجه بهتری خواهند داشت. ضمن آنکه به لحاظ زیست‌محیطی نیز هر چند سوخت‌های زیستی در کاهش تولید بسیاری از آلاینده‌ها موثر عمل می‌کنند، ولی تولید آلاینده‌هایی که معمولاً به‌طور مداوم اندازه‌گیری نمی‌شوند یا آلاینده‌هایی که شناخت کافی از آنها وجود ندارد نیز کماکان محتمل است. به همین دلیل، برخی کشورها در تعهدات و برنامه‌های خود برای افزایش سهم سوخت‌های زیستی تجدید نظر کرده‌اند.

آمریکا، پیشتاز سوخت‌های زیستی

سوخت‌های زیستی به صورت بسیار گسترده در آمریکا مورد استفاده قرار می‌گیرند. هم‌اکنون تقریباً تمامی بنزین مورد استفاده در خودروهای آمریکایی، تا حدود 10 درصد الکل دارند. در برخی پمپ‌بنزین‌ها نیز بنزین با 85 درصد اتانول به فروش می‌رسد که البته برای استفاده در هر وسیله نقلیه‌ای مناسب نیست. بیودیزل نیز در درصدهای حجمی مختلف تا 20 درصد همراه دیزل معمولی به‌کار می‌رود و البته به صورت خالص نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.

بر اساس گزارش بریتیش پترولیوم، در سال 2012 بیش از 45 درصد سوخت‌های زیستی جهان در آمریکا تولید شده است. تولید سوخت‌های زیستی در آمریکا طی 10 سال گذشته، بیش از 9 برابر شده است و این کشور هم‌اکنون سالانه بیش از 27 میلیون تن معادل نفت خام، سوخت زیستی تولید می‌کند. همانند دیگر کشورها، بخش اعظم سوخت‌های زیستی آمریکا را نیز الکل و بیودیزل تشکیل می‌دهد. در سال گذشته، بیش از 316 میلیون بشکه اتانول سوختی در این کشور تولید شد که بیش از شش برابر تولید این کشور در سال 2002 به شمار می‌رود. همچنین 23 میلیون بشکه بیودیزل نیز تولید شد که بیش از 92 برابر مقدار سال 2002 است. بر اساس پیش‌بینی اداره اطلاعات انرژی آمریکا، در سال 2040، دو درصد از مصرف انرژی آمریکا از محل سوخت‌های زیستی تامین خواهد شد. در این سال، حدود یک درصد از تقاضای انرژی در بخش حمل‌ونقل آمریکا به تنهایی توسط E85 (سوخت با 85 درصد الکل و 15 درصد بنزین) تامین خواهد شد. ایالات متحده بیش از 40 درصد زمین‌های کشاورزی خود را به تولید سوخت‌های زیستی اختصاص داده است که البته این مساله با انتقاداتی در زمینه کمبود عرضه و افزایش قیمت محصولات غذایی مواجه بوده است.

ایران و تولید سوخت‌های زیستی

با وجود آنکه اغلب انرژی کشور از طریق سوخت‌های فسیلی تامین می‌شود، به دلیل مسائل زیست‌محیطی در سال‌های اخیر پروژه‌ها و پژوهش‌های متعددی در زمینه سوخت‌های زیستی صورت گرفته است. همزمان با این مساله، در اواخر سال گذشته کارخانه تولید بیودیزل در اصفهان افتتاح شد که ظرفیت تولید 120 هزار تن سوخت بیودیزل در سال را دارد. سوخت‌های این کارخانه در انواع 10، 20 و 100 درصد بیودیزل تولید می‌شوند. گذشته از تولید بیودیزل، استفاده از بنزین با درصدی الکل نیز به عنوان یک راه‌حل برای بهسوزی بنزین و کاهش آلودگی هوا مطرح شده است. سال گذشته، از تولید بنزین با 35 درصد متانول در مقیاس آزمایشگاهی رونمایی شد. در آن زمان قرار بر این بود که روزانه شش تا هفت میلیون لیتر بنزین با 35 درصد متانول تولید شود. این طرح متوقف ماند و طرح‌های دیگری مبنی بر تولید بنزین با پنج درصد حجمی متانول یا اتانول هم‌اکنون در حال طی مراحل آزمایشگاهی و دیگر بررسی‌ها هستند. افزودن متانول با درصدهای حجمی بالا به بنزین، با مخالفت‌هایی از سوی برخی کارشناسان مواجه شده است. آنها معتقدند این حجم از الکل، موجب ایجاد مشکل در خودروهای معمولی خواهد شد ضمن آنکه به لحاظ آلودگی و مسائل بهداشتی نیز پیامدهایی را به همراه خواهد داشت. با این وجود، اغلب بر سر افزودن حجم اندکی اتانول به بنزین معمولی و تاثیر آن در افزایش عدد اکتان و کاهش آلودگی هوا توافق وجود دارد و به نظر می‌رسد در آینده نزدیک، به‌طور گسترده از بنزین با درصد حجمی اندکی الکل استفاده شود.

پی‌نوشت‌ها:

1-Biofuel

2-Renewable Energy

3-BP Statistical Review of World Energy, June 2013

4 - شامل سوخت زیستی، شن نفتی/بیتومن، نفت فوق سنگین، زغال سنگ مایع، GTL و نفت شیل

5- International Energy Agency Technology Roadmap: Biofuels for Transport