گامی بزرگ برای کاهش گازهای گلخانهای
شهروندان:
سازمان بهداشت جهانی امسال با بررسی میزان گاز دی‌اکسیدکربن تولید شده از سوی صنایع و میزان سوخت فسیلی مصرف شده در کشورهای جهان، فهرستی از آلوده‌کننده‌ترین کشورهای جهان تهیه کرده که براساس آن، چین نخستین و ایران دهمین تولید‌کننده گازهای گلخانهای در دنیا هستند.
طبق این گزارش، ایران سالانه ۴۷۱ میلیون تن گاز دی‌اکسیدکربن تولید می‌کند و از مشکلات متعدد مرتبط با آلودگی هوا و آب رنج می‌برد. امریکا که همواره نخستین تولید‌کننده این گونه گازها بود توانسته جایگاه خود را به رتبه دوم تقلیل دهد.
گازهای گلخانهای شبیه به سقف گلخانه عمل می‌کنند و حرارت را در اتمسفر کره زمین به دام می‌اندازند. این فرآیند در دو مرحله رخ می‌دهد. نخست، گازهای گلخانهای به اشعه مرئی و فرابنفش نور خورشید اجازه می‌دهند آزادانه از اتمسفر سیاره زمین عبور کرده و به سطح زمین برسند. سپس هنگامی که نور خورشید به سطح زمین برخورد کرده و به عنوان انرژی فروسرخ یا گرما بازتابش به سمت اتمسفر می‌شود، گازهای گلخانهای این حرارت را جذب کرده و کره زمین را گرم می‌کنند.
دی‌اکسیدکربن اصلی‌ترین گاز گلخانهای اتمسفر است و در اواخر قرن بیستم دانشمندان دریافتند که سطوح دی‌اکسیدکربن رو به افزایش است. مصرف سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ و نفت از عوامل مؤثر در افزایش سطوح دی‌اکسیدکربن به شمار می‌رود.پس از صنایع که بزرگترین منبع انتشار گازهای گلخانهای هستند، کشاورزی و دامپروری هم در تولید دی‌اکسیدکربن مؤثرند. بزرگترین منبع انتشار گاز دی‌اکسیدکربن در بخش کشاورزی، زهکشی و کشت خاک‌های آلی، تالاب‌ها و مواردی است که مواد آلی بالایی دارند، چون زمانی که این مناطق برای کشت خشک می‌شوند، مواد آلی به سرعت در خاک تجزیه شده و گاز دی‌اکسیدکربن تولید می‌کنند.
تولید گازهای گلخانهای در بخش دامپروری هم از اهمیت بالایی برخوردار است و بیشترین میزان تولید گازهای گلخانهای از منبع کود فضولات دامی به آسیا، آفریقا و امریکای جنوبی مربوط می‌شود.
کاهش انتشار گازهای گلخانهای به معنای نجات دادن زمین است و حالا یک دانشجوی ایرانی در حال اجرای طرحی در پالایشگاه شهید تندگویان تهران است که اعتقاد دارد مصرف انرژی را کاهش می‌دهد و در نتیجه تولید گازهای گلخانهای را کم می‌کند.
با توجه به محدودیت منابع انرژی تجدید ناپذیر، یافتن ساختار بهینه برای سیستم‌های انرژی‌بر در زمان حاضر بشدت مد نظر قرار گرفته، به گونه‌ای که طی چند دهه گذشته یافته‌های گوناگونی برای هدفگذاری و بهینه‌سازی این سیستم‌ها پیشنهاد شده است؛ اما از آنجا که هدف نهایی از بهینه‌سازی سیستم‌های مذکور، دست یافتن به یک طرح بهینه قابل اجرا و عملی است، ضرورت دارد که پارامترهای ترمودینامیکی و اقتصادی به صورت همزمان مورد بررسی و بهینه‌سازی قرار گیرند.
در پژوهش این محقق ایرانی، هدفگذاری و بهینه‌سازی شبکه بخار یک واحد فرایندی هنگام ترکیب با سیستم‌های مختلف تولید آب شیرین به عنوان یک سیستم تولید همزمان توان، حرارت و آب شیرین انجام شده است و اگر این طرح با موفقیت به اجرا برسد می‌تواند گام مهمی در جهت اهداف سازمان محیط‌زیست کشور باشد.
پیگیری طرح کاهش گازهای گلخانهای از سوی شورای شهر
تیرماه امسال شورای اسلامی شهر تهران یک فوریت طرحی را به تصویب رساند که در صورت نهایی شدن آن، مدیریت شهری تهران به صورت داوطلبانه در جهت بهبود وضعیت محیط زیست و کاهش گرمایش و گازهای گلخانهای بر اساس برنامه عمل «کاهش پیشگیری آسیب‌پذیری و سازگاری با تغییرات آب و هوا» گام بر خواهد داشت.
۷ ماه پس از اعلام این خبر، معصومه ابتکار رئیس سازمان حفاظت محیط زیست، اول بهمن ماه در سی و نهمین جلسه علنی شورای شهر تهران حضور یافت و از شورا خواست طرح کاهش گازهای گلخانهای را مجدد پیگیری کند.
وی خطاب به اعضای شورای شهر تهران گفت: تقاضا دارم آن طرحی که شورای شهر تهران درباره کاهش گازهای گلخانهای مصوب کرده بود تا شهرداری تهران به صورت داوطلبانه برنامه‌های خود را در این خصوص ارائه کند، در شورای چهارم دنبال شود. بویژه که اقتصاد سبز یکی از سیاست‌‌های کلیدی است و باید در عالی‌ترین سطح در کشورها دنبال شود. ابتکار پیش از این گفته بود که میزان تولید گازهای گلخانهای در کشور وضعیت مناسبی ندارد.
به گفته وی ظرف چند سال اخیر بین پنج دهم تا یک درجه افزایش درجه حرارت در نقاط مختلف کشور گزارش شده که در تبخیر منابع آب سطحی اثر بخش بوده و اثرات منفی روی تالاب‌ها داشته است.
شیوه‌ای جدید برای تولید آب شیرین
هومن قلمی، کارشناس ارشد مهندسی سیستم‌های انرژی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران پروژه‌ای تحت عنوان هدفگذاری تولید همزمان توان، حرارت و آب شیرین در شبکه بخار فرآیند به کمک روش سایت جامع مطرح کرده که یکی از مزیت‌های اجرای آن، کاهش انتشار گازهای گلخانهای است.
وی که این طرح را به عنوان پایان‌نامه دانشگاهی خود در دوره کارشناسی ارشد ارائه داده، اظهار می‌کند: هدف از مطرح کردن این پروژه، بهینه‌سازی انرژی و بالا بردن راندمان انرژی در واحدهای صنعتی و فرآیندی مانند پالایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها و هر صنعت انرژی‌بر است. با اجرای این طرح دو مشکل عمده در فعالیت‌های صنعتی کشور حل می‌شود که یکی رفع کمبود آب شیرین و دیگری بهبود راندمان واحدهای فرآیندی مانند پالایشگاه‌هاست؛ همچنین از نظر زیست محیطی هم موجب کاهش انتشار گازهای گلخانهای می‌شود.
قلمی توضیح می‌دهد: تولید آب شیرین خیلی انرژی‌بر است بنابراین در این طرح سیستم‌های تولید آب‌شیرین‌کن با واحدهای فرآیندی ترکیب می‌شود و آب‌شیرین به شکل مجزا تولید نمی‌شود. یکی از واحدهای فرآیندی، شبکه‌های بخار است که در پالایشگاه‌ها استفاده می‌شود، وظیفه این شبکه‌ها، تولید بخار با فشار و دمای بالاست؛ اما فشار این بخار با عبور از توربین‌ها کم می‌شود، با این بخار تولید توان یا الکتریسیته انجام می‌شود و در مرحله بعد، بخار سرد شده و به سیستم برمی‌گردد.
وی با اشاره به این‌که شبکه بخار متشکل از چند بویلر (اصطلاحاً دیگ آب) است، می‌گوید: وظیفه بویلر این است که آب مایع را با فشار و دمای بالا تحویل دهد و خروجی آن بخار مافوق گرم با دمای ۵۳۰ درجه و فشار ۱۱۰ بار است. وقتی خروجی بویلر وارد توربین‌های بخار می‌شود، چرخش توربین موجب تولید الکتریسیته و توان می‌شود. هنگامی که بخار از توربین عبور می‌کند، فشار آن کم می‌شود و مقداری از این بخار به مصارف صنعتی پالایشگاهی رسیده یا وارد برج‌های خنک‌کن می‌شود. بنابراین باید حرارت آن گرفته تا به مایع تبدیل شود؛ اما با اجرای این طرح، بخش‌های اتلافی گاز که در حالت عادی به محیط یا برج خنک‌کن منتقل می‌شود، وارد آب‌شیرین‌کن خواهد شد.
وی می‌افزاید: بخار خروجی از توربین اتلافی است و چون دما و فشار آن پایین است، دیگر بخار مفیدی نیست و از آن استفاده نمی‌شود، این بخار را سرد می‌کنند که مایع شود اما در سیستم طراحی شده آب‌شیرین‌کن با شبکه‌های بخار ترکیب می‌شود و به جای این‌که بخار خروجی میعان شود، دمای بخار را کم و سپس بخار را وارد سیستم تولید آب‌شیرین‌کن می‌کنیم. بنابراین دیگر نیازی نیست که سیکل مستقل آب‌شیرین‌کن در پالایشگاه داشته باشیم.
به گفته قلمی، با اجرای این طرح، علاوه بر صرفه‌جویی در انرژی می‌توان آب شرب مورد نیاز پتروشیمی‌ها، پالایشگاه‌ها و حتی آب شرب مورد نیاز مردم منطقه را هم تأمین کرد. تولید آب شیرین با این روش موجب کاهش مصرف انرژی می‌شود.
دستیابی به بهترین عملکرد
قلمی با اشاره به این‌که در زمینه طرحی که ارائه داده ۳ مقاله ISI منتشر شده و در چند کنفرانس بین‌المللی هم مطرح شده، اظهار می‌کند: کنگره بین‌المللی مهندسی مکانیک، امریکا (ASME)، کنفرانس بین‌المللی بهینه‌سازی، شبیه‌سازی و اثرات زیست‌محیطی در سیستم‌های انرژی ایتالیا، کنفرانس بین‌المللی یکپارچه‌سازی، مدلسازی و بهینه‌سازی فرآیند در جهت کاهش انرژی و آلودگی جمهوری چک و کنفرانس بین‌المللی فرآیندهای گازی قطر از جمله این کنفرانس‌ها است.
وی با بیان این‌که تمرکز پالایشگاه‌ها در جنوب کشور است و سه نوع آب‌شیرین‌کن در این واحدها مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌گوید: آب‌شیرین‌کن اسمزی معکوس RO، MED و MSF انواع آب‌شیرین‌کن هستند که هر سه بررسی شده تا بهترین نمونه آب‌شیرین‌کن با بهترین بازده در این طرح قرار گیرد. تحقیقات انجام شده نشان داد که آب‌شیرین‌کن‌ها در شرایط مختلف عملکرد متفاوتی دارند و گاهی نسبت به نمونه‌های دیگر بهتر عمل می‌کنند. در برخی مواقع هم لازم است که آب‌شیرین‌کن‌ها با هم ترکیب شوند. در نتیجه می‌توان گفت که بازده آن‌ها تابع شرایط مختلف است.
قلمی که اکنون دوره خدمت سربازی خود را در پالایشگاه شهید تندگویان تهران می‌گذارند تا این طرح را در طول ۲ سال در آن پیاده کند، می‌گوید: از اول اردیبهشت ماه امسال مکاتباتی با مسئولان این واحد داشتیم و جلساتی هم با کارگروه انرژی پالایشگاه برگزار شد که از این طرح استقبال کردند؛ اما مسأله این است که طرح در روند اداری دچار مشکل شده است.
وی طرح‌های بهینه‌سازی را به سه دسته بدون هزینه، کم هزینه و با هزینه زیاد تقسیم کرده و می‌افزاید: این طرح جزو طرح‌های بهینه‌سازی کم هزینه است ولی اگر اجرا شود، با کاهش مصرف انرژی می‌تواند در هزینه‌ها هم صرفه‌جویی داشته باشد. کل این سیستم بهینه‌سازی شده و بهترین سیکل و چیدمان به دست آمده تا بهترین عملکرد و بازده را داشته باشیم.
قلمی در خصوص تأثیر اجرای این طرح بر کاهش انتشار گازهای گلخانهای، اظهار می‌کند: وقتی شبکه بخار را به صورت کلی و بهینه‌سازی شده در نظر بگیریم، اجرای این طرح منجر به کاهش مصرف سوخت در واحد صنعتی می‌شود که دو مزیت دارد و علاوه بر کاهش هزینه‌ها، انتشار گازهای گلخانهای ناشی از مصرف سوخت در واحدهای صنعتی هم کم خواهد شد.
مریم فرهمند
ایران
