X
تبلیغات
فیزیک - انرژی بیومس
تاريخ : سه شنبه بیست و چهارم اسفند 1389 | نویسنده : مهدی حسینی
یكی از عمده‌ترین موارد كاربرد بیومس میكروبی، استفاده از آن‌ها به عنوان غذا و افزودنی‌های غذایی است. ارزش بازار جهانی طعم دهنده‌های غذایی در سال ۲۰۰۰ حدود ۱/۱ میلیارد دلار بوده است. اهمیت اقتصادی بیومس میكروبی تا به حدی است كه محققان كشور كوبا با استفاده از ضایعات نیشكر و تكنولوژی تخمیر، اقدام به تهیه و تولید پروتئین‌های تك یاخته (SCP) نموده‌اند تا كشور را از واردات خوراك دام و سویا بی‌نیاز نمایند.
لازم به ذكر است كه در حال حاضر، واردات خوارك دام و طیور و مكمل‌های آن به كشور بیش از یك میلیارد دلار در سال است؛ از طرفی تولید پروتئین تك یاخته یكی از راهكارهای بیوتكنولوژی برای رفع این مشكل در كشور است، ضمن اینكه مواد خام اصلی برای تولید SCP، ضایعات كشاورزی، متانول،‌ نفت و گاز است كه در همهٔ این موارد، كشور از مزیت بسیار مناسبی برخوردار است . متأسفانه تولید SCP در كشور تاكنون از مرحلهٔ تحقیقات فراتر نرفته است، علیرغم این كه سابقهٔ شروع تحقیقات در این زمینه به پیش از انقلاب و دههٔ ۱۳۵۰ برمی‌گردد.
۲ـ صنایع تخمیری بیوتكنولوژی
صنایع تخمیری كه طیف وسیعی از حوزه‌های مرتبط با میكروارگانیسم‌ها و بیوتكنولوژی را دربرمی‌گیرند از قدیمی‌ترین شاخه‌های فناوری زیستی به شمار می‌آیند. الكل‌ها، آنتی‌بیوتیك‌ها، اسیدهای آلی، آنزیم‌ها و بسیاری از تركیبات مورد استفاده در صنایع غذایی، دارویی و غیره بخشی از محصولات با ارزش تولید شده در این صنعت را تشكیل می‌دهند. آنزیم‌هایی نظیر پروتئازها، آمیلازها، لیپازها، سلولازها و غیره كه مصرف بسیار زیادی در صنایع مختلف دارند از جمله مهم‌ترین تولیدات بیوتكنولوژی صنعتی به شمار می‌روند.●اهمیت اقتصادی
آنزیم‌ها كه در واقع كاتالیست‌های زیستی به دست آمده از باكتری‌ها و قارچ‌های گوناگون هستند، سالانه به میزان زیادی تولید شده و بازار بسیار بزرگی از محصولات بیوتكنولوژیك را به خود اختصاص می‌دهند.در چند سال اخیر، ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی میكروبی كه بخش عمدهٔ آن ( بیش از ۵۰ درصد) توسط شركت دانماركی Novo Nordisk A/S تولید و عرضه می‌شود،‌ سالیانه به بیش از ۸/۱ میلیارد دلار رسیده است.پیش‌بینی می‌شود میزان فروش آنزیم‌های صنعتی تا سال ۲۰۰۸ به ۳ میلیارد دلار بالاغ گردد. هم‌چنین ارزش بازار جهانی آنزیم‌های دارویی، سالانه به بیش از ۳/۲ میلیارد دلار بالغ می‌شود. جدول۱- ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی در سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۲ ( میلیون دلار(تولید ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی و بیوپلیمرها از دیگر عرصه‌های سودآور بیوتكنولوژی صنعتی است. آمارها نشان می‌دهد در سال ۱۹۹۶ ارزش اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و بیوپلیمرهای تولیدی دنیا به ترتیب ۴/۲، ۲ و ۵/۰ میلیارد دلار بوده است .تولید اغلب آنتی بیوتیك‌ها نیز با استفاده از روش‌های تخمیری و بیوتكنولوژیك صورت می‌گیرد كه به سبب كاربرد بسیار گسترده در درمان عفونت‌ها، از اهمیت و ارزش اقتصادی بالایی برخوردار هستند.در حال حاضر بیش از ۱۶۰ آنتی‌بیوتیك مختلف توسط صنایع تخمیری بیوتكنولوژی در جهان ساخته می‌شوند كه ارزش كل بازار جهانی آن‌ها بیش از ۲۳ میلیارد دلار تخمین زده شده است.خاطر نشان می‌شود كه تولید اغلب این آنتی‌بیوتیك‌ها نیاز به دانش فنی پیچیده‌ای همچون تولید واكسن‌ها و داروهای نوتركیب ندارد و سال‌هاست كه در اقصی‌نقاط جهان تولید می‌شوند.در سال ۲۰۰۲ درآمد آمریكا از تولید و فروش آنتی بیوتیك‌ها به بیش از ۹۷/۷ میلیارد دلار رسیده است كه در میان محصولات حاصل از بیوتكنولوژی جایگاه مهمی را به خود اختصاص می‌دهد.
۳ـ بیوتكنولوژی غذایی
به لحاظ تعریف، بیوتكنولوژی غذایی عبارت است از: استفاده از سلول‌های زنده یا بخشی از آن‌ها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی مورد استفاده در صنایع غذایی. برای مثال، به‌كارگیری مستقیم تودهٔ سلولی میكروارگانیسم‌ها به عنوان پروتئین تك یاخته، استفاده از میكروب‌ها در تولید محصولات غذایی تخمیری نظیر ماست و پنیر و محصولات گوشتی تخمیر شده، پرورش قارچ‌های خوراكی، تولید سس‌های متنوع، طعم‌دهنده‌ها، شیرین‌كننده‌ها و افزودنی‌های خواركی، آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی، ویتامین‌ها و اسیدهای آمینه و آلی تنها گوشه‌ای از كاربردهای بسیار متنوع بیوتكنولوژی در صنایع غذایی هستند. استفاده از باكتری‌های مفید ( پروبیوتیك) كه به منظور درمان یا مقابله با بیماری‌های روده‌ای، اصلاح جمعیت میكروبی بدن و تولید ویتامین‌ها، به برخی از مواد غذایی مانند ماست و دیگر فرآورده‌های لبنی افزوده می‌شوند، نیز از حوزه‌های بسیار جذاب بیوتكنولوژی مواد غذایی محسوب می‌شوند.
●اهمیت اقتصادی
بازار جهانی صنایع مربتط با بیوتكنولوژی غذایی به دلیل گستردگی و تنوع بسیار زیاد آن، ارقام قابل توجهی را نشان می‌دهد. به عنوان مثال در سال ۲۰۰۳، ارزش بازار جهانی امولسیون‌كننده‌های غذایی بیش از یك میلیارد دلار بوده است كه در این بین لیسیتین ( پرمصرف‌ترین امولسیفایر غذایی) كه یكی از فرآورده‌های مهم بیوتكنولوژیك مورد استفاده در صنایع غذایی به شمار می‌رود، به تنهایی رقمی بیش از ۲۵۰ میلیون دلار را به خود اختصاص داده است.جالب است بدانیم كه در حال حاضر، با استفاده از میكروارگانیسم‌ها و روش‌های بیوتكنولوژی، سالانه بیش از ۲۷۰۰۰۰ تن اسید سیتریك به ارزش حدود ۴/۱ میلیارد دلار در جهان تولید می‌شود كه بخش اعظم آن در صنایع غذایی به مصرف می‌رسد.در سال ۱۳۸۱ میزان واردات اسید سیتریك به كشور بیش از ۵/۶ هزار تن بوده است. همچنین بازار جهانی پروبیوتیك‌های مورد استفاده در صنایع تولید مواد و افزودنی‌های غذایی، ماست و فرمولاسیون‌های دارویی، از ارزش بسیار بالایی برخوردار است. برای مثال، میزان فروش سالیانه ماست‌های حاوی پروبیوتیك در جهان، رقمی حدود ۱۰ میلیارد دلار به خود اختصاص می‌دهد. آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی انسان و دام، بیشترین سهم را از بازار آنزیم‌های صنعتی به خود اختصاص داده‌اند.در حال حاضر، تنها در اتحادیه اروپا ارزش محصولات تولیدی در زمینه بیوتكنولوژی غذایی ( محصولات غذایی تخمیری، اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و غیره ) بیش از ۲۵ میلیارد دلار برآورد شده است.


۴ـ بیوتكنولوژی دریایی
بیوتكنولوژی دریایی یكی از حوزه‌های در حال رشد و بكر این فناوری است كه به كمك آن، از جانداران دریایی مانند ماهی، جلبك و یا باكتری‌ها به طور مستقیم و غیرمستقیم برای تولید فرآورده‌های ارزشمند بیولوژیك استفاده می‌شود.
با توجه به پتانسیل بالای مناطق دریایی و تنوع عظیم موجودات آبزی، تاكنون محصولات فراوانی از آن‌ها استحصال شده است كه از آن جمله می‌توان به مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولكولی بیولوژیك, كیت‌های تشخیصی، آفت‌كش‌های زیستی، بیوماس جهت تولید انرژی و غیره اشاره كرد. از جمله ویژگی‌های محصولات و فرآورده‌های دریایی، وجود تركیبات هالوژنه در آن‌ها است، كه غالباً نمی‌توان آن‌ها را از موجودات خشكی‌زی به دست آورد. علاوه براین، میكروارگانیسم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های متنوع هستند كه می‌توان از آن‌ها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیك جدید استفاده كرد.
ط اهمیت اقتصادی
در سال ۲۰۰۲، بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای حاصل از بیوتكنولوژی دریایی، به بیش از ۴/۲میلیارد دلار رسید كه نسبت به سال پیش از آن، ۴/۹ درصد رشد داشته است .انتظار براین است كه بازار جهانی فرآورده‌های بیوتكنولوژی دریایی، به غیر از كشور آمریكا، تا سال ۲۰۰۷، رشد سریعتری معادل ۴/۶ درصد داشته باشد. بنابراین پیش‌بینی می‌شود كه بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای بیوتكنولوژی دریایی، تا سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳ میلیارد دلار برسد. در حال حاضر، دو كشور امریكا و ژاپن، پیشگامان اصلی صنعت بیوتكنولوژی دریایی جهان هستند. توسعه بیوتكنولوژی دریایی در این دو كشور ، مرهون سرمایه‌گذاری آنها در دو دههٔ گذشته است؛ به عنوان مثال، در سال ۱۹۹۲، ایالات متحده و ژاپن به ترتیب ۴۰ و ۵۱۹ میلیون دلار در زمینهٔ بیوتكنولوژی دریایی سرمایه‌گذاری كردند.با توجه به آمار و ارقام فوق و وجود حدود ۳ هزار كیلومتر مرز آبی و چندین دریاچه در ایران، به نظر می‌آید كه بیوتكنولوژی دریایی می‌تواند زمینهٔ مناسبی جهت سرمایه‌گذاری و كسب درآمد برای كشور باشد. علیرغم وجود این پتانسیل مناسب، در ایران سرمایه‌گذاری ناچیزی در این زمینه صورت گرفته است؛اگر چه مراكزی مانند مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، مؤسسه تحقیقات بیوتكنولوژی خلیج فارس و برخی از دانشگاه‌ها ( به طور پراكنده) در این زمینه مشغول به فعالیت هستند، ولی حجم این فعالیت‌ها در مقایسه با پتانسیل اقتصادی زیادی كه در دریا وجود دارد، بسیار ناچیز است. عدم توجه به بیوتكنولوژی دریایی، در سند ملی زیست‌ فناوری ایران نیز مشاهده می‌شود؛ به گونه‌ای كه در این سند، نامی از بیوتكنولوژی دریایی، به عنوان یكی از شاخه‌های بیوتكنولوژی، برده نشده است.
ایران، در زمینهٔ نیروی انسانی در حوزهٔ بیوتكنولوژی دریایی نیز با كمبود روبروست؛ علیرغم اینكه دانشگاه‌های زیادی در سراسر دنیا، دوره‌های آموزشی بیوتكنولوژی دریایی دارند، در حال حاضر رشته‌ای به نام بیوتكنولوژی دریایی در كشور وجود ندارد.
۵ـ تولید متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی ) شامل داروهای گیاهی(متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی تركیباتی هستند كه توسط سلول‌های گیاه تولید می‌شوند اما غالباً به مصرف خود گیاه نمی‌رسند. این متابولیت‌ها كاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون و به ویژه پزشكی دارند. اسانس‌ها و مواد معطر، مواد مؤثره دارویی، فرمون‌ها،‌ حشره‌كش‌ها، علف‌كش‌ها، قارچ‌كش‌ها،‌ هورمون‌های گیاهی و مواد آللوپاتیك ( ایجاد كننده انواع مقاومت‌ها و یا بازارنده رشد و نمو ) از این جمله هستند. در این میان تركیبات دارویی و اسانس‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. از آنجایی كه كشور ما، از تنوع گیاهی مطلوبی برخوردار است، این زمینه می‌تواند در بحث بیوتكنولوژی كشاورزی در مورد توجه ویژه قرار گیرد.
●اهمیت اقتصادی
قیمت متابولیت‌های ثانویه معمولاً بسیار بالا است، به طوری كه فروش محصولات دارویی مانند شیكونین (Shikonin) یا دیجیتوكسین (Digitoxin) و یا عطرهایی همچون روغن جاسمین(Jasmin) از چند دلار تا چند هزار دلار به ازای هر كیلوگرم تغییر می‌كند. همچنین قیمت هر گروم از داروهای ضد سرطان مانند وین بلاستین (Vinblastin)، وین كریستین (Vincristin)، آجمالیسین (Ajmalicine) و تاكسول (Taxol) به چند هزار دلار می‌رسد. به عنوان مثال، تاكسول یكی از تركیبات دارویی است كه از پوست درخت سرخدار (Taxus brevifolia L.) به دست می‌آید و در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ضمن اینكه آزمایش‌های متعددی برای بررسی اثر این دارو بر روی انواع سرطان‌ها مانند سرطان خون، غدد لنفاوی، ریه، روده بزرگ، سر و گردن وغیره در دست انجام است. طبق گزارش اعلام شده از سوی سازمان هلال احمر ایران، میزان ارز تخصیص یافته برای خرید هر گرم تاكسول تا ۵/۲ میلیون تومان نیز رسیده است.از آنجایی كه رشد این درخت به كندی صورت می‌گیرد و منابع دسترسی به این گیاه محدود بوده و در عین حال برای درمان یك بیمار سرطانی، حدود ۲۸ كیلوگرم از پوست درخت سرخدار لازم می‌باشد كه این مقدار معادل پوست سه درخت یكصد ساله است، لذا تولید این دارو به روش استخراج از پوست درخت، مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل در حال حاضر، این متابولیت را با استفاده از روش كشت سلولی و در شرایط آزمایشگاهی تولید می‌نمایند.
با این روش، تولید یك گرم از داروی تاكسول حدود ۲۵۰ دلار هزینه دارد، در حالی كه با قیمتی حدود ۲۰۰۰ دلار در بازار عرضه می‌گردد. شایان ذكر است گونه‌ای دیگر از این درخت با نام علمی Taxus bacata L. وجود دارد كه در جنگل‌های شمال كشور دارای پراكندگی زیادی می‌باشد اما تاكنون ارزیابی دقیقی از لحاظ میزان تاكسول در این گونه و امكان‌سنجی تولید آن به طور جدی صورت نگرفته است.به نظر می‌رسد، بخش اعظمی از ضعف كشور در تولید متابولیت‌های ثانویه مربوط به عدم توجه كافی به بیولوتكنولوژی گیاهان دارویی است، چرا كه بخش اعظم متابولیت‌های گیاهی را تركیبات دارویی تشكیل می‌دهند. در واقع بیوتكنولوژی گیاهان دارویی نیز همانند همتای دریایی خود در كشور مورد كم‌توجهی شدیدی واقع شده و تعداد نیروهای متخصص فعال در این عرصه بسیار ناچیز است.
براساس آمارهای موجود، ارزش بازار جهانی داروهای مشتق از گیاهان در سال ۲۰۰۲ با رشد ۲/۶ درصدی نسبت به سال پیش از آن، به ۷/۱۳ میلیارد دلار بالغ گردید. پیش‌بینی می‌شود این مقدار در سال ۲۰۰۷ به رقمی معادل ۸/۱۸ میلیارد دلار برسد. آمریكا در سال ۲۰۰۲ بیش از ۵۰ درصد این بازار را به خود اختصاص داده بود. نقش بیوتكنولوژی در این بازار بسیار حائز اهمیت بوده است.
۶ـ كاربرد بیوتكنولوژی در بخش جنگل و مرتع
سطح جنگل‌های كشور بالغ بر ۱۲ میلیون هكتار است كه از این مقدار، حدود ۵/۱ میلیون هكتار جنگل‌های صنعتی خزری، ۵/۴ میلیون هكتار جنگل‌های منطقه زاگرس و بقیه جنگل‌های پراكندهٔ مركزی، جنوبی و ارسباران است. جنگل‌ها علاوه بر این كه به عنوان دستگاه تنفس زیست‌كره، از جمله اجزای بسیار حیاتی اكوسیستم به شمار می‌روند، نقش مهمی در تأمین مصنوعات چوبی و كاغذی، سوخت و تعداد زیادی از مواد مورد نیاز جامعه دارند.
لذا توجه بیش از پیش به تحقیقات بیوتكنولوژی در راستای احیای جنگل‌ها و بهینه سازی روش‌های استفاده از چوب، فراوری و افزایش بازده جنگل‌های طبیعی و دست كاشت و بهبود كیفی آن‌ها به منظور استفاده بهتر در بخش صنعت، نقش به سزایی در رفع نیازهای كشور و حفظ عرصه‌های جنگلی خواهد داشت.
●اهمیت اقتصادی
عرصه‌های مرتعی كشور، با سطحی بالغ بر ۹۰ میلیون هكتار كه حدود ۷۰ میلیون واحد دامی از آن تغذیه می‌كنند، اهمیت فوق‌العاده‌ای بر درآمد ناخالص ملی دارد، علوفهٔ تولیدی بخش مرتع، بالغ بر ۱۰ میلیون تن با ارزش ریالی بیش از ۲۵۰۰ میلیارد ریال است. اگر ارزش بخش مرتع در جلوگیری از فرسایش خاك و تأثیر آن در حفظ و ذخیره شدن نزولات آسمانی در خاك را نیز به این مقدار اضافه كنیم، نقش حیاتی آن در اقتصاد ملی بیشتر مشخص می‌شود.
بنابراین، هرگونه سرمایه‌گذاری تحقیقاتی بیوتكنولوژی برای حفظ مراتع و افزایش بازده این بخش، در راستای منافع ملی و رسیدن به خودكفایی و رفع وابستگی است و باید از آن حمایت كرد.امروزه برای بهبود كمی و كیفی تولیدات جنگلی و مرتعی وجلوگیری از تخریب آن‌ها از روش‌های متعدد بیوتكنولوژی و مهندسی ژنتیك استفاده می‌كنند. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌شود:-ریز ازدیادی و تكثیر سریع گونه‌ها در معرض خطر و یا مرغوب
-مقاوم‌سازی گیاهان مرتعی و جنگلی در برابر استرس‌های محیطی (خشكی، شوری، سرما(
-تولید گونه‌های مقاوم به آفات و بیماری‌ها
-شناخت سریع و به موقع ژنوتیپ‌های مرغوب و نامرغوب و انتخاب براساس ماركر
-به‌نژادی گونه‌های جنگلی و مرتعی از لحاظ خصوصیات كمی و كیفی
-احیا و افزایش تولید گیاهان دارویی
علیرغم مزیت طبیعی كشور در عرصه جنگل و مرتع، متأسفانه این عرصه از بیوتكنولوژی نیز مورد كم‌توجهی قرار گرفته است؛ به طوری كه تعداد متخصصان و آزمایشگاه‌های فعال در این حوزه بسیار ناچیز است و هیچ نشانی از فعالیت بخش خصوصی در زمینهٔ بیوتكنولوژی جنگل و مرتع یافت نمی‌شود.
۷ـ كاربرد بیوتكنولوژی در باغبانی
استفاده از بیوتكنولوژی در باغبانی می‌تواند یكی از حوزه‌های ثروت‌آفرین و مهم در كشور باشد. البته نمی‌توانیم ادعا كنیم كه این حوزه از بیوتكنولوژی كاملاً مورد كم‌توجهی قرار گرفته است، بلكه صحیح‌تر آن است كه بگوییم، افراط و تفریط‌هایی در بهره‌گیری از آن صورت پذیرفته است.
گواه این ادعا نیز وجود تنوع غنی ژنتیكی گونه‌های باغی در كشور است كه گاه از جایگاه منحصر بفردی در سطح منطقه یا دنیا برخوردار هستند و فقط به معدودی از آنها توجه شده است. به عنوان مثال، كشور ایران به لحاظ موقعیت تولید و تنوع ارقام محصولاتی هم‌چون پسته، انار، خرما، فندق، گردو و غیره دارای جایگاه ممتازی در سطح دنیا است.
با این وجود تحقیقات مناسبی برای شناسایی، اصلاح و تكثیر ارقام مقاوم و پرمحصول این گیاهان انجام نشده است. لازم به ذكر است كه تنها در مورد تكثیر موز،‌ خرما و تعداد محدودی از گیاهان زینتی با استفاده از روش‌های بیوتكنولوژی ( ریزازدیادی) چند شركت خصوصی فعال در كشور وجود دارند كه البته به دلایل متعدد از جمله تك‌محصولی بودن این شركت‌ها، تولید بیش از نیاز كشور و عدم خرید نهال‌های تولیدی توسط مراكز مصرف‌كننده، این شركت‌ها در آستانهٔ ورشكستگی قرار دارند. حال آن كه در مورد بسیاری از گیاهان دیگر از جمله فندق، گردو و حتی مركبات علیرغم نیاز جدی كشور، تاكنون فعالیت قابل توجهی برای انتخاب، اصلاح و تكثیر پایه‌های مقاوم به آفات، بیماری‌ها و استرس‌های محیطی صورت نگرفته است.
●اهمیت اقتصادی
براساس آمارهای منتشر شده توسط وزارت جهاد كشاورزی، در سال ۱۳۸۱، سطح زیركشت گیاهان باغی، محصولات جالیزی و سبزیجات ( سیب‌زمینی، پیاز، گوجه و غیره) به ترتیب ۲۳۵۰، ۲۹۰ و ۴۵۱ هزار هكتار از كل اراضی زیركشت كشور را به خود اختصاص داده‌اند، كه مجموعاً تولیدی معادل ۶۷/۳۰ میلیون تن محصول را شامل می‌شود. این مقدار حدود ۵۲ درصد از كل تولیدات كشاورزی (گیاهی) كشور را در سال ۱۳۸۱ به خود اختصاص می‌دهد.
طی این مدت، در بین محصولات باغی، انگور، سیب، پرتقال و خرما به ترتیب بیشترین سهم از كل تولیدات باغی را به خود اختصاص دادند.
به عنوان مثالی از كابرد بیوتكنولوژی در باغبانی كه كمتر مورد توجه قرار گرفته است، می‌توان به مركبات اشاره كرد.
سطح زیر كشت مركبات در سال ۱۳۸۱ حدود ۲۵۱ هزار هكتار و میزان تولید آن در همین سال حدود ۹/۳ میلیون تن بوده است. لازم به ذكر است كه ظرفیت تولید مركبات كشور با همین سطح زیركشت، بیش از میزان فوق‌الذكر است؛ اما خسارات سنگین ناشی از بیماری‌های درختان مركبات، این ظرفیت را كاهش داده است. از جمله این بیماری‌ها می‌توان به جاروی جادوگر و تریستیزای مركبات اشاره نمود كه در مواردی، به معضلات منطقه‌ای و حتی ملی تبدیل شده‌اند. متأسفانه هیچ درمان قطعی برای این دو بیماری وجود ندارد و تنها راه مبارزه با آن‌ها پیشگیری است كه در این زمینه، بیوتكنولوژی می‌تواند راهكارهای مناسبی ارائه دهد. تولید نهال‌های عاری از بیماری ( با روش ریزازدیادی)، تشخیص نهال‌های آلوده و حذف آن‌ها از نهالستان‌ها و باغات (تولید كیت‌های تشخیصی) و اصلاح پایه‌های مقاوم از جمله مهم‌ترین این راهكارها هستند كه به كمك بیوتكنولوژی امكان‌پذیر است.

●نتیجه‌گیری با توجه به مطالب ارائه شده، لزوم توجه و اهتمام بیش از پیش مسئولان و برنامه‌ریزان كشور، به ویژه متولیان زیست‌فناوری، به جنبه‌های تقریباً فراموش‌ شدهٔ بیوتكنولوژی كاملاً احساس می‌شود. چرا كه در اغلب موارد مذكور، كشور ما در عین برخورداری از ظرفیت‌های بالای تولیدی، در زمرهٔ واردكنندگان عمدهٔ محصولات یاد شده قرار دارد.
دلایل مختلفی برای كم‌توجهی به برخی از حوزه‌های بیوتكنولوژی در كشور بیان می‌شود. اما به نظر می‌رسد سه دلیل عمدهٔ این موضوع، موارد زیر باشند:
۱-تدوین استراتژی، برنامه‌ریزی و تعیین اولویت‌های بیوتكنولوژی در كشور غالباً توسط تعداد معدودی از متخصصان این رشته انجام می‌شود كه در اكثر مجامع تصمیم‌گیری بیوتكنولوژی حضور دارند. لذا در این موارد، همواره دست عدهٔ كثیری از متخصصان بیوتكنولوژی از تصمیم‌گیری‌های ملی كوتاه می‌ماند، ضمن اینك كمتر از همكاری دیگر متخصصان، مانند استراتژیست‌ها، برنامه‌ریزان، اقتصاددانان و مدیران كارآزموده استفاده می‌شود. این موضوع باعث شده كه اكثر تصمیمات كلان بیوتكنولوژی كشور، توسط افراد محدود و تقریباً ثابتی اتخاذ شود كه در زمینه‌های خاصی دارای تخصص و تجربه هستند؛ بدیهی است در این بین هر كسی سنگ تخصص خود را به سینه می‌زند و آن را برجسته‌تر معرفی می‌كند. بنابراین، همیشه حوزه‌هایی از بیوتكنولوژی كه متخصصان آن، در مجامع تصمیم‌گیری شركت ندارند، كمتر مورد توجه قرار گرفته و لذا در تدوین سیاست‌های آموزشی، پژوهشی و تولیدی كشور، جایگاه مناسبی برای آن‌ها منظور نمی‌شود.۲-به نظر می‌رسد، دیدگاه اغلب متخصصان و محققان به بیوتكنولوژی، دیدگاهی صرفاً علمی است تا كاربردی. تعداد محدود شركت‌های تولیدكنندهٔ محصولات بیوتكنولوژی، مؤید ضعف در بهره‌گیری كاربردی از این فناوری در كشور است.
در واقع تا به امروز، یكی از مهم‌ترین اهداف بهره‌گیری از بیوتكنولوژی در كشور، تولید مقاله بوده است، در حالی كه بیوتكنولوژی یك فناوری است ( و نه علم) و یك فناوری با تولید محصول و رفع نیازهای انسانی معنی پیدا می‌كند. البته طبیعی است كه از نتایج تحقیقات در حوزهٔ فناوری، مقاله‌هایی هم حاصل شود، اما باید توجه داشت كه تنها دستاورد این تحقیقات و هدف اصلی آن مقاله نیست. این مشكل، ریشه در فقدان ادبیات و تعاریف روشن از علم و فناوری در كشور دارد.
۳-شاخص‌های ارزیابی علم و فناوری هم در كشور تفكیك نشده‌اند و هر دو با معیارهای مشترك سنجیده می‌شوند كه البته مهم‌ترین این معیارها ) تولید مقاله ( است.
با این توضیح، تفاوت چندانی بین یك بیولوژیست و یك بیوتكنولوژیست در كشور وجود ندارد و هر دو به دنبال تولید علم ( آن هم از نوع مقاله) هستند. نكتهٔ جالب اینكه، برخی از مؤسسات و مراكز تحقیقاتی بیوتكنولوژی برای هر مقالهٔ چاپ شده، پاداش‌های قابل توجه مالی را در نظر می‌گیرند تا انگیزهٔ تولید مقاله را بالا ببرند. ضمن اینكه معمولاً مهم‌ترین معیار ارزیابی افراد در مراكز تحقیقات فناوری كشور، تعداد مقالات چاپ شده توسط هر فرد است.

 

چكيده مقاله:

 

               در اين مقالــه به بحث در باره ي انــواع انـــرژي  تجديد پذير (Renewable energy )و به خصوص انرژي  زمين گرمايي (Geothermal energy ) خواهم پرداخت.

                منابع انرژي تجديد پذير تمام نمي شود و معمولا" آلودگي بوجود نمي آورند .برخــي از اين منابع عبارتند از انــرژي خورشيدي (Solar energy ) ،انــرژي باد (Wind energy ) ،انرژي امواج دريا (Seawave energy  ) ،انرژي هيدروالكتريك (Hydroelectric energy  )،انرژي زمين گرمايي ( geothermal wnergy  ) و سوخت هاي گياهي (vegetable fuels )و انرژي بيومس(.(Bio mass Energy                          از صفحه هاي خورشيدي به عنوان وسيله اي براي  تبديل انرژي استفاده مي شود كه نور خورشيد را به گرما تبديل مي كنند .از اين وسيله براي گرم كردن آب خانگي تا دماي حدود 70 درجه سانتيگراد استفاده مي شود.همچنين از سلول هاي خورشيدي براي تبديل مستقيم انرژي نوراني به انرژي الكتريكي استفاده مي شود.

            آسياهاي بادي عظيم كه توربين هاي بادي ناميده مي شوند،انرژي جريان باد را به انرژي الكتريكي تبديل كنند.اما اين آسياها در مناطقي كاربرد دارند كه وزش دائمي باد وجود داشته باشد .نمونه اين آسياهاي بادي را مي توان در منجيل استان گيلان مشاهده كرد

      افت و خيز امواج دريا را مي توان به كمك نوعي مبدل به انرژي لازم براي به كار انداختن مولدهاي برق تبديل كرد .هرچند اين كار مشكل است و توليد الكتريسيته  در مقياس بزرگ با اين روش تا آينده ها ي نزديك عملي نخواهد بود ولي اكنون دستگاههاي كوچك از اين نوع براي تامين انرژي لازم براي مردمي كه در جزيره ها زندگي مي كنند توسعه يافته است.

           جريان آب از ارتفاع زياد به سطح پايين تر از پشت يك سد را مي توان در يك طرح هيدروليكي براي به كار انداختن توربين آبي متصل به يك مولد برق به كار برد.

            انرژي زمين گرمايي به گرماي موجود در زير سطح كره ي زمين گفته مي شود.مقدار اين انرژي به مراتب بيشتر از مصرف فعلي انرژي در جهان است ،ولي توليد آن به جز در نواحي  اي كه به عنوان محل آتش فشان يا زلزله شناخته مي شوند بسيار كم است.براي استفاده از انرژي زمين گرمايي ،آب سرد را از طريق مجرايي به طرف صخره هاي داغ ،در عمق مي فرستند و آن را از طريق مجرايي ديگر به صورت آب گرم و يا بخار خارج مي كنند.از اين آب گرم و يا بخار مي توان براي گرم كردن خانه ها و يا به كار انداختن يك توربين  بخار مولد برق استفاده كرد.انرژي زمين گرمايي در صورتي تجديد پذير محسوب مي شود كه انرژي برداشت شده بيش از انرژي كه از طريق مركز زمين جايگزين مي شود،نباشد و همچنين مقدار آب تزريق شده و آب خارج شده برابر باشد.

           سوخت هاي گياهي ،شامل محصولات زراعي (مانند تفاله هاي دانه هاي روغني )،بقاياي محصولات (مانند كاه)،گياهان طبيعي كه براي استفاده از چوب آنها كشت مي شوند،فضولات حيوانات و فاضلاب هاي انساني است.بر اثر تخمير سوخت هاي گياهي توسط آنزيم آنها و تجزيه ي آنها به وسيله ي باكتري ها در نبود هوا،مي توان موادي نظير الكل (اتانول) و گاز متان به دست آورد.سوخت هاي گياهي مايع مي توانند جانشين بنزين شوند،هرچند انرژي آنها در حدود  50 درصد كمتر از بنزين است ولي سرب و گوگرد ندارند و در نتيجه تميزترند.

 

 

مقدمه

     بي هيچ ترديدي  يكي از بزرگترين دغدغه هاي فكري امروز دانشمندان دنيا تامين انرژي مورد نياز براي مصارف مختلف است.در حال حاضر تقريبا" تمام اين انرژي از سوخت هاي فسيلي مثل نفت و گاز و و يا زغال سنگ و مقدار كمي هم از سوخت هاي هسته اي تامين مي شود.

     ميليونها سال طول مي كشد تا تنه هاي پوسيده ي درختان يا باقي مانده ي جانوران در زير گل و لاي و تحت فشار و دماي مناسب به زغال سنگ يا نفت و گاز تبديل مي شود.با توجه به روند رو به رشد استفاده  از اين نوع انرژي و با عنايت به ذخائر موجود نفت و گاز طول نخواهد كشيد كه سوخت هاي فسيلي تمام شوند و بشر عمده ترين منبع انرژي خود را از دست بدهد.

     ضمنا" استفاده از سوختهاي فسيلي به دليل توليد گازهايي مثل دي اكسيد كربن (CO2 ) و يا دي اكسيد گوگرد (So2 ) از آلاينده هاي مهم هوا به شمار مي رود كه باعث نگراني است.

     سوختهاي هسته اي  نيز با آنكه آلوده كننده هوا نيستند اما به دليل پرتو زايي كاربرد آنها زيان آور است.از طرفي محصولات شكافت به دليل نوترون اضافي كه دارند.خود پرتو زا هستند و براي رسيدن به پايداري از گسيل     زا استفاده مي كنند و نگهداري و يا دفن آنها مسائل زيست محيطي مهمي را به دنبال دارد .گاهي نيز حوادثي مثل حادثه چه نوبيل رخ مي دهد كه محيط زيست را به شدت تهديد مي كند.از طرفي قدرتهاي بزرگ با مانع تراشي مانع از استفاده كشورهاي كوچكتر از اين انرژي مي شوند.

     بشر از دير باز با به كار گيري انرژي هاي فراوان و در دسترس طبيعت، در پي گشودن دريچه اي تازه به روي خويش بود تا از اين رهگذر بتواند افزون بر آسان تر كردن كارها ،فعاليت هاي خود را با كمترين هزينه و بالاترين سرعت به انجام رساند و گامي براي آسايش بيشتر بردارد.

     نخستين انرژي به كار رفته توسط بشر ،انرژي خورشيد بود.انسان از نور و گرماي آفتاب بهره هاي فراوان مي برد.مردماني كه به جريانهاي آزاد آب دسترسي داشتند يا در سرزمين هاي باد خيز مي زيستند از اين انرژي حركتي استفاده مي كردند و با تبديل و مهار آن ،بر توان خويش جهت انجام كارهاي بزرگتر و دشوارتر ،مي افزودند.انرژي ديگري كه در گذشته انسان با آن آشنا بوده و از آن بهره مي جسته،انرژي زمين گرمايي بود.انسان هاي ساكن نواحي آتش فشاني ،آگاهانه و ناآگاهانه،با بهره بردن از ويژگيهاي درماني و گرمايي چشمه هاي آب گرم،به نوعي اين انرژي را به كار مي بستند.

     در به كار گيري انرژي هاي تجديد پذير دو رويكرد عمده وجود دارد.ابتدا روش تركيبي است كه در آن همه ي انواع اين انرژي ها به برق تبديل مي شود .و در رويكرد دوم با تجهيزات ويژه ،اين انرژي ها را بي واسطه در گرمايش،سرمايش و محورهاي چرخان مكانيكي به كار مي برند.

 

 

 

فصل اول

 

 

 

معرفي تعدادي از انرژي هاي تجديد پذير

بخش اول:انرژي خورشيدي          

                                                                                          solar Energy

بخش دوم:انرژي باد                   

                                                                                         Wind Energy

بخش سوم:انرژي امواج دريا و انرژي اقيانوسي

                                  Energy                  Sea Wave Energy and Ocean

 بخش چهارم:انرژي هيدروالكتريك                                                                                     Hedroelectric Energy                                                                          

بخش پنجم:انرژي سوخت هاي گياهي و انرژي بيومس  

    Vegetable Fuels or Biomass  & Biomass  Energy                                                                  

 

بخش اول

انرژي خورشيدي

                  خورشيد سرچشمه ي عظيم و بيكران انرژي است،كه حيات زمين به آن بستگي دارد و همه ي انواع ديگر انرژي نيز به گونه اي از آن نشات گرفته اند.اگر تمام سوختهاي فسيلي موجود در جهان را جمع كنيم و بسوزانيم ،اين انرژي معادل تابش خورشيد به زمين تنها براي 4 روز خواهد بود.و حرارت و نوري كه در هر ثانيه از خورشيد به زمين مي رسد،ميليون ها مليون برابر قدرت بمب اتمي منفجر شده در هيروشيما با ناكازاكي است.

                هر چند استفاده از انرژي خورشيدي  هنوز آن قدر كه بايد توسعه نيافته است،اما انرژي مورد نياز حدود 160 هزار روستا در جهان بر پايه ي انرژي خورشيدي است.همان گونه كه مي دانيد كشور اندونزي از چندين هزار جزيره ي كوچك و بزرگ تشكيل شده است،و به كارگيري نيروگاه و خطوط انتقال در آن كشور در عمل امكان پذير نميباشد.لذا در اكثر روستاهاي اندونزي انرژي خورشيدي تنها راه حل  است،و به اين طريق حدود 20 ميليون نفر از مردم اندونزي لازم را از طريق خورشي كسب مي كنند.

               بنابراين با تحقيقاتي كه در سراسر دنيا در حال انجام است،به زودي استفاده و بهره برداري از نيرو گاهاي بزرگ خورشيدي همه گير خواهد شد.امروزه شش شيوه ي توليد برق ازنور خورشيد شناخته شده است: آينه ي سهمي گون،دريافت كننده ي مركزي ،آينه هاي شلجمي (بشقابي يا يا استرلينك)،دودكش خورشيدي، استخر خورشيدي  و سلولهاي نوري (فتوولتاييك). اما امروزه  بيشتر با به كارگيري سلول هاي خورشيدي يا راه اندازي نيروگاههاي حرارتي،انرژي خورشيد را مهار مي كنند.

                    نيروگاههاي خورشيدي با هزينه اي بسيار كم ،بدون  توليد گازهاي مخرب و بدون اشتغال فضاهاي مفيد،بزودي جايگزيني كامل براي نيروگاههاي سوخت فسيلي خواهند بود.

                     كشور ما ،بر كمربند خورشيدي زمين قرار دارد و يك چهارم مساحت آن را كويرهايي با شدت تابش بيش از 5 كيلو وات ساعت به متر مربع ،پوشانده است كه اگر يك درصد اين مساحت براي ساخت نيروگاه خورشيدي با بازده 10 درصد به كا برود،تقريبا" 63 مليون مگا وات ساعت برق (يعني حدود 4 برابر توليد فعلي برق در كشور )توليد خواهد شد.

                   مهم ترين فناوري هاي موجود در زمينه ي انرژي خورشيدي حرارتي ،تمركز انرژي خورشيدي و فتوولتاييك است.سلول هاي فتوولتاييك از آفتاب سوخت مي گيرند نه از حرارت.اين سلول ها كه غالبا" از سيليكن نيمه هادي ساخته شده اند ،نور آفتاب را مستقيما" به برق تبديل مي كنند.ساده ترين سلول هاي فتوولتاييك نيروي مورد نياز ساعتهاي مچي و ماشين حساب ها را تامين مي كنند.

              در فرآيند فتوولتاييك،ذرات نور كه فوتون نام داشته،به داخل سلول ها نفوذ كرده و با آزاد كردن الكترون از اتم هاي سيليكن جريان الكتريكي توليد مي كنند.تا زماني كه تابش نور خورشيد به داخل سلول ادامه يابد به الكتريسيته توليد مي شود .اين سلول ها الكترون هاي خود را مانند باتري ها تمام نمي كنند،آنها مبدل هايي بوده كه يك نوع انرژي (خورشيدي) را به نوعي ديگر (جريان الكترونها)تبديل مي كند.

 

 

 

 

 

بخش دوم

انرژي باد

                    باد هواي در حال حركت است.باد به وسيله ي جذب گرماي نيم يكنواخت سطح كره ي زمين كه حاصل عملكرد خورشيد است به وجود مي آيد.از آنجاييكه سطح زمين از سازنده هاي خشكي و آبي متنوع تشكيل شده اند،اشعه ي خورشيد را به طور يكنواخت جذب مي كنند.وقتي خورشيد در طول روز مي تابد،هواي روي سرزمين هاي خشكي سريعتر از هواي روي سرزمين هاي آبي گرم مي شود.هواي گرم روي خشكي ضبط شده و بالا مي رود و هواي خنك تر و سنگين تر روي آب جاي آن را مي گيرد كه اين فرآيند بادهاي محلي را مي سازد.در شب از آنجا كه هواي روي خشكي سريعتر از هواي روي آب خنك مي شود،جهت باد برعكس مي شود.

                از آنجا كه باد تاز ماني كه خورشيد به زمين مي تابد،به طور پيوسته توليد خواهد شد،آن را منبع انرژي تجديد شونده مي نامند.امروزه انرژي باد عمدتا" براي توليد برق به كار برده مي شود.

                در طول تاريخ ،انسان ها باد را به شيوه هاي مختلف به كار برده اند .بيش از پنج هزار سال پيش مصريان باستان از نيروي باد براي راندن كشتي هاي خود روي رود نيل استفاده كردند.بعد از آن انسان،آسياب بادي را براي آسياب كردن غلات ساخت.

                آسياب هاي بادي چون سرعت باد را كم مي كنند ،مي توانند كار كنند.باد روي تيغه هاي ورقه مانند نازكي جريان يافته و آنها را بلند مي كند و باعث چرخش آنها مي شود (مانند تاثير باد روي بال هاي هواپيما)تيغه ها به ميله ي هدايت متصل است و آن فيزيك مولد برق را چرخانده و الكتريسيته توليد مي كند.

               بهترين محل براي نصب يا ساخت دستگاه بادي محلي است كه سرعت باد حدود 23 كيلومتر بر ساعت باشد.ماشين هاي بادي 30 تا 40 درصد انرژي متحرك باد را به برق تبديل مي كند،در حالي كه يك دستگاه مولد زغال سوز،حدود 30 تا 35 درصد انرژي شيميايي زغال را به الكتريسيته قابل استفاده تبديل مي كند.

 

 

 

بخش سوم

انرژي امواج دريا و انرژي اقيانوسي

                اقيانوس ها منابعي عظيم از انرژي حركتي اند،كه به صورت امواج،جزر و مد و جريانهاي هميشگي سطحي يا زير آبي ،ناشي از اختلاف حرارت نقاط گوناگون ،ديده مي شود.بررسي به كارگيري انرژي امواج پيشينه اي طولاني ندارد و تنها چند دهه است كه پژوهشها در اين زمينه آغاز شده است،اما بهره گيري از انرژي حاصل از اختلاف حرارتي در اقيانوس ها، بــه ســال 1929 بــاز مي گــردد.امروزه ساخــت نيــرو گاهــهــاي OTEC (Ocean temperature Energy conversion)  رو به افزايش است كه با تبديل انرژي حاصل از اختلاف حرارت،به انرژي الكتريكي ،گامي نو در توليد برق به شمار مي رود؛اما هنوز تنگناهايي در اين راستا وجود دارد كه بايد رفع شود.براي نمونه بايد خطهاي انتقال نيرو را تا سواحل گسترس داد و بناهاي توليد و انتقال را در برابر طوفانهاي دريايي و آب و هواي ساحلي مقاوم ساخت و نيز ،تجهيزات نيروگاه هايي از اين دست هنوز بسيار پر هزيه است و حجم زيادي اشغال مي كند.

             با ساخت اين نيروگاه ها  مي توان به مناطقي كه به دليل دور از دسترس بودن يا محصور بودن در آب،امكان وصل شدن به شبكه ي سراسري را ندارند،برق رساند و حتي آب شيرين اين نواحي را نيز در كنار همين نيروگاهها فراهم ساخت .ايران نيز با داشتن خط ساحلي بسيار طولاني (بيش از 1800 كيلومتر در جنوب)وجزاير متعدد،از جمله كشورهايي استكه مي تواند بهره هاي فراواني از اين انرژي ببرد.

            استفاده از انرژي حركتي فراوان امواج دريا نيز گرچه فعلا" در ابعاد بزرگ امكان پذير نمي باشد ،اما نمونه هاي كوچك آن براي توليد برق مورد استفاده قرار گرفته است .در حال حاضر توليد انرژي از امواج دريا بسيار گران قيمت است و حرفه اقتصادي ندارد.

 

 

 

 

 

بخش چهارم

انرژي هيدروالكتريك

     انرژي هيدروالكتريك از آب به توربين آبي و به گردش در آوردن توربين و آلترناتور متصل به آن به دست مي آيد.مقدار برق به دست آمده به مقدار و ارتفاعي كه آب سقوط مي كند تا به توربين برسد،بستگي دارد.براي اين منظور اقدام به ساختن سدهاي مخزني مي كنند تا آب ذخيره شده در پشت آن براي توليد برق و كشاورزي و احيانا" آب شهري استفاده شود.

     انرژي هيدروالكتريك چون يك منبع تجديد شونده به حساب مي آيد و آلودگي محيط زيست را به همراه ندارد و به خصوص از آب آن مي توان براي امور كشاورزي و شرب اهالي استفاده كرد،بيشتر مورد استفاده قرار گرفته است.

     در كشورهاي آسيايي و آفريقايي ظرفيت انرژي هيدروالكتريك از همه جا بيشتر است،ولي متاسفانه كمتر از جاهاي ديگر مورد بهره برداري قرار گرفته است به طور كلي كشورهاي صنعتي جهان حدود 2 درصد و كشورهاي درحال توسعه حدود يك درصد از برق آبي جهان را توليد مي كنند.با اين همه تا كنون تنها از 18 درصد پتانسيل قابل بهره برداري برق آبي جهان استفاده شده است.پيش بيني مي شود در دو دهه اول قرن بيست و يكم ميزان رشد توليد الكتريسيته از منابع آبي 25 درصد در سال باشد .با اين وصف انرژي برق آبي هم چنان بزرگترين منبع انرژي تجديد پذير باقي خواهد ماند و تنها عوامل اقتصادي و زيست محيطي مي توانند پتانسيل واقعي اين منبع را محدود كنند.دو سوم منابع برق آبي در كشور چين قرار دارد.

     طرح هاي برق آبي ممكن است خسارات زيست محيطي به همراه داشته باشد.مثلا"ساخت جاده براي دسترسي به نيروگاه نصب پا يه هاي انتقال نيروي برق و سرانجام ساخت سازه خود سد ممكن است زيستگاه طبيعي را مورد تخريب قرار دهد.انحراف مسير رودخانه هنگام ساختن سد ممكن است صدماتي از قبيل مرگ و مير ماهي به وجود آورد.به طور كلي در مورد نيروگاههاي آبي كوچك صدمات زيست محيطي در مقايسه با منافع آنها و توليد الكتريسيته قابل توجه نيستند.

 

 

بخش پنجم

سوختهاي گياهي و انرژي بيومس

               سوختهاي گياهي به دست آمده از پسماندهاي جنگلي و محصولات كشاورزي جهان، به نوعي بزرگترين منبع ذخيره ي انرژي خورشيدي به شمار مي آيد، و مي تواند سالانه به اندازه ي 70 مليارد تن نفت خام، انرژي در دسترس بشر قرار دهد. اين ميزان 10 برابر مصرف سالانه انرژي در جهان است. نكته ي مهم در به كار گيري اين منبع، آن است كه  حاصل از سوختهاي گياهي دوباره توسط گياهان تازه جذب و مصرف خواهد شد، و هيچ اثري در پديده ي گلخانه اي و گرم شدن زمين نخواهد داشت.

            گفتيم بيومس نوعي انرژي خورشيدي است، زيرا گياهان انرژي خورشيد را جذب مي كنند و عمل فتوسنتز را انجام مي دهند. انرژي شيميايي موجود در گياهان به وسيله ي انسان ها و حيواناتي كه آنها را مي خورند جذب مي شود. بيومس يك منبع انرژي تجديد پذير است زيرا هميشه مي توانيم درختان و گياهان را پرورش دهيم و هميشه زمين كشاورزي براي اين كار وجود دارد. نمونه هايي از سوخت هاي بيومس چوب، ذرت، كود و بعضي زباله هستند.

         انرژي شيميايي موجود در سوخت هاي بيومس، هنگام سوختن به صورت گرما آزاد مي شود و مي تواند به عنوان گرم كننده ي ساختماني مورد استفاده قرار مي گيرد.

        همچنين چوب ها و يا بعضي از زباله ها مي توانند سوزانده شوند تا بخار آّب توليد شود و از آن براي توليد الكترسيته استفاده مي شود. البته سوزاندن بيومس تنها راه آزاد سازي آنها نيست. بيومس ها مي توانند به اشكال ديگري انرژي قابل استفاده در اختيار ما قرار دهند. مثل گاز متان، اتانول و بيوديزل. گاز متان جزء اصلي گاز طبيعي است. مواد بدبو مثل آشغال هاي گنديده و ضايعات كشاورزي و فضولات انساني گاز متان آزاد مي كنند كه زيست گاز ناميده مي شود.

        يكي ديگر از از منابع بيومس زباله ها هستند كه ضايعات جامد شهري ( MSW )نام دارند. زباله هايي كه از محصولات گياهي يا جانوري به دست مي آيند بيومس هستند. غذاهاي دورريز و چمن هاي كنده شده نمونه هايي از زباله هاي بيومس هستند. مواد بدبو مثل آشغال هاي گنديده و ضايعات كشاورزي و فضولات انساني گاز متان آزاد مي كنند كه زيست گاز ناميده مي شود.

          امروزه بيومس ها 3 درصد از انرژي مورد استفاده در ايالات متحده ي آمريكا را تأمين مي كنند. مردم آمريكا سعي مي كنند كه استفاده از سوخت هاي بيومس را افزايش داده و استفاده از سوخت هاي فسيلي را كم كنند. استفاده از سوخت هاي بيومس به عنوان انرژي ضايعات را كاهش داده و موجب حمايت از كشاورزان و محصولات آنها مي شود.

      

 

 

 

 

انرژی زمین گرمایی چیست؟

 

            ژئوترمال از کلمه ی یونانی "ژئو" به معنی زمین، و (ترمال) به معنی گرما و گرمایی گرفته شده است. بنابراین، انرژی ژئوترمال به معنای (انرژی زمین گرمایی) یا انرژی با منشا درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین منشا می گیرد و این انرژی در سنگ ها و آب های موجود در شکاف ها و منافذ داخل سنگ در پوسته ی زمین وجود دارد. مشاهدات به عمل آمده از معادن عمیق و چاه های حفاری شده نشان می دهد که درجه ی حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمیــن افزایش می یابد، هر چنــد نرخ افزایش درجه ی حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه ی حرارت در قسمت بالایی جبه به مقادیر بالایی می رسد و سنگ ها در این قسمت به نقطه ی ذوب خود نزدیک می شوند.

           منشا این گرما در پوسته و جبه ی زمین، به طور عمده تجزیه ی مواد رادیواکتیو است. در طول عمر زمین، این گرمای درونی به طور آرام تولید شده و در درون زمین محفوظ و محبوس مانده است. همین امر موجب شده است که منبع انرژی مهمی فراهم شود و امروزه به عنوان انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی مورد توجه قرار گیرد.

 

حرارت در هسته زمين به بيش از پنج هزار درجه سانتيگراد مي رسد. اين حرارت به طريقه هاي متفاوتي از جمله فورانهاي آتشفشاني، آبهاي موجود در درون زمين و يا بواسطه خاصيت رسانايي از بخش هايي از زمين به سطح آن هدايت مي شود. در يك سيستم زمين گرمايي حرارت ذخيره شده در سنگها و مواد مذاب اعماق زمين بواسطه يك سيال حامل به سطح زمين منتقل مي شود. اين سيال عمدتاً نزولات جوي مي باشد كه پس از نفوذ به اعماق زمين و مجاورت با سنگهاي داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر كاهش چگالي مجدداً به طرف سطح زمين صعود مي نمايد و موجب پيدايش مظاهر حرارتي مختلفي از قبيل چشمه هاي آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمين مي گردد.

چگونگی انتقال گرمای زمین به سطح زمین


                      گرما از هسته ی زمین به طور پیوسته به طرف خارج حرکت می کند. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه ی حرارت و فشار به اندازه ی کافی بالا باشد، بعضی از سنگ های جبه ذوب می شوند و ماگما به وجود می آید. سپس به دلیل سبکی و تراکم کمتر نسبت به سنگ های مجاور، ماگما به طرف بالا منتقل می شود و گرما را در جریان حرکت، به طرف پوسته ی زمین حمل می کند.

               گاهی اوقات، ماگمای داغ به سطح زمین می رسد و گدازه را به وجود می آورد. اما بیشتر اوقات، ماگما در زیر سطح زمین باقی می ماند و سنگ ها و آب های مجاور را گرم می کند. این آب ها بیشتر منشاء سطحی دارند و حاصل آب بارانی هستند که به اعماق زمین نفوذ کرده است. بعضی از این آب های داغ از طریق گسل ها و شکست های زمین به طرف بالا حرکت می کنند و به سطح زمین می رسند که به عنوان چشمه های آب گرم و آبفشان شناخته می شوند. اما بیشتر این آب ها در اعماق زمین، در شکاف ها و سنگ های متخلخل محبوس می مانند و منابع زمین گرما را به وجود می آورند.

تاریخچه

این انرژی از ابتدای خلقت مورد استفاده انسان بوده است. بدین ترتیب كه از آن برای شست وشو، پخت وپز، استحمام، كشاورزی و درمان بیماری ها استفاده می شد. اسناد و مدارك موجود ثابت می كند كه ساكنان كشورهایی نظیر چین، ژاپن، ایسلند و نیوزیلند در گذشته های دور از این انرژی استفاده می كردند. در سال ۱۸۲۸ فردی به نام لاردرللو در كشور ایتالیا برای تهیه اسید بوریك از حرارت آب های گرم به جای سوزاندن هیزم استفاده كرد. در سال ۱۹۰۸ در منطقه مذكور نخستین نیروگاه زمین گرمایی به ظرفیت ۲۰ كیلووات راه اندازی شد كه در سال ۱۹۴۰ ظرفیت آن به ۱۲۷ مگاوات افزایش یافت. تا سال ۱۹۵۰ بهره گیری از انرژی زمین گرمایی رشد چندانی نداشت، اما حد فاصل سال های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۳ به دلیل گران شدن بی سابقه و ناگهانی نفت، همه كشورها به فكر استفاده از انرژی های جایگزین افتادند و به تدریج كشورهایی چون آمریكا، ایسلند، فیلیپین، اندونزی و اغلب كشورهایی كه روی كمربند زمین گرمایی جهانی قرار داشتند بهره برداری از این انرژی را شروع كردند.

      در كشور ما ايران از سال 1354 و بمنظور شناسايي پتانسيل هاي منبع انرژي زمين گرمايي  مطالعات گسترده اي توسط وزارت نيرو با همكاري مهندسين مشاور ايتاليايي ENEL در نواحي شمال و شمال غرب ايران در محدوده اي به وسعت 260 هزار كيلومتر مربع آغاز گرديد. نتيجه اين تحقيقات مشخص نمود كه مناطق سبلان، دماوند، خوي، ماكو و سهند با مساحتي بالغ بر 31 هزار كيلومتر مربع جهت انجام مطالعات تكميلي و بهره برداري از انرژي زمين گرمايي مناسب مي باشند.

در همين راستا برنامه اكتشاف، مشتمل بر بررسيهاي زمين شناسي، ژئوفيزيك و ژئوشيميايي برنامه ريزي شد.

        در سال 1361 با پايان يافتن مطالعات اكتشاف مقدماتي در هر يك از مناطق ذكر شده،  نواحي مستعد با دقت بيشتري شناسايي شده و در نتيجه در منطقه سبلان: نواحي مشكين شهر، سرعين و بوشلي، در منطقه دماوند ناحيه: نونال، در منطقه ماكو- خوي نواحي: سياه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحيه كوچكتر جهت تمركز فعاليتهاي فاز اكتشاف تكميلي انتخاب شدند.

        پس از يك وقفه نسبتاً طولاني و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهاي موجود مجدداً در سال 1369 توسط كارشناسان UNDP بازنگري شده و منطقه زمين گرمايي مشكين شهر بعنوان اولين اولويت جهت ادامه مطالعات اكتشافي معرفي شد. علاوه بر مناطق ياد شده اخيراً توسط سازمان انرژيهاي نو ايران 10 پتانسيل جديد و مستعد ديگر در نواحي مركزي و جنوب كشور در غالب طرح پتانسيل سنجي انرژي زمين گرمايي ايران شناسايي شده است كه طرح اكتشافي آنها در دست تهيه است.

              در اولويت اول به منظور ادامه مطالعات قبلي و تكميل نمودن فاز اكتشاف در ناحيه مشكين شهر در سال 1374 كارشناسان معاونت امور انرژي وزارت نيرو با هدف نصب اولين نيروگاه زمين گرمايي در كشور برنامه فاز اكتشاف تكميلي را تهيه و بخش مطالعات سطح الارضي شامل عمليات ژئوفيزيكي، زمين شناسي و بررسيهاي ژئوشيميايي و ماهواره اي با اعتباري معادل 826 هزار دلار آغاز گرديد اين مطالعات توسط مهندسين مشاور كينگستون موريسون از كشور نيوزلند و با مديريت سازمان انرژيهاي نو ايران طي سال 1377 به انجام رسيد كه حاصل اين مطالعات منجر به تخمين درجه حرارت احتمالي مخزن در حد240 درجه سانتيگراد و تعيين نقاط حفاريهاي اكتشافي در دامنه هاي شمالي سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشكين شهر گرديد. با هدف دستيابي به نقاط حفاري و آماده سازي سايتهاي حفاري و همچنين ساخت تجهيزات مربوط به تست چاهها، شركت مشانير به منظور تهيه نقشه هاي اجرايي و سپس نظارت بر مراحل ساخت بعنوان مشاور و ناظر ايراني برگزيده شده و پيمانكاران مورد نياز نيز از طريق برگزاري مناقصات انتخاب شدند و در نتيجه با اعتباري بالغ بر 20 ميليارد ريال كار ترميم راه مشكين شهر به موئيل به طول 16 كيلومتر و احداث جاده هاي دسترسي از روستاي موئيل به سايتهاي حفاري به طول 9 كيلومتر، ترميم و احداث چند دهانه پل- احداث كمپ مركزي شامل سوله هاي نگهداري تجهيزات و مواد مصرفي حفاري و كمپ رفاهي جهت اسكان پرسنل در سايت، احداث سه سكوي حفاري و تأسيسات آبرساني شامل ايستگاه پمپاژ، مخزن ذخيره آب با گنجايش 5 هزار متر مكعب و خط لوله انتقال آب به طول 7 كيلومتر و همچنين ساخت تجهيزات و ادوات مربوط به آزمايش چاهها طي سالهاي 1379 تا 1381 به اجرا درآمد.همزمان بمنظور انتخاب پيمانكار براي انجام حفاريهاي اكتشافي طي يك مناقصه بين المللي شركت ملي حفاري ايران بعنوان پيمانكار حفاري انتخاب شد. عمليات اجرايي حفر اولين چاه اكتشافي زمين گرمايي ايران به عمق سه هزار متر آبانماه 1381 آغاز و با نظارت مهندسين مشاور SkM از نيوزلند و تحت بدترين شرايط جوي و دماي 30 درجه سانتيگراد زير صفر در طول زمستان ادامه يافت.

عمليات حفاري اولين چاه در پايان ارديبهشت ماه سال 1382 خاتمه يافت و طي مدت 18 ماه حفاريهاي اكتشافي شامل سه حلقه چاه اكتشافي عميق با عمق 3200متر، 3176 و 2260 مترو دو حلقه چاه تزريقي با عمق حدود 650 متر به پايان رسيد. پس از به پايان رسيدن عمليات حفاري، تجهيزات فلزي تست جريان چاه در محل مورد نظر نصب گرديد و در تاريخ 9/3/83 عمليات تست اولين چاه زمين گرمايي كشور آغاز گرديد. نتايج تست به شرح ذيل مي باشد:

           تست دومين چاه زمين گرمايي نيز در تاريخ 17/6/83 انجام شد.

           همزمان با كليه فعاليتهاي ذكر شده سازمان انرژيهاي نو ايران با همكاري سازمان بهره وري انرژي ايران، ضمن تجهيز آزمايشگاه و ايستگاه پايش صحرايي، مطالعات سيستماتيك و گسترده اي را جهت پايش محيط زيست منطقه و كنترل اثرات زيست محيطي ناشي از اجراي طرح انجام داد.

           از بدو فعال شدن مجدد طرح، در سال 1374 در جهت تأمين اهداف پروژه و بومي نمودن دانش در زمينه كاربرد انرژي زمين گرمايي تاكنون بيش از 15 كارشناس ايراني در دانشگاه سازمان ملل در كشور ايسلند و مركز آموزش سازمان ملل در نيوزيلند تربيت شده و يا در حال آموزش مي باشند پس از پايان يافتن تست چاهها اطلاعات مورد نياز جهت انجام مدلسازي و مطالعات مهندسي مخزن و در نتيجه برآورد پتانسيل حرارتي مخزن زمين گرمايي در منطقه مشكين شهر فراهم خواهد شد و در نهايت مطالعات امكان سنجي طرح ضمن ارائه طرح توسعه و بهره برداري از ميدان زمين گرمايي سبلان ادامه خواهد يافت. اميد است ضمن دستيابي به نتايج مثبت در حفاريهاي اكتشافي و همچنين تأمين اعتبارات مورد نياز جهت ادامه طرح شاهد نصب و راه اندازي اولين نيروگاه زمين گرمايي كشور در اين منطقه باشيم.

 

مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی


           مناطق دارای چشمه های آب گرم و آبفشان ها، اولین مناطقی هستند که در آن ها انرژی زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفته و توسعه یافته است. در حال حاضر، تقریبا تمام نیروی الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می اید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته ی زمین، به اندازه ی کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه ی حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه ی سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان هایی که فرایندهای زمین شناسی اجازه داده اند ماگما تا نزدیکی سطح زمین بالا بیاید، یا به صورت گدازه جریان یابد، می تواند تشکیل شود. ماگما نیز در سه منطقه می تواند به سطح زمین نزدیک شود:
   1- محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام.


   2- مراکز گسترش؛ محلـی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

   3- نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.

مهمترین نشانه های منابع زمین گرمایی

1.     1- سنگ های آتشفشانی جوان تر از یك میلیون سال

2.     2- چشمه های آبگرم

3.     3- بخارفشان یا گازفشان

4.     4- آب فشان

5.     5- نواحی دگرسان شده

6.     6- گل فشان

7.     7- كوه های آتشفشانی فعال

البته ذكر این نكته ضروری است كه برای آغاز بررسی های اكتشافی در یك منطقه زمین گرمایی، بیش از یك نشانه باید در منطقه وجود داشته باشد

 

کاربرد انرژی زمین گرمایی


                     از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند. رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند. در (پمپئی) برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد. بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند. امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند.

             در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند.

تولید برق

            به منظور تولید برق از انرژی زمین گرمایی، سیال مخزن آب داغ یا بخار از طریق چاه های حفر شده به سطح زمین هدایت شده و پس از به چرخش درآوردن توربین در نیروگاه، برق تولید می كند. بدیهی است كه از مخازن حرارت بالا بیشتر برای تولید برق استفاده می شود. در حال حاضر ۲۲ كشور جهان به كمك منابع زمین گرمایی خود بیش از MW ۸۲۰۰ برق تولید می كنند. در نیروگاه های زمین گرمایی، انرژی الكتریكی به كمك چرخه های مخصوصی تولید می شود. مهمترین و رایج ترین آنها عبارتند از:

چرخه تبخیر آنی


         
در این دسته از چرخه های تولید برق، سیال زمین گرمایی پس از خروج از چاه، وارد یك جداكننده شده و بخار حاصل به سمت توربین و آب داغ به سمت چاه های تزریقی و برج خنك كننده روانه می شود. حال، برحسب اینكه عمل جدایش یا تبخیر آنی در یك مرحله یا دو مرحله انجام شود و برحسب وجود یا عدم وجود كندانسور، سه نوع چرخه تبخیر آنی وجود دارد: چرخه تبخیر آنی یك مرحله ای بدون كندانسور، چرخه تبخیر آنی یك مرحله ای با كندانسور، چرخه تبخیر آنی دومرحله ای.

چرخه دومداره


         
از این چرخه برای تولید برق از مخزن های زمین گرمایی حرارت پایین استفاده می شود. حدود ۵۰ درصد مخازن زمین گرمایی شناخته شده جهان درجه حرارتی بین ۱۵۰C تا ۲۰۰C دارند، كه اگر برای تولید برق از آنها از چرخه تبخیر آنی استفاده شود، چرخه مزبور بازده بسیار پایینی خواهد داشت. در این چرخه از سیال عامل برای تولید برق استفاده می شود بدین ترتیب كه آب داغ، سیال عامل را در یك مبدل حرارتی، گرم و به بخار تبدیل می كند. بخار حاصل، توربین را به حركت در آورده، برق تولید می كند. از جمله مزیت های مهم این چرخه، عدم وجود خوردگی یا رسوب گذاری توسط سیال عامل است. در حال حاضر مهمترین كشورهای جهان از نقطه نظر تولید برق از منابع زمین گرمایی، كشورهای آمریكا ۲۲۲۸ مگاوات، فیلیپین ۱۹۰۹ مگاوات، ایتالیا ۷۶۹ مگاوات، مكزیك ۷۵۵ مگاوات و اندونزی ۵۹۰ مگاوات هستند

   سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد:


   1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.


   2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.


   3- نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.

كاربرد مستقیم


             
كاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی، بهره برداری بدون واسطه از انرژی زمین گرمایی است. در این حالت، انرژی زمین گرمایی به انرژی الكتریكی تبدیل نمی شود، بلكه فقط از انرژی حرارتی آن استفاده می شود. مخزن های زمین گرمایی كه دمای آنها بین  ۶۵ درجه سلسيوس تا ۱۵۰درجه سلسيوس است برای تولید برق، توجیه اقتصادی ندارد، لذا این گونه مخزن ها برای استفاده مستقیم از انرژی حرارتی، مناسب هستند. مخزن های زمین گرمایی حرارت پایین، نسبت به مخزن های حرارت بالا گستردگی بیشتری دارند. آب داغ مخزن های حرارت پایین را می توان با دستگاه های حفاری چاه های آب استخراج كرد. یك محقق ایسلندی به نام لیندال به منظور نشان دادن موارد كاربرد انرژی زمین گرمایی، نموداری تهیه كرده است كه در آن موارد مختلف كاربرد سیال زمین گرمایی بر حسب درجه حرارت آن ارائه شده است. همان گونه كه در نمودار لیندال مشخص شده است، موارد بهره برداری مستقیم از انرژی زمین گرمایی را می توان به ۶ رده كلی زیر تقسیم بندی كرد:

1.     گرمایش ساختمان ها

2.     كشاورزی

3.     دامپروری

4.     كاربردهای صنعتی

5.     درمان بیماری ها

6.     سایر

 

 

 

گرمایش ساختمان ها

           این مورد متداول ترین كاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی است. حدود ۳۷ درصد كاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی در سراسر جهان را گرمایش فضاهای مختلف مسكونی، تجاری، اداری و غیره به خود اختصاص می دهد. البته در صورت نامناسب بودن كیفیت آب از نظر شیمیایی، از مبدل حرارتی برای گرمایش استفاده می شود. یكی از مزیت های مهم سیستم های گرمایشی این است كه آب داغ پس از تٲمین حرارت فضاهای مختلف، مجددا به درون مخزن زمین گرمایی تزریق می شود و در نتیجه میزان آلودگی زیست محیطی آن بسیار پایین است.

          شایان ذكر آنكه امروزه انواع خاصی از مبدل های حرارتی وجود دارند كه درون چاه های زمین گرمایی تعبیه شده و حرارت آب داغ مخزن را به آب شیرین درون مبدل منتقل می كنند. درجه حرارت آب گرم مورد نیاز برای سیستم های گرمایشی حدود  یا بالاتر است. امروزه كشورهای ایسلند، فرانسه، مجارستان و ژاپن برای تٲمین حرارت سیستم های گرمایش مركزی خود از انرژی زمین گرمایی استفاده می كنند. به عنوان مثال شهر ۱۵۰هزار نفری ریكیاویك مركز ایسلند تماما به وسیله آب داغ تولیدی از مخزن های زمین گرمایی مجاور شهر تامین می شود.

كشاورزی

              عمده ترین كاربرد انرژی زمین گرمایی در زمینه فعالیت های كشاورزی، تامین گرمایش گلخانه ها است. البته در برخی از مناطق سردسیر از حرارت آب داغ مخزن های زمین گرمایی برای گرم كردن خاك های كشاورزی نیز به كار می رود. این نوع كاربرد در كشورهای سردسیر بسیار گسترش دارد. از جمله محصولاتی كه به كمك این انرژی كشت می شوند می توان به خیار، گوجه فرنگی، انواع گل ها، گیاهان خانگی، نهال درختان و انواع كاكتوس ها اشاره كرد. در بین كشورهای جهان مجارستان از نظر استفاده از گلخانه های زمین گرمایی مقام نخست را دارد. برای گرم كردن گلخانه ها معمولا یا آب داغ را از لوله های فلزی عبور می دهند یا اینكه همانند سیستم های گرمایشی خانه ها از پره های رادیاتور استفاده می كنند، یا آب داغ را از درون شبكه متراكمی از لوله ها كه در پشت آنها یك فن قوی وجود دارد، عبور می دهند. علاوه بر مجارستان كشورهایی نظیر ایسلند، چین، یونان، نیوزیلند و روسیه نیز در زمینه گلخانه های زمین گرمایی فعال هستند.

دامپروری

          به كمك انرژی زمین گرمایی می توان انواع مختلف آبزیان را نیز پرورش داد. امروزه در سطح جهان از انرژی زمین گرمایی برای پرورش و رشد آبزیانی نظیر میگو، قزل آلا، صدف و همچنین آبزیان آكواریومی استفاده می شود. نظر به اینكه درجه حرارت بهینه برای پرورش انواع مختلف آبزیان برای هر یك از آنها میزان مشخصی است ،با استفاده از انرژی زمین گرمایی می توان درجه حرارت حوضچه های پرورش را در حد مطلوب تامین كرد و آن را در تمام طول سال ثابت نگه داشت. بدین ترتیب می توان مقدار تولید انواع مختلف آبزیان را به میزان قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال رشد بهینه ماهی قزل آلا در درجه حرارت ۵۱۵ درجه سانتیگراد است.

             كشورهایی مانند ایسلند، گرجستان، تركیه، نیوزیلند، ژاپن و چین از جمله كشورهای پیشرو در زمینه استفاده از انرژی زمین گرمایی برای پرورش آبزیان هستند. در حال حاضر ۱۶ كشور از چنین تاسیساتی بهره می گیرند.

كاربردهای صنعتی

           این دسته از كاربردهای انرژی زمین گرمایی هنوز مانند سایر مصارف انرژی زمین گرمایی در سطح جهان گستردگی چشمگیری ندارد. با این وجود، در حال حاضر حدود ۱۹ كشور جهان از این انرژی در فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده می كنند. به عنوان مثال می توان به موارد زیر اشاره كرد:
تولید برات و اسید بوریك از سیال های زمین گرمایی در ایتالیا
استحصال نفت در روسیه
پاستوریزه كردن شیر در رومانی
تولید چرم در اسلوونی و صربستان
تولید گاز دی اكسید كربن در ایسلند و تركیه
تولید كاغذ و قطعات خودرو در مقدونیه
تولید خمیر كاغذ، كاغذ و چوب در نیوزیلند

درمان بیماری ها

           این كاربرد نیز بسیار قدیمی بوده و از روزگاران دور اقوامی چون رومی ها، چینی ها، ژاپنی ها، عثمانی ها و ساكنان سایر نواحی كره زمین به منظور استحمام و درمان بیماری های گوناگون از آب های گرم طبیعی زمین استفاده می كردند.
            در حال حاضر حدود ۴۵ كشور جهان از چشمه های آب گرم خود برای این منظور استفاده می كنند. در ارتباط با توسعه چنین مراكزی، شواهد و نمونه های متعددی را می توان در سطح جهان معرفی كرد. به عنوان مثال، ژاپنی ها با بهره گیری از بیش از ۲۲۰۰ كانون تفریحی مرتبط با چشمه های آبگرم، سالانه قریب به صد میلیون مهمان و گردشگر را پذیرا هستند.


            امروزه از آب های گرم دارای حرارت بیش از ۵۰ درجه سانتیگراد برای درمان بیماری هایی نظیر فشار خون بالا، روماتیسم، بیماری های پوستی و بیماری های دستگاه عصبی استفاده می شود.

ذوب برف جاده ها

           به كمك انرژی زمین گرمایی می توان برف یا یخ جاده ها و پیاده روها را نیز ذوب كرد. گسترش این نوع كاربرد نسبت به سایر موارد انرژی زمین گرمایی محدودتر است. امروزه در سراسر جهان به كمك انرژی زمین گرمایی حدود ۵۰۰هزار متر مربع از مسیر پیاده روها و جاده ها گرم می شوند كه بخش اعظم آنها نیز در كشور ایسلند وجود دارند. در حال حاضر به جز كشور ایسلند، كشورهایی چون آرژانتین، آمریكا و ژاپن نیز برای ذوب برف جاده های خود از انرژی زمین گرمایی بهره می گیرند.همان گونه كه پیشتر اشاره شد جنبه های گوناگون كاربرد انرژی زمین گرمایی به سرعت در حال افزایش است و مرتبا به كشورهای بهره مند از این انرژی افزوده می شود. میزان گسترش موارد كاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی در سراسر جهان در جدول ذیل آمده است. یادآور می شود كه پمپ های حرارتی زمین گرمایی نوعی سیستم تهویه گرمایش و سرمایش است. همان گونه كه می دانیم، درجه حرارت زیرزمین تا اعماق كم ۲ تا ۱۵ متری تقریبا در تمام طول سال ثابت است. بنابراین با استفاده از این پدیده طبیعی می توان گرمایش و سرمایش منازل را در زمستان و تابستان فراهم كرد. در واقع سازوكار اصلی این سیستم های تهویه، تبادل حرارت با بخش های كم عمق زمین است، بدین معنی كه در فصل تابستان، حرارت را از داخل منازل به زمین منتقل می كنند و در زمستان، حرارت زیرزمین را به داخل فضاهای مسكونی هدایت می كنند.

مزیت های كاربرد انرژی زمین گرمایی

           امروزه تولید انرژی به كمك منابع سوخت های فسیلی یا نیروگاه های هسته ای با آلودگی قابل ملاحظه محیط زیست همراه است، ولی انرژی زمین گرمایی علاوه بر تجدیدپذیر بودن در مقایسه با سایر منابع تولید انرژی، آلایندگی كمتری دارد و جزء منابع پاك انرژی به شمار می رود. میزان آلودگی نیروگاه ها یا طرح های كاربرد مستقیم زمین گرمایی، ارتباط مستقیمی با درجه حرارت منبع زمین گرمایی دارد. به این ترتیب كه منابع حرارت بالا نسبت به انواع حرارت پایین، آلودگی بیشتری تولید می كنند و همچنین طرح های كاربرد مستقیم نیز كمتر از نیروگاه های زمین گرمایی، محیط زیست را آلوده می كنند. به طور كلی مزیت های انرژی زمین گرمایی را می توان به دو دسته كلی مزایای زیست محیطی و كاربردی تقسیم بندی كرد.

مزیت های زیست محیطی كاربرد انرژی زمین گرمایی شامل موارد زیر است:

1.     عدم آلودگی هوا

2.     تولید كم، تولید پایین و عدم تولید NOx

3.     عدم آلودگی منابع آب های زیرزمینی

4.     عدم نیاز به زمین وسیع

امروزه به دلیل تزریق سیال خروجی از نیروگاه ها و سایر طرح های كاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی، میزان آلایندگی این قبیل طرح ها به حداقل مقدار خود رسیده است.

 

مزایای كاربردی

1.     صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی

2.     طولانی بودن زمان دسترسی

3.     گستردگی موارد كاربرد

4.     مستقل بودن از شرایط جوی

5.     امكان تولید برق به وسیله واحدهای قابل حمل

            میزان دی اكسید گوگرد تولید شده در نیروگاه های زمین گرمایی حدود ۸ درصد مقدار تولید شده در نیروگاه های فسیلی است. در خصوص دی اكسید كربن نیز نیروگاه های زمین گرمایی در وضعیت بسیار مناسب تری نسبت به نیروگاه های فسیلی قرار دارند. بدین معنی كه مقدار گاز CO2 تولید شده در نیروگاه های زمین گرمایی به ترتیب معادل ۱۵ درصد نیروگاه های گاز سوز، ۱۰ درصد نیروگاه های نفت سوز و ۸ درصد نیروگاه های زغال سنگ سوز است.

شواهد وجود منابع زمين گرمايي در ايران 

          موقعيت قرارگيري ايران در مرزهاي تكتونيكي از نيروي عظيم نهفته در كالبد ايران حكايت دارد. شكل (2) فشار صفحه قاره اي عربستان و صفحه اقيانوس هند از سوي ديگر باعث تغيير شكلهاي وسيعي در ايران شده است. منطقه زاگرس چين خورده، و راندگي آن شواهد سطحي عظيم اين نيروها هستند. قرار گرفتن در كمربند تكتونيكي حاشيه صفحات باعث شده است كه گستره ايران از لحاظ زمين ساختاري بسيار فعال باشد. حضور در كمربند آتشفشاني و زلزله حضور پتانسيل هاي متعدد زمين گرمايي را قطعي مي سازد. با رجوع به فعاليتهاي آتشفشاني، ماگماتيسم و مرور شواهد و ظهورهاي سطح الارضي چشمه هاي آب گرم و گل فشانها و خروج گازها و بررسي زونهاي آلتراسيون ناشي از عملكرد آبهاي گرم بر اين گمان صحه نهاده است.

 

       تصوير كلي زمين شناسي ايران با ساختار گسل خورده و درزه ها و شكستگي ها بسياري كه در الگوي زمين شناسي آن رخنمون است نشان دهنده ميزان نيروي وارد آمده بر آن است. گسلها و شكستگي ها نقش تعيين كننده اي در مناطق پتانسيل بالاي زمين گرمايي دارند.

           ولكانيسم و پديده هاي آتشفشاني نئوژن و به خصوص كواترنري از ديگر شواهد وجود پتانسيل زمين گرمايي در گستره ايران است. توده هاي نفوذي و ماگماتيسم جديد با بوجود آوردن منابع عظيم انرژي زمين گرمايي با همراهي درزها و شكست ها، مناطقي با پتانسيل بالا بوجود مي آورند.

         چشمه هاي آبگرم و ظهورهاي سطحي يكي ديگر از نمادهاي وجود انرژي زمين گرمايي است. آنچه بيش از پيش به وجود پتانسيل بالاي انرژي زمين گرمايي در ايران قوت مي بخشد وجود چشمه هاي آبگرم بسيار در گستره ايران است. (شابيك، 1372) در كنار رو راندگي زاگرس كه از سوي ديگر بيشترين فعاليتهاي ماگماتيسم و آتشفشاني نيز در امتداد آن در طي كواترنري صورت گرفته است تعداد بسيار زيادي چشمه هاي آب گرم ديده مي شود.

        اطراف كوه دماوند در شمال ايران نمونه ديگري از مثال نزديكي چشمه هاي آبگرم به توده هاي آذرين قديمي است.

         حضور ايران در كمربند زمين گرمايي شرق مديترانه – هيماليا و عبور مرزهاي صفحات تكتونيكي از گستره ايران پتانسيل عظيمي براي توليد انرژي ژئوترمال ايجاد كرده است. جاي آن دارد كه با بررسي دقيق ميدانهاي داراي پتانسيل بالا شرايط اكتشاف و توسعه آنها را فراهم آورد.

          به عنوان سه شاخص اصلي مي توان موارد ذيل را شاهد مثال وجود آنوماليهاي زمين گرمايي دانست.

  • ساختار تكتونيكي و قرار گيري در مرز صفحات تكتونيكي
  • گسلهاي عميق و سيستمهاي درز و شكستگي هاي توسعه يافته
  • ماگماتيسم و آتشفشانهاي جديد (نئوتكتونيك).

           در قالب شاخصهاي فوق در بسياري از مناطق ايران مي توان آنوماليهاي زمين گرمايي دال بر وجود پتانسيلهاي  بالاي زمين گرمايي را دنبال كرد و  با بررسي هاي ساختارشناسي و زمين شناسي منطقه اي نظير ظهورهاي سطحي (چشمه هاي آبگرم)، زونهاي آلتراسيون، محل درزه ها و گسلها  ،بررسي هاي چينه شناسي تكميلي در مورد پتانسيل هر منطقه گزارشهاي تفصيلي و جامعي تهيه نمود.

 

 

 



عکس

دانلود