تولید برق از فاضلاب راهکار پایدار کاهش ناترازی
چالش‌های تأمین انرژی، کشورها را به اتخاذ روش‌های نوآورانه برای کاهش ناترازی انرژی سوق داده است که یکی از این روش‌ها، تولید برق از لجن فاضلاب است. با توجه به ناترازی برق در کشور، اجرای این روش می‌تواند برای ایران راهگشا باشد.
به گزارش پیام ما به نقل از تسنیم، تامین انرژی همواره یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش‌روی کشورهای جهان بوده است. با رشد جمعیت، توسعه صنعتی و افزایش تقاضا برای برق، دولت‌ها به دنبال راهکارهایی نوآورانه برای تامین انرژی پایدار و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی هستند.
یکی از این راهکارها، تولید برق از لجن فاضلاب است؛ روشی که علاوه بر مدیریت پسماند، به تولید انرژی تجدیدپذیر و کاهش گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. کشورهای توسعه‌یافته مانند آلمان، دانمارک و سوئد از این فناوری به‌طور گسترده استفاده کرده‌اند و توانسته‌اند بخشی از نیازهای انرژی خود را از منابع غیرمتعارف تامین کنند.
در ایران، ناترازی انرژی و شکاف بین تولید و مصرف برق به یکی از چالش‌های جدی تبدیل شده است. این ناترازی به‌ویژه در فصول پیک مصرف، منجر به خاموشی‌های گسترده و آسیب به صنایع و خانوارها می‌شود. از سوی دیگر، ایران با مشکل مدیریت پسماندهای شهری و صنعتی، از جمله لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، روبه‌رو است که دفن یا سوزاندن آن‌ها می‌تواند تبعات محیط زیستی جبران‌ناپذیری داشته باشد.
استفاده از لجن فاضلاب برای تولید برق در ایران می‌تواند به‌عنوان یک راهکار دوگانه مطرح شود. این فناوری نه‌تنها از حجم پسماندها می‌کاهد، بلکه از طریق تولید برق، به کاهش ناترازی انرژی و افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر در سبد انرژی کشور کمک می‌کند. با توجه به وجود تعداد زیادی تصفیه‌خانه فاضلاب در شهرهای بزرگ ایران، زیرساخت‌های لازم برای اجرای این طرح وجود دارد. کافی است با سرمایه‌گذاری در تکنولوژی هضم بی‌هوازی و تولید بیوگاز، ظرفیت‌های بالقوه این بخش به فعلیت درآید و به کاهش وابستگی به منابع محدود سوخت فسیلی و بهبود امنیت انرژی کشور منجر شود.
چگونه از لجن فاضلاب برق تولید می‌شود؟
تولید برق از لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب یک روش نوآورانه و پایدار برای مدیریت پسماند و تولید انرژی تجدیدپذیر است. این فرآیند عمدتاً از طریق هضم بی‌هوازی (Anaerobic Digestion) انجام می‌شود که در آن مواد آلی موجود در لجن توسط میکروارگانیسم‌ها به گاز بیوگاز (عمدتاً متان) تجزیه می‌شود. سپس این بیوگاز به عنوان سوخت در ژنراتورها برای تولید برق و حرارت استفاده می‌شود.
مراحل تولید برق:
جمع‌آوری و تثبیت لجن: لجن از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب جمع‌آوری و در مخازن هضم بی‌هوازی ذخیره می‌شود.
هضم بی‌هوازی: در این مرحله، لجن در دمای کنترل‌شده تخمیر می‌شود و میکروارگانیسم‌ها مواد آلی را به بیوگاز تبدیل می‌کنند.
تصفیه بیوگاز: بیوگاز تولیدی معمولاً حاوی ناخالصی‌هایی مانند سولفید هیدروژن است که برای استفاده در ژنراتورها باید تصفیه شود.
تولید برق و گرما: بیوگاز تصفیه‌شده در واحدهای تولید مشترک برق و حرارت (CHP) استفاده می‌شود که علاوه بر برق، گرمای قابل استفاده نیز تولید می‌کند.
مدیریت پسماند نهایی: لجن باقیمانده پس از هضم می‌تواند به عنوان کود یا اصلاح‌کننده خاک استفاده شود.
مزایا:
کاهش گازهای گلخانه‌ای: استفاده از بیوگاز به‌جای سوخت‌های فسیلی منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود.
مدیریت پایدار پسماند: این روش از دفن یا سوزاندن لجن جلوگیری می‌کند که هر دو می‌توانند اثرات محیط زیستی منفی داشته باشند.
صرفه‌جویی اقتصادی: تولید برق از لجن می‌تواند هزینه‌های تصفیه‌خانه‌ها را کاهش دهد و حتی درآمدزایی داشته باشد.
کشورهای پیشرو در تولید برق از فاضلاب
کشورهای آلمان، سوئد، و دانمارک پیشگامان استفاده از فناوری‌های نوین برای تولید برق از لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب هستند. این کشورها با بهره‌گیری از رویکردهای علمی، سرمایه‌گذاری در فناوری‌های پیشرفته و تدوین سیاست‌های حمایتی توانسته‌اند از این روش به‌طور مؤثر برای تامین انرژی و مدیریت پایدار پسماند استفاده کنند. در ادامه اقدامات کلیدی این کشورها توضیح داده می‌شود:
آلمان
توسعه فناوری هضم بی‌هوازی:
آلمان با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته هضم بی‌هوازی، بیوگاز تولیدشده از لجن فاضلاب را به‌عنوان منبع اصلی برای تولید برق و حرارت استفاده می‌کند.
بیش از 9 هزار و 500 واحد تولید بیوگاز در این کشور فعالیت دارند که بسیاری از آن‌ها با تصفیه‌خانه‌های فاضلاب مرتبط هستند.
حمایت‌های دولتی و سیاست‌گذاری:
دولت آلمان از طریق یارانه‌ها و تعرفه‌های ترجیحی برای خرید برق تجدیدپذیر، مشوق‌هایی برای استفاده از این فناوری ارائه کرده است.
قانون انرژی تجدیدپذیر آلمان (EEG) نقشی کلیدی در گسترش تولید برق از منابع غیرمتعارف مانند لجن ایفا کرده است.
مدیریت پایدار لجن:
لجن باقیمانده پس از هضم برای تولید کودهای آلی استفاده می‌شود که چرخه‌ای پایدار برای استفاده از منابع فراهم می‌کند.
سوئد
تبدیل بیوگاز به برق و سوخت خودرو:
سوئد علاوه بر تولید برق، بیوگاز حاصل از لجن فاضلاب را به سوخت زیستی برای خودروها تبدیل می‌کند. این کشور زیرساخت‌های گسترده‌ای برای استفاده از بیوگاز در حمل‌ونقل فراهم کرده است.
تمرکز بر تصفیه پیشرفته:
تصفیه‌خانه‌های فاضلاب سوئد به تجهیزات پیشرفته برای حذف ناخالصی‌های بیوگاز مجهز هستند که بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد.
تعهد به اهداف محیط زیستی:
با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، سوئد از بیوگاز برای جایگزینی سوخت‌های فسیلی در تولید برق و گرما بهره می‌برد.
دانمارک
یکپارچه‌سازی تولید برق و گرما (CHP):
دانمارک یکی از پیشرفته‌ترین سیستم‌های تولید مشترک برق و گرما (CHP) را دارد که بیوگاز حاصل از لجن را به‌صورت همزمان به برق و حرارت تبدیل می‌کند.
گرمای تولیدشده به شبکه‌های حرارت مرکزی شهری (District Heating) منتقل می‌شود.
تمرکز بر انرژی محلی و جوامع کوچک:
دانمارک از بیوگاز تولیدشده در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب برای تامین نیازهای انرژی محلی در شهرهای کوچک استفاده می‌کند.
همکاری بخش دولتی و خصوصی:
این کشور با همکاری بخش خصوصی و دانشگاه‌ها به‌طور مداوم در حال تحقیق و توسعه فناوری‌های جدید است تا بهره‌وری سیستم‌های بیوگاز را افزایش دهد.
نتایج و دستاوردها
آلمان: سهم بالایی از برق تولیدی در بخش انرژی تجدیدپذیر دارد و تصفیه‌خانه‌های فاضلاب این کشور سالانه میلیون‌ها کیلووات‌ساعت برق تولید می‌کنند.
سوئد: بیش از 60 درصد بیوگاز تولیدشده در این کشور از لجن فاضلاب حاصل می‌شود و به سوخت پاک برای حمل‌ونقل عمومی تبدیل می‌گردد.
دانمارک: حدود 20 درصد برق و گرمای مصرفی این کشور از منابع بیوگاز تامین می‌شود، که بخشی از آن از لجن فاضلاب است.
تولید برق از فاضلاب راهکاری برای جبران ناترازی برق کشور
ایران با چالش ناترازی برق روبه‌رو است که به‌ویژه در فصول گرم سال به اوج خود می‌رسد. طبق آمارهای رسمی، ناترازی تولید و مصرف برق کشور در سال 1402 به حدود 15,000 مگاوات رسید. این ناترازی باعث خاموشی‌های گسترده در بخش‌های خانگی، صنعتی و تجاری شده و آسیب‌های اقتصادی قابل‌توجهی به همراه داشته است. از سوی دیگر، کشور سالانه حدود 50 میلیارد مترمکعب فاضلاب شهری و صنعتی تولید می‌کند که تنها بخشی از آن به‌طور کامل تصفیه می‌شود. این دو مسئله، فرصتی مناسب برای استفاده از فناوری‌های نوین مانند تولید برق از لجن فاضلاب فراهم می‌کند.
پتانسیل تولید برق از فاضلاب در ایران
میزان لجن تولیدی:
به ازای هر مترمکعب فاضلاب تصفیه‌شده، حدود 0.5 تا 1 کیلوگرم لجن خشک تولید می‌شود. با در نظر گرفتن تولید سالانه 50 میلیارد مترمکعب فاضلاب، ایران ظرفیت تولید میلیون‌ها تن لجن را دارد.
این لجن به‌عنوان منبعی غنی از مواد آلی، توانایی تولید بیوگاز را دارد که می‌تواند برای تولید برق استفاده شود.
پتانسیل انرژی بیوگاز:
هر تن لجن خشک می‌تواند حدود 350 مترمکعب بیوگاز تولید کند که معادل 700 کیلووات‌ساعت برق است.
با فرض بهره‌وری 50 درصدی در جمع‌آوری و استفاده از لجن، ایران توانایی تولید سالانه ده‌ها گیگاوات‌ساعت برق را دارد.
زیرساخت‌های موجود:
ایران در سال‌های اخیر اقدام به احداث تصفیه‌خانه‌های مدرن در شهرهای بزرگ مانند تهران، مشهد و اصفهان کرده است که ظرفیت بالقوه برای اجرای این فناوری را دارند.
به‌عنوان نمونه، تصفیه‌خانه جنوب تهران یکی از بزرگ‌ترین واحدهای کشور است که روزانه میلیون‌ها مترمکعب فاضلاب تصفیه می‌کند و می‌تواند به مرکزی برای تولید برق از لجن تبدیل شود.
مزایای اجرای این طرح در ایران:
کاهش ناترازی برق: بهره‌گیری از این روش می‌تواند بخشی از نیاز برق کشور را تامین کرده و از فشار بر نیروگاه‌های حرارتی بکاهد.
مدیریت بهینه پسماند: تولید برق از لجن، ضمن کاهش حجم زباله‌های دفنی، اثرات محیط زیستی ناشی از آن را کاهش می‌دهد.
افزایش سهم انرژی‌های تجدیدپذیر: ایران با سهم کمتر از 1 درصد از انرژی‌های تجدیدپذیر در سبد انرژی، نیازمند گسترش این فناوری‌ها برای دستیابی به اهداف محیط زیستی است.
ایران با توجه به حجم بالای تولید فاضلاب و ناترازی برق، پتانسیل مناسبی برای استفاده از فناوری تولید برق از لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب دارد. سرمایه‌گذاری در این بخش می‌تواند به کاهش فشار بر شبکه برق، افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش آلودگی‌های محیط زیستی منجر شود.
بدون دیدگاه