نوآوری و ابداع جدید در زمینه مدیریت پسماندها در دانشگاه زنجان

زنجان - خبرگزاری مهر: پسماندها دشمنان پنهان سلامت جامعه هستند و غفلت از مهندسی زیست محیطی هم اکنون موجب شده است در کشورهای درحال توسعه عامل بیش از 99 درصد سرطان ها ریشه در مواد شیمیایی و خطرناک محیطی داشته باشد.

به گزارش خبرنگار مهر، پسماند به مفهوم بالا رفتن میزان مواد سمی و خطرناک در منابع پایه زیست محیطی (آب، خاک و هوا) است.

هر روز حجم  بالایی از پسماندها در قالب زباله‌ خانگی، صنعتی، کشاورزی حاصل از فرآیندهای صنعتی و اقتصادی در جهان تولید می‌شود. طبق گزارش سازمان حفاظت محیط زیست کشور، میزان تولید پسماند در ایران با محاسبه حدود 700 تا 800 گرم سرانه پسماند، روزانه بالغ بر 50 هزارتن می باشد که در مقایسه با سایر کشورهای جهان با 292 کیلوگرم پسماند هر نفر در سال در حد متعادلی قرار گرفته است.

این در حالیست که در شهر تهران روزانه حدود هفت هزار تن پسماند جامد شهری تولید و حدود 90 درصد پسماند دفن و 10 درصد آن تفکیک می‌شود که تنها حدود دو درصد آن قابل بازیافت است.حال اگر این ها به شیوه صحیح بازیافت شود، می‌توان به طور کامل آن را به چرخه اقتصاد بازگرداند. اما در چند دهه‌‌ گذشته رویکرد و نگاه به این مقوله شکل صنعتی به خود گرفته است. فرآیندهای متعددی با هدف امحاء پسماند، بازیافت انرژی موجود در آن ابداع شده است.

یکی از این روش‌ها  که اخیرا توسط گروهی از محققان دانشگاه زنجان انجام گرفته است، طراحی فرآیندی جهت تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما است که می تواند شیوه ای نو و مطمئن برای دفع پسماند و تولید انرژی های تجدیدپذیر باشد.
 
در سال های اخیر ایده‌ استفاده از فناوری قوس پلاسما به منظور تبدیل پسماند به گاز مطرح شده است که طی این فرآیند، ضمن امحاء و دفع پسماندهای جامد شهری، انرژی پتانسیل موجود در آنها آزاد گشته و از آن به عنوان یک انرژی بازیافتی پاک می‌توان استفاده کرد. 

یوسفعلی عابدینی با بیان این که از مزایای این فناوری می‌توان برای توسعه کاربرد انرژی تجدیدپذیر، بازیافت و استفاده مجدد از محصولات جانبی مفید پسماند در صنایع ساختمانی و راهسازی و کاهش نیاز به مراکز دفن بهداشتی استفاده کرد، تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما را شیوه ای نو در تولید انرژی تجدیدپذیر و نیز امحاء و بازیافت انواع پسماندهای جامد اشاره کرد و می گوید: این فناوری در آمریکا و کانادا در مرحله بررسی و توسعه است و مطالعات گسترده‌ای بر روی امکان‌سنجی کاربرد آن در حوضه‌ مدیریت انواع پسماند از دید زیست‌محیطی انجام گرفته است.

 حرارت تا سقف 6 هزار درجه
 
مدیر ارشد این طرح درباره کاربرد قوس پلاسما در امحاء پسماند اظهار می کند: در این روش پسماند تا دمای 6000 درجه سانتیگراد حرارت داده می‌شود که در این دما پیوند مولکولی مواد از هم گسسته و مواد به حالت گازی تبدیل می‌شوند.

عابدینی با بیان اینکه این امر منجر به آزادسازی انرژی پتانسیل موجود در مواد آلی پسماند می شود، می گوید: مواد غیرآلی مذاب نیز به صورت تفاله‌ شیشه‌ای شکل از کوره‌ی پلاسما خارج می‌شوند که می‌توان از این سرباره‌ خنثی و مقاوم در صنایع راه‌ و ساختمان‌سازی سود برد.

این استاد دانشگاه تصریح می کند: در صورت توسعه و پیشرفت این فناوری نیاز به ایجاد مراکز دفن بهداشتی مواد در آینده به طرز چشم‌گیری کاهش خواهد یافت.
 
عابدینی درباره استفاده از ترکیب دو فناوری پیرولیز (تجزیه در اثر حرارت در محیط بدون اکسیژن)و قوس پلاسما معتقد است، در مرحله اول جریان هوا از میان رآکتور تا حد بسیار زیادی کاهش یافته و این امر منجر به کاهش پتانسیل حمل مجدد مواد از محل احتراق به تجهیزات پایین‌دست می‌ شود.

وی ادامه می دهد: هدف دیگر ما این است که با استفاده از مشعل‌های قوس پلاسما نیاز به مصرف سوخت‌های فسیلی از بین می‌رود؛ چرا که مشعل‌ها با استفاده از جریان الکتریسیته کار می‌کنند.
 
 منبع انرژی پاک
 
پروسه‌ی پلاسما – پیرولیز بخش آلی پسماند را به گاز سنتزی (Syngas) تبدیل می‌کند که حاوی بخش عمده‌ای از انرژی پتانسیل موجود در پسماند است.

در ادامه مجری این طرح با اعلام اینکه گاز سنتزی یک منبع انرژی پاک است که پس از طی فرآیند‌هایی برای تولید بخار‌ آب و یا الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد، تاکید می کند: امکان استحصال موادی از قبیل هیدروژن، اتانول و سایر مواد نیز از آن وجود دارد. 

حمیدرضا حسنلو با اعلام اینکه دمای بالای حاصل از فرآیند قوس پلاسما مواد غیر‌آلی موجود در پسماند را نیز به حالت مذاب درمی‌آورد، اضافه می کند: این مواد پس از طی مرحله انجماد مجدد به یک ماده‌ی شیشه‌ای شکل خنثی تبدیل می شوند. از این محصول می‌توان در مصالح ساختمانی و راهسازی استفاده کرد.

کارشناس ارشد محیط زیست دانشگاه زنجان اظهار می کند: به واسطه‌ گرمایی شدید و نیز ذرات محتوی انرژی بالای ساطع شده توسط قوس پلاسما پیوند مولکولی مواد تشکیل دهنده‌ی پسماند آلی جدا شده و پسماند به اجزای عنصری ابتدایی خود تجزیه می شود.

او سامانه‌ تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما را یک سامانه‌ پردازش غیر‌انتخابی پسماند معرفی می کند و می افزاید: طیف وسیعی از انواع پسماند‌های آلی و غیر‌آلی از طریق این فناوری قابل پردازش، امحا و بازیافت خواهند بود.

حسنلو آزادسازی انرژی از مواد آلی را ایده‌ی محوری این شیوه عنوان می کند و می افزاید: پردازش پسماند‌های غیر‌آلی کاهش بهره‌وری اقتصادی این‌گونه تاسیسات را موجب می شود.
 
توصیف فرآیند

در ادامه یوسفعلی عابدینی نیز در این باره می گوید: پیش از ورود پسماند به رآکتور فرآیند خرد کردن و کاهش اندازه‌ی پسماند صورت می‌پذیرد که این امر علاوه بر حفظ همگنی مواد ورودی، احتمال آسیب‌رسانی پسماندها به دیواره‌ی رآکتور را نیز کاهش می‌دهد.

مدیر ارشد این طرح در تکمیل صحبت هایش می افزاید: در حین تبدیل مواد به گاز در قسمت‌های پایینی رآکتور موادی که از قسمت بالایی وارد رآکتور شده‌اند به سمت پایین هدایت شده و همزمان با ادامه واکنش‌ها جایگزین پسماند‌های پردازش شده می‌شوند. 

در ادامه دو مشعل‌ پلاسما در قسمت انتهایی رآکتور تعبیه شده‌اند که ضمن ایجاد قوس پلاسما دمایی در حدود 3000 الی5000 درجه سانتیگراد به‌وجود می‌آورند.


 گازهای حاصل از فرآیند گازی‌سازی پسماند توسط قوس پلاسما از میان لایه‌های بالایی پسماند به سمت بالای رآکتور حرکت می‌کنند و از قسمت فوقانی رآکتور خارج شده و  وارد بخش‌های تعبیه‌شده برای تصفیه گاز می‌ شوند.
 

 تحت شرایط پیرولیز گاز سنتزی که بیشتر از مونوکسید‌کربن، هیدروژن، نیتروژن و بخار آب تشکیل شده است، خارج می شوند این گاز سنتزی محتوی انرژی بسیار بالایی دارد، بخش عمده‌ای از ترکیب شیمیایی مواد پسماند را تشکیل می‌دهد، از پتانسیل بسیار بالایی جهت کاربردهای جانبی مفید از جمله تولید گرما و الکتریسیته برخوردار است.

در ادامه این فرآیند گاز سنتزی خروجی از رآکتور به سمت یک ژنراتوربازیافت حرارتی بخار آب هدایت می‌شود. در داخل این ژنراتور دمای گاز از 1200 درجه به 150 درجه سانتیگراد کاهش می‌یابد.

مرحله سودآوری

تفاله‌ حاصل از فرآیند تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما یک ماده‌ی شیشه‌ای شکل خنثی است که در واقع بخش غیر‌آلی پسماند ورودی به رآکتور را در بر‌می‌گیرد.

برخی مواقع به منظور کاهش دمای ذوب مواد غیر‌آلی و افزایش پایداری تفاله‌ی تولیدی در قسمت انتهایی رآکتور سنگ‌آهک به پسماند‌های در حال پردازش اضافه می‌شود. این امر منجر به ایجاد پیوندهای شیمیایی میان مواد غیرآلی موجود در تفاله‌ حاصل از فرآیند می شود و ماده‌ی شیشه‌ای شکلی از تلفیق همه‌ی تفاله‌های باقیمانده در انتهای رآکتور پدید می‌آورد.

گازهای سنتزی حاصل از این فناوری مانند گاز هیدروژن قابلیت ذخیره سازی داشته و قادرند به عنوان سوخت پاک و سالم در وسایط نقلیه و غیره مورد استفاده قرار گیرند.
 
یک تیر و چند نشان

تاسیسات پردازش پسماند با استفاده از فناوری قوس پلاسما گامی رو به جلو در حوضه‌ی فناوری‌های مدیریت پسماند محسوب می شود.

تبدیل مواد آلی به یک منبع انرژی تجدید‌پذیر و تبدیل مواد غیر‌آلی به یک ماده‌ی شیشه‌ای خنثی و بی‌خطر تا حد زیادی نیاز جوامع به ایجاد و توسعه‌ی مراکز دفن بهداشتی انواع پسماند را کاهش می‌دهد. پسماند‌های جامد شهری، مصالح و نخاله‌های ساختمانی، لجن‌های فاضلاب‌های صنعتی و شهری و حتی پسماند‌های خطرناک، عفونی و بیمارستانی از طریق این فناوری ایمن قابل پردازش می‌باشند که این امر مزایای زیست‌محیطی عمده‌ای نیز به همراه خواهد داشت.

با توجه به وضعیت کنونی ذخایر سوخت‌های فسیلی و افزایش هزینه‌های تامین انرژی، تاسیسات گازی‌سازی پسماند توسط قوس پلاسما از پتانسیل بالایی جهت تولید انرژی تجدید‌پذیر برخوردار هستند. 

بهتر است این شیوه در محل‌های نزدیک به مراکز دفن بهداشتی پسماندها احداث شود و با استخراج مجدد پسماند‌های دفنی به عنوان ماده اولیه به تولید انرژی از طریق فناوری پلاسما پرداخت. ناگفته نماند، تاسیسات تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما هم‌اکنون در مرحله‌ی پایلوت و آزمایشگاهی در حال طی مراحل ابتدایی است و مطالعات بر روی تاسیس مراکز بزرگ شهری و منطقه‌ای در حال انجام است.

با توجه به چالش‌های پیش روی مدیریت انواع پسماند، افزایش هزینه‌های تامین انرژی و ملاحظات مربوط به کاهش تولید و انتشار گازهای گلخانه‌ای، استفاده از فناوری قوس پلاسما جهت پردازش پسماند علاوه بر عواید اقتصادی، سهم بسزایی در حفظ محیط ‌زیست دارد. 
 
بومی سازی بازیافت زباله به سبکی نو

 یوسفعلی عابدینی نامی آشنا در گروه فیزیک و علوم محیط زیست دانشگاه زنجان است. نزدیک به 2 دهه در زمینه طراحی مدل های آلودگی هوای شهر در کنار دیگر فعالیت ها از جمله اختر فیزیک و هواشناسی فعالیت دارد.

او بعد از این مدت تصمیم می گیرد با راه اندازی رشته نوپای کارشناسی ارشد علوم محیط زیست برای اولین بار در کشور پیش قدم شود. او دغدغه این را داشت که زباله های حاشیه شهرها را با مدیریت در بازیافت به مرحله سودآوری برساند و به نوعی ضرر را به ثروت بدل کند. از این رو راه و رسم بهره گیری از شیوه های فیزیکی را در این باره پیشه راه می سازد.

دغدغه او در این مورد نبود شیوه و سبکی جدید برای بازیافت و مدیریت زباله بود که او را مجاب می کرد، به فکر چاره ای باشد. او معتقد بود باید سبک و سیاق سنتی از قبیل دفن و سوزاندن رخت بربنند و جای خود را به شیوه ای نو که حاصل آن سودآوری و مقرون به صرفه بودن است، بدهد. 

اکنون این موضوع در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد زیر نظر او و مهرداد حمیدی مراحل پایانی خود را طی می کند.

آنها بعد از بررسی بیمارستان ولیعصر(عج) زنجان را برای بررسی طرحی با عنوان مدیریت و امحاء پسماندهای بیمارستانی با ظرفیت روزانه یک تن را به شکل پایلوت انتخاب می کنند. آنها موضوع را با شهرداری، شورای اسلامی شهر، سازمان محیط زیست استان در میان گذاشته اند و  به نوعی آنها نیز مشتری پروپاقرص اجرای این طرح هستند، تا سیستم در مقیاس های بزرگ نیز عملیاتی شود.

می توان استنباط کرد که هزینه اجرای این طرح نسبت به سایر طرح ها بسیار بسیار پایین است؛ به طوری که با بنیاد ملی نخبگان نیز مکاتبات لازم صورت گرفته است تا هر چه سریعتر این طرح در مقیاس های متعدد نیز به مرحله اجرا درآید.

در گام بعدی این گروه تلاش می کنند، تا زمینه توسعه این طرح را بر روی پسماندهای صنعتی پیاده کند که این امر به چراغ سبز مسئولان بستگی دارد.

آنها در اجرای این طرح از متخصصان حوزه داروسازی، متالوژی، عمران و شیمی سود برده اند و در واقع آنها با اتکا به دانش بومی این شیوه را در کشور بومی سازی کرده اند.

کد خبر 1693986

شهر خبر

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
  • نظرات حاوی توهین و هرگونه نسبت ناروا به اشخاص حقیقی و حقوقی منتشر نمی‌شود.
  • نظراتی که غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با خبر باشد منتشر نمی‌شود.
  • 6 + 12 =