منبع:خط سلامت
پیشرفت صنعت و افزایش سریع جمعیت در سراسر جهان، مسئله مدیریت زباله را به یکی از چالشهای جدی و حیاتی تبدیل کرده است و بسیاری از کشورها برای حل این مسئله به استفاده از فناوریهای نوین در زمینه انرژی زبالهسوزی (Waste-to-Energy) روی آوردهاند. پیشینه انرژی زبالهسوزی به دههها قبل بازمیگردد، زمانی که جوامع محلی در آمریکا، اروپا و آسیا برای مدیریت زبالههای خود به سوزاندن زبالهها بهعنوان یک راهحل روی آوردند.
به گزارش ایمنا، نخستین نیروگاههای زبالهسوزی اوایل قرن بیستم در اروپا و ایالات متحده آمریکا و با هدف کاهش حجم زبالهها و تولید انرژی از این فرایند راهاندازی شد. با پیشرفت فناوری و افزایش آگاهی درباره مسائل زیستمحیطی، روشهای سوزاندن زباله بهبود یافت و استانداردهای زیستمحیطی سختتری برای آن وضع شد، امروزه انرژی زبالهسوزی بهعنوان یک منبع تجدیدپذیر برای تولید برق و گرمای محلههای شهری در بسیاری از کشورها بهکار میرود و به مدیریت بهینه پسماند و کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی کمک میکند.
انرژی زبالهسوزی به فرایند تولید انرژی از پسماند غیرقابل بازیافت اطلاق میشود که شامل سوزاندن زباله در شرایط کنترلشده، تولید گرما و در نهایت تبدیل آن به انرژی الکتریکی یا گرمایی است. این روش علاوهبر کمک به کاهش حجم پسماند، منبعی مطمئن و پایدار را برای تأمین انرژی در جوامع محلی فراهم میآورد.
پسماند جامد شهری و صنعتی شامل مخلوطی از مواد غنی از انرژی همچون کاغذ، پلاستیک، زبالههای محوطه و محصولات ساختهشده از چوب، بهمنظور کاهش حجم پسماند در محلهای دفن زباله، در نیروگاههای زبالهسوزی سوزانده میشود تا به خاکستر و گازهای داغ تبدیل شود. گزارشها نشان میدهد که از هر ۴۵ کیلوگرم پسماند حدود ۳۸ کیلوگرم میتواند بهعنوان سوخت برای تولید برق سوزانده شود. کارخانههای تبدیل زباله به انرژی، ۹۰۰ کیلوگرم زباله را به خاکستری تبدیل میکند که وزن آن بین ۱۳۰ تا ۲۷۰ کیلوگرم است و به این ترتیب حجم زباله را تا حدود ۸۷ درصد کاهش میدهد.
انرژی حاصل از سوزاندن به صورت گرمایی است که بخشی از آن بهوسیله توربینهای بخار یا بویلرها به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. پیش از سوزاندن، امکان جداسازی و بازیابی مواد قابل بازیافت همچون فلزات و پلاستیکها وجود دارد و علاوه بر آن، سیستمهای مدرن به تجهیزاتی برای کنترل آلودگی هوا و گازهای سمی مجهز شده است که شامل فیلترهای ذرات، خنثیکنندهها و سیستمهای تهویه است.
استفاده از فناوری انرژی زبالهسوزی فقط بهمعنای کاهش زباله نیست، بلکه به بهبود استفاده از منابع محیطی و ارتقای کیفیت زندگی افراد در جوامع محلی منجر میشود. سوزاندن زبالهها به کاهش حجم آنها کمک میکند و بستر لازم برای کاهش فضای دفن زباله را فراهم میآورد. این فرایند به تولید برق و گرما از زبالههای غیرقابل بازیافت کمک و منابع جدیدی را برای تأمین انرژی ایجاد میکند که نتیجه آن کاهش انتشار گازهای مضر و جبران آلودگیهای ناشی از سوزاندن زبالهها است.
راهاندازی و نگهداری از نیروگاههای زبالهسوزی به ایجاد فرصتهای شغلی کمک میکند و اقتصاد محلی را ارتقا میدهد. بسیاری از نیروگاههای زبالهسوزی، کارگاههای آموزشی و رویدادهای اجتماعی را برگزار میکنند و از این طریق به افزایش آگاهی عمومی درباره مدیریت پسماند کمک میکنند.
نیروگاههای زبالهسوزی با وجود مزایای بسیار، با چالشهایی نیز روبهرو هستند که نخستین مورد نگرانی افراد از آلودگیهای ممکن ناشی از سوزاندن زباله و تأثیرات آن بر سلامت انسان است، به همین دلیل نیروگاههای مدرن باید با استانداردهای زیستمحیطی و بهداشتی سختگیرانهای هماهنگ شوند که ممکن است زمانبر و پیچیده باشد.
سرمایهگذاری اولیه برای راهاندازی نیروگاههای زبالهسوزی بسیار بالا است و نیاز به حمایتهای مالی و بینالمللی دارد. با تداوم تحقیق و پیشرفت فناوری، استفاده از انرژی زبالهسوزی میتواند به راهحلی پایدار و قابل اعتماد برای چالشهای زباله در آینده تبدیل شود و دگرگونی مثبتی در نحوه مدیریت پسماند و تأمین انرژی در سراسر جهان ایجاد کند.
در حال حاضر حدود ۱۰ درصد از انرژی تأمینشده برای شبکههای گرمایشی منطقهای در اروپا از نیروگاههای زبالهسوزی بهدست میآید، بهویژه در کشورهای شمال اروپا به دلیل کمبود منابع طبیعی انرژی و نیاز به گرما در زمستانهای سرد، از اهمیت ویژهای برخوردار است. نیروگاههای زبالهسوزی مدرن بهخوبی با محیط اطراف خود یکپارچه میشود و بهعنوان فضای اجتماعی و فرهنگی در جوامع میزبان خود شناخته میشود و به این ترتیب در ارتقای شرایط جامعه نقش فعالی دارد. در ادامه به نمونههای قابلتوجهی از نیروگاههای زبالهسوزی اشاره میشود که نقش بسزایی در محافظت از محیط زیست و کاهش ردپای کربن دارد.
تجربهای موفق از انرژی زبالهسوزی با استفاده از فناوریهای پیشرفته در سیستم مدیریت زباله سوئد وجود دارد. در این کشور اسکاندیناوی، نرخ بازیافت پسماند بسیار بالا است و تنها یک درصد از زبالههای شهری به محل دفن زباله ارسال میشود. پسماندها به جای ارسال به محل دفن، بهعنوان سوخت در سیستم گرمایش منطقهای استفاده میشود و نیازهای گرمایشی یک میلیون و ۲۵۰ هزار آپارتمان را برآورده میکند. نیروگاه Sysav واقع در مالمو با ظرفیت پردازش حدود ۶۰۰ هزار تن زباله در سال، یکی از بزرگترین و کارآمدترین نیروگاههای زبالهسوزی در اروپا بهشمار میرود. این نیروگاه حدود ۶۰ درصد از نیازهای گرمایشی شهر ۳۰۰ هزار نفری مالمو را تأمین میکند.
نیروگاه Sysav سیستمهای پیشرفتهای برای مدیریت و کنترل آلودگی را به کار میبرد تا به استانداردهای زیستمحیطی بالا پایبند باشد. علاوهبر این، Sysav در برنامههای آموزشی محلی مشارکت دارد و بهعنوان مرکز برگزاری رویدادهای فرهنگی و هنری شناخته میشود و از این راه به ترویج آگاهی اجتماعی در زمینه مدیریت زباله کمک میکند.
نیروگاه Rea Dalmine با راندمان بیش از ۲۷ درصد، یکی دیگر از پروژههای موفق در ایتالیا همچنین اروپا است که در شهر برگامو تأسیس شده است. این نیروگاه نهتنها بهعنوان یک الگوی پیشرفته در مدیریت زباله عمل میکند، بلکه به افزایش پایداری زیستمحیطی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای کمک قابلتوجهی کرده است.
این نیروگاه در سال ۲۰۲۰ گرمای تولیدی موردنیاز برای شبکه گرمایش منطقهای را به میزان ۵۰ درصد افزایش داد که معادل کاهش ۱۴ هزار و ۵۰۰ تن دیاکسید کربن در سال است. خط تصفیه بخار نوآورانه این نیروگاه عاملی است که استفاده از آب را در تمام فرایندهای زبالهسوزی و تولید انرژی به صفر رسانده است و به حفظ این منبع حیاتی کمک میکند.
گرمای بازیافتی حاصل از این نیروگاه به ایستگاه پمپاژ شبکه گرمایش منطقهای متصل است که امکان استفاده سایر مناطق شهر از جمله محلههای کلونیولا، مالپنساتا و سنتوماسو را فراهم میکند. یک انبار حرارتی برای مدیریت گرمایش همه ساختمانهای مجهز به سیستم گرمایش متمرکز طراحی شده است که میتواند به شبکه متصل شود.
معماری این نیروگاه از نظر زیباییشناسی مورد توجه بسیاری از مسئولان قرار گرفته است و بهعنوان یک نقطه عطف در شهر برگامو شناخته میشود. Rea Dalmine با ارائه اطلاعات بهروز و شفاف درباره فرایندهای خود از طریق وبگاه رسمی، ارتباط نزدیکی با جامعه محلی برقرار میکند و به این روش همکاری شهروندان را در جمعآوری پسماند قابل بازیافت ارتقا میدهد.
نیروگاه Giubiasco در دامنههای آلپ سوئیس نمونه دیگری از عملکرد مؤثر انرژی زبالهسوزی است. این نیروگاه که با هدف حل مشکلات دفع و صادرات پرهزینه زباله به سایر مناطق سوئیس در سال ۲۰۰۹ ایجاد شد، سالانه حدود ۱۶۰ هزار تن زباله را پردازش و به انرژی گرمایی و الکتریکی تبدیل میکند.
انرژی الکتریکی تولیدی این نیروگاه به شبکه برق ملی متصل است و نیازهای حدود ۲۳ هزار خانوار سوئیسی را تأمین میکند. این نیروگاه که با تکیه بر فناوریهای مدرن و با حداقل تأثیر زیستمحیطی به تولید گرما و برق مورد نیاز مناطق اطراف کمک میکند، بهعنوان یک الگوی موفق در مدیریت پسماند اروپا مورد توجه قرار گرفته است.
نیروگاه Amager Bakke با امکانات فوقالعاده در کپنهاگ، بهعنوان یک الگوی پیشرفته در مدیریت زباله و تولید انرژی در سراسر جهان شناخته میشود. این نیروگاه علاوهبر اینکه جایگزینی برای استفاده از سوختهای فسیلی در انرژی حرارتی محسوب میشود، بهعنوان یک مرکز اجتماعی و فرهنگی نیز عمل میکند. این نیروگاه حدود ۶۴۵ هزار نفر و ۶۸ هزار شرکت را در حوزه خود تحت پوشش قرار میدهد و برق ۸۰ هزار خانوار و گرمای مورد نیاز ۹۰ هزار آپارتمان را تأمین میکند.
نیروگاه کپنهاگ با نام «کپنهیل (Copenhill)» نیز شناخته میشود، چرا که ارتفاع آن به ۱۰۰ متر میرسد و پشتبام قابل دسترس آن پوشیده از پوشش گیاهی است که برای پیادهروی بسیار مناسب است. کپنهیل شامل بلندترین دیواره کوهنوردی مصنوعی جهان و یک پیست اسکی نیز هست که بهعنوان یک جاذبه گردشگری، به محلی برای تجمع خانوادهها و جوانان تبدیل شده است.
نیروگاه زبالهسوزی کاوازاکی بهعنوان یکی از جدیدترین و مدرنترین نیروگاههای زبالهسوزی در ژاپن شناخته میشود در سال ۲۰۰۱ با فناوریهای پیشرفته طراحی شد و یکی از بزرگترین و پیشرفتهترین نیروگاههای زبالهسوزی جهان بهشمار میآید. این نیروگاه ظرفیت سوزاندن حدود ۸۰۰ تن زباله در روز را دارد و انرژی تولیدی آن برای تأمین برق و گرما در منطقه مورد استفاده قرار میگیرد.
در این نیروگاه از فناوریهای مدرن برای کاهش آلودگی و به حداکثر رساندن بهرهوری انرژی استفاده میشود که به کنترل دقیق دما و فشار همچنین تصفیه مؤثر گازهای خروجی کمک میکند تا انتشار آلایندههای مضر به محیط زیست را به حداقل برساند.
این نیروگاه در اکتبر ۲۰۲۲ سیستم تولید برق از بازیابی حرارت زائد (WHRPG) را به کارخانه سیمان تایهیو در سایتامای ژاپن انتقال داده است که از حرارت اضافی آزادشده در فرایند تولید سیمان برای تولید برق استفاده میکند و منجر به کاهش مصرف انرژی و اثرات زیستمحیطی کارخانه سیمان خواهد شد.
هدف مأموریت سیارک طلایی تعمیق درک ما از فرآیندهای تشکیل سیارات است و این سیارک به دلیل ارزش تخمینی خیرهکننده ۱۰۰۰۰۰ کوادریلیون دلاری توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. ۱۶ Psyche سرشار از عناصر کمیاب از جمله پلاتین و پالادیوم است که برای تولید خودرو و وسایل الکترونیکی حیاتی هستند.
به گزارش همشهری آنلاین، در ۱۳ اکتبر ۲۰۲۳، ناسا مأموریت خود را برای کاوش ۱۶ Psyche، یک سیارک بزرگ غنی از فلز که تقریباً شش سال دورتر قرار دارد، آغاز کرد. ۱۶ Psyche سرشار از عناصر کمیاب از جمله پلاتین و پالادیوم است که برای تولید خودرو و وسایل الکترونیکی حیاتی هستند.
فیلیپ متزگر، فیزیکدان سیارهای در دانشگاه فلوریدا مرکزی میگوید: تفاوت اصلی بین استخراج معادن در زمین و استخراج در فضا در توسعه تجهیزاتی است که میتوانند تحت شرایط گرانش کم و پرتوهای زیاد عمل کنند.
همانطور که بشر به دنبال کشف و استعمار بالقوه فضا ست، تقاضا برای منابع فرازمینی به طور فزایندهای آشکار میشود. در حال حاضر شرکتهایی مانند AstroForge و TransAstra در حال بررسی چشمانداز استخراج سیارکهایی مانند Psyche هستند. بااینحال، چالشهای مهمی در مسیر استخراج این ثروتهای کیهانی باقیمانده است.
به گزارش سایت science از منظر فناوری، کارشناسان معتقدند ما به دستیابی به قابلیتهای لازم برای استخراج سیارک نزدیک شدهایم. همچنین، این تجهیزات باید به طور مستقل عمل کند، زیرا به دلیل فواصل زیاد درگیر، ممکن است بیش از ۲۰ دقیقه طول بکشد تا دستورالعملها به یک سیارک برسد.
تأمین مالی مأموریت؛ یک عنصر گمشده حیاتی
درحالیکه
فناوری لازم توسعهیافته و در آزمایشگاهها آزمایش شده است، اما هنوز برای
استفاده عملی آماده نیست. به گفته متزگر، تجهیزات فعلی برای استخراج
فضایی بین سطح آمادگی فناوری ۳ تا ۵ در مقیاس ناسا قرار دارد که از ۱ تا ۹
متغیر است. متزگر خاطرنشان کرد: ساخت یک مأموریت پروازی را شروع کنید. او
تاکید کرد تامین مالی یک عنصر گمشده حیاتی است و نشان میدهد که در صورت
تامین سرمایهگذاری کافی، استخراج سیارکها در مقیاس کوچک در عرض پنج سال
امکانپذیر خواهد بود.
به گفته کوین کانن، استادیار زمینشناسی و مهندسی زمینشناسی
در برنامه منابع فضایی دانشکده معادن کلرادو، بسیاری از پیشرفتها در
استخراج سیارکها احتمالاً از بخش خصوصی حاصل میشود. بااینحال، او اشاره
کرد که یک مانع مهم باقی میماند: متقاعدکردن سرمایهگذاران بالقوه در مورد
ارزش استخراج سیارک.
کانن چالشهای اقتصادی انتقال مواد به زمین را برجسته کرد و اظهار داشت که ممکن است از نظر مالی مقرونبهصرفه نباشد.
استخراج منابع از سیارکها
قیمت
فلزات گروه پلاتین در حال حاضر روبهکاهش است و پرسشهایی را در مورد
مقرونبهصرفه بودن چنین عملیاتی ایجاد میکند. باوجود این، کانن پیشنهاد
کرد استخراج منابع از سیارکها میتواند برای توسعه زیرساختها در فضا مفید
باشد. بهعنوانمثال، سیارکهای غنی از آب میتوانند اجزای لازم برای سوخت
موشک را فراهم کنند؛ درحالیکه فلزات استخراج شده از سیارکها میتوانند
برای ساخت سازههای بزرگ در فضا استفاده شوند.
باوجود چالشهای بسیار، اما علاقهمندی به استخراج ماه نیز وجود دارد که حاوی مواد مشابه اما در غلظتهای پایینتر است. کانن خاطرنشان کرد نزدیکی ماه، تنها چند روز دور از زمین، آن را به گزینهای دردسترستر برای تلاشهای اولیه معدن تبدیل خواهد کرد.
اگرچه استخراج سیارک هنوز در مراحل اولیه است، جامعه علمی همچنان بر کاوش این اجرام آسمانی متمرکز است. کمی قبل از مأموریت روان، فضاپیمای OSIRIS-REx ناسا با نمونه هایی از سیارک بننو بازگشت. علاوه بر این، فضاپیمای ژاپنی Hayabusa۲ نمونههایی از سیارک ریوگو را بازگرداند.
قرار است در آینده دو سیارک دیگر را کاوش کند. در ماه اکتبر، آژانس فضایی اروپا مأموریت هایی را برای بررسی بیشتر سیارکها راهاندازی خواهد کرد.
فناوری جادویی
هدف این مأموریتها به
طور خاص استخراج نیست. در عوض، آنها به دنبال افزایش درک ما از زمینشناسی
و شیمی سیارههای باستانی هستند. کانن تأکید کرد فناوری استخراج سیارک از
قبل وجود دارد و اظهار داشت: هیچ فناوری جادویی وجود ندارد که ما مجبور
باشیم برای استخراج سیارکها اختراع کنیم. ما فناوری آن را داریم. این
مسئله داشتن اراده برای انجام این کار و صرف سرمایه برای انجام آن است.
این دستگاه جدید از یک عنصر نیمه رسانای ویژه برای جذب نور مادون قرمز زمین و تبدیل آن به برق استفاده میکند.
به گزارش فرارو به نقل از اینترستینگ اینجنیرینگ، اگرچه ایده تولید انرژی خورشیدی پس از غروب خورشید ممکن است غیرعملی به نظر برسد، محققان دانشگاه نیوساوت ولز راهی برای انجام آن یافتهاند. این محققان با توسعه یک فناوری جدیدی مشکل تأمین برق در شب برای خانههایی که از انرژی خورشیدی استفاده میکنند را حل کردهاند. محققان این دستگاه را بر روی زمین آزمایش کردهاند و اکنون در حال برنامه ریزی برای ارزیابی قابلیت استفاده آن در فضا هستند.
این فناوری جدید بر اساس اصل تولید انرژی حرارتی کار میکند. این فرآیند به کمک تفاوت دما بین سطح زمین و سردی فضا صورت میگیرد. دستگاه جدید توسعه یافته این تشعشعات خروجی مادون قرمز از زمین را به خود جذب میکند و آن را به برق تبدیل میکند. جزء کلیدی این دستگاه یک عنصر نیمه رسانا است که به طور خاص برای استفاده برای گرمای تابشی طراحی شده است.
در حالی که زمین نور مادون قرمز ساطع میکند، عنصر نیمه رسانا این انرژی را جذب و جریان الکتریکی تولید میکند. با جذب و تبدیل این گرمای تابشی به الکتریسیته، این دستگاه اساساً در طول شب انرژی خورشیدی تولید میکند. ند اکین داوکس، سرپرست این گروه تحقیقاتی گفت: «ما یک دستگاه نیمه رسانا ساختیم تا از گرمای تابشیِ تابش شده از زمین استفاده کنیم. فرآیند کار این دستگاه همانند استفاده از تابش نور برای تولید الکتریسیته است.»
بر اساس بیانیه مطبوعاتی منتشر شده توسط محققان، این دستگاه نیمه رسانا در واقع نوعی دیود حرارتی است. جالب اینجاست که موادی که برای ساخت این دستگاه استفاده میشوند مشابه مواد موجود در عینکهای دید در شب هستند. دکتر فیبی پیرس، یکی از محققین این پروژه توضیح داد: «همانطور که یک سلول خورشیدی میتواند با جذب نور خورشید تابش (ساطع) شده، الکتریسیته تولید کند، دیود حرارتی با انتشار نور مادون قرمز به محیط سردتر، الکتریسیته تولید میکند. در هر دو دستگاه، اختلاف دما چیزی است که به ما امکان تولید برق میدهد.»
اندازه (میزان) الکتریسیته تولید شده توسط این فناوری جدید در حال حاضر پایین است، اما تیم تحقیقاتی نسبت به پیشرفتهای آینده خوش بین هستند. در حال حاضر اندازه برق تولید شده توسط این دستگاه صد هزار برابر کمتر از انرژی ارائه شده توسط یک پنل خورشیدی است. این گروه تحقیقاتی پیشبینی میکند که این فناوری جدید کاربردهای متنوعی خواهد داشت که فراتر از محدودیتهای منابع انرژی فعلی خواهند بود.
یکی از استفادههای پیش بینی شده برای این فناوری استفاده از گرمای بدن برای تولید برق است! این فناوری میتواند انرژی تابش شده از بدن را جمعآوری کند و نیاز به باتری در دستگاهها را برطرف کند یا به شارژ مجدد آنها کمک کند. این ویژگی در روشهای معمول تولید انرژی خورشیدی ممکن نیست.
در مقیاس بزرگتر، این تیم فعالانه بر تطبیق این فناوری برای استفاده در فضاپیماها کار میکنند. ماهوارههایی که در مدار پایین زمین قرار دارند، در طول دورههای تاریکی به کمک باتری کار میکنند. پیشرفت این دستگاه امکان تولید انرژی برای این ماهوارهها در طول شب را امکان پذیر خواهد کرد.
دستگاههای تولید انرژی خورشیدی برای اولین بار در فضا مورد استفاده قرار گرفتند و اکنون مقادیر بسیار زیادی برق از انرژی خورشیدی تولید میکنند. حالا این محققان قصد دارند با پیشرفت این دستگاه آن را برای استفاده در فضا آماده کنند. این پیشرفت میتواند راه را برای آیندهای هموار کند که در آن انرژیهای تجدیدپذیر ۲۴ ساعته در دسترس هستند و به دنیایی منجر شود که در آن خانهها حتی زمانی که خورشید غروب میکند از چیزی جز گرمای تابشی زمین برای تولید برق استفاده نمیکنند.