مقدمه

استفاده از الکل، بعنوان سوخت موتورهای درون سوز، به تنهائی یا بصورت ترکیب با دیگر سوخت ها، بیشترین توجه را در سالیان اخیر به خود جلب نموده است. دلیل آنهم فواید زیست محیطی و اقتصادی دراز مدتی است که نسبت به سوخت های فسیلی دارد.

متانول و اتانول برای این منظور مناسب هستند. در حالیکه هر دو نوع این الکلها می توانند از نفت خام یا گاز طبیعی هم بدست آیند. در این میان اتانول اهمیت بیشتری دارد چرا که بعنوان یک منبع تجدید پذیر به آسانی و از مواد آلی همچون دانه های گیاهی و یا چغندر قند و ... هم بدست می آیند.

سوخت های الکلی

پیشنهاد استفاده از الکل جهت استفاده در حمل و نقل و بخصوص در جایگزین نمودن آن با بنزین و گازوئیل مطرح شده است. حال یا در استفاده در تولید هیدروژن و یا استفاده مستقیم از خود الکل.

سوخت های الکلی می توانند از محصولات مختلفی تولید شوند نظیر:
• چغندر قند
• سیب زمینی
• کاساوا
• آفتابگردان
• اوکالیپتوس
• نیشکر
• جو
• ذرت و...

دو کشوری که تحقیقات خوبی در زمینه بیو الکل انجام داده اند برزیل و روسیه می باشند. در برزیل اتانول را از نیشکر و در روسیه متانول را از اوکالیپتوس بدست آورده اند. الکل همچنین می تواند از طریق سنتز و از مواد اولیه ای همچون اتن یا استن با کر بید کلسیم و از ذغال سنگ و دیگر منابع بدست آید.

سوخت الکلی که از منابع کشاورزی بدست می آید نیازمند مقادیر زیادی از زمین های قابل کشت با حاصلخیزی و تامین آب مناسب می باشد و این مورد یعنی تهیه مستقیم از اصل محصولات کشاورزی به سختی می تواند بعنوان گزینه مناسب تامین سوخت الکلی برای کشورهای مختلف بخصوص کشورهای صنعتی مثل کشورهای اروپای غربی مطرح باشد. در نظر بگیرید اگر کل کشور آلمان با نیشکر پوشیده شود، تنها نیمی از نیازهای فعلی سوخت و انرژی آن کشور، از این طریق تامین می شود. البته لازم است توجه داشته باشیم که اگر سوخت الکلی با استفاده از مواد زاید و دور ریختنی در بخش کشاورزی و دامپروری نظیر: ساقه نیشکر، کاه و کلش، چوب ذرت و سایر موادی که طبیعتاً دور ریخته می شوند ساخته شود، نیازی به زمین اضافی برای زیر کشت بردن نخواهیم داشت.

اتانول

اتانول می تواند از مواد زیر بدست آید:

مواد دور ریختنی گندم، ذرت، برنج، سیب زمینی، آب پنیر، خاک اره، مواد زائید و زباله شهری، خرده های کاغذ، مواد زائد دامداری ها، ملاس، نیشکر، جلبکها و دیگر مواد زائدی که حاوی سلولز می باشند.
از نفت خام هم میتوان اتانول را تهیه نمود.

کشاورز انی که الکل اتانول را تولید می کند به آن "مهتاب" می گویند و این شاید به خاطر فواید آن و رنگ روشن آن باشد!

اتانول، قابل اشتعال است و بسیار بهتر از سوخت های دیگر می سوزد. وقتی بصورت کامل بسوزد حاصل آن فقط آب و دی اکسید کربن است. بهمین دلیل زیست محیطی سوختی بسیار مناسب برای وسایل نقلیه و اتوبوسها محسوب می شود. هر چند اتانول خالص به مواد پلاستیکی صدمه می زند و همچنین نمی تواند بصورت خالص در مو تورهای اتومبیلها بعنوان سوخت بکار رود. علاوه بر این به دلیل اینکه عدد اکتان اتانول بسیار بالاتر از سوختهای معمول اتومبیلها ست، نیاز دارد که در زمان جرقه دهی ( سیستم برق اتومبیل) تغییراتی بوجود آید.

برای تغییر دادن سوخت اتومبیل به اتانول، سیستم کاربراتوری بزرگتری ( ورودی بزرگتری) نیاز دارم ( پنجاه درصد بزرگتر). همچنین نیاز دارم که مقداری اتانول گرم شده، به درون کاربراتور تزریق شود.( در شروع کار خودرو) و در صورتیکه ۱۰ تا ۳۰ درصد از اتانول با بنزین مخلوط شود دیگر نیازی به تغییرات سیستم مو توری نداریم.

یک مخلوط حاوی حداقل ده درصد اتانول و بنزین "گازول" نام دارد(Gasohol). یک نمونه شناخته شده از این ماده به نام "E15" شامل ۱۵ درصد اتانول و ۸۵ درصد بنزین است.اینچنین مخلوطی برای مو تورهای اتومبیل معمولی ضرری ندارد.

" E85" برای سوختی است که حاوی ۱۵ درصد بنزین و ۸۵ درصد اتانول است. از سال ۱۹۹۹یکسری از اتومبیلها که در آمریکا تولید شدند قادرند این سوخت را مصرف کنند. ( اکثر خودروهای سبک) این خودروها بصورت دو سوخته طراحی شده اند بطوریکه می توانند از سوخت معمولی هم استفاده کنند.

در برزیل و ایالات متحده آمریکا، استفاده از اتانول بدست آمده از نیشکر و سایر دانه ها بعنوان سوخت خودرو، توسط برنامه های دولتی حمایت می شود. برخی ایالات در آمریکا که در کمربند ذرت قرار دارند جایگزین نمودن اتانول را که از ساقه ذرت بدست می آید را شروع کرده اند ( بخصوص از زمان تحریم و نابسامانی در برخورد اعراب در سال ۱۹۷۳).

قوانین مالیاتی هم بدلیل وضع مالیات پائین تر بر سوخت الکلی، استفاده از اتانول را تشویق می کند. این سیاست مالیاتی با حدود ۴/۱ میلیارد دلار آمریکا هزینه برآورد می شود. از دیگر برنامه های فدرال های آمریکا میتوان به دادن وام های بسیار مناسب به سازندگان اتانولهای گیاهی نام برد و حتی در سال ۱۹۸۶، دولت آمریکا به تولید کنند گان اتانول، ذرت رایگان ( ماده اولیه رایگان) تحویل داد.

در ایران در کشت و صنعت نیشکر و صنایع جانبی یکی از کارخانه های در نظر گرفته شده کارخانه تولید الکل است.

متانول

متانول نیز بعنوان سوخت در نظر گرفته شده است. بخصوص ترکیب متانول با بنزین مورد توجه بوده است. متانول کمتر از اتانول مورد توجه بوده است، به این دلیل که استفاده از متانول مشکلات بیشتری را در پی دارد . با اینحال یکی از نکات قابل توجه و سودمند متانول، تولید آن از متان است( از گاز طبیعی که ارزان است) و همچنین بوسیله تجزیه گرمایی نیز بدست می آید.

متانول خالص از سال ۱۹۶۰ در برخی اتومبیلها بعنوان سوخت استفاده شده است. برخلاف اتانول ، متانول یک ماده سمی است و موجب آسیبهای دائمی از جمله کوری می شود. در آمریکا بیشترین مقدار پخش سوخت در هوا برای اتانول ۱۹۰۰ میلی گرم بر متر مکعب، برای بنزین ۹۰۰ و برای متانول ۲۶۰ تعیین شده است. متانول بدلیل تصعید بیشتر، ریسک آتش سوزی و انفجار بالاتری نیز دارد. با همه این اوصاف، سوختی با مخلوط کردن متانول با بنزین در برزیل بکار برده شده است.

الکل و هیدروژن

در سالیان اخیر توجه به کار، بر روی هیدروژن بعنوان جایگزین سوخت های معمول افزایش یافته است.
موانع علمی این امر که به موانع اقتصادی آن دامن زده است موجب شده که کمتر از آن بعنوان سوخت یاد شود ولی تحقیقات علمی همچنان ادامه دارد.

در مقایسه با سوخت های رایج، هیدروژن حجم بالائی را بدلیل گاز بودن اشغال می کند. یکی از راههای از بین بردن این مشکل، بکاربردن اتانول بعنوان حامل هیدروژن است. هیدروژن همراه با اتمهای کربن اتانول حمل می شود و پس از آن آزاد شده و در اختیار سلول سوختی قرار می گیرد.( این مورد در ماشینهای اتانول سوز نیز میسر است).

در اوایل سال ۲۰۰۴ محققان دانشگاه مینسوتای آمریکا خبر دادند که یک رآکتور ( محفظه یا سیستمی که در آن واکنش رخ می دهد) اختراع کر ده اند که دارای کاتالیستهائی است و اتانول را می گیرد و هیدروژن را برای سوختن در اختیار موتور می گذارد. این وسیله از کاتالیست راد یوم- سریم برای واکنش اولیه استفاده می کند که دمای ۷۰۰ درجه سانتیگراد را هم نیاز دارد. طی آن اتانول، بخار آب و اکسیژن مخلوط شده و هیدروژن تولید می شود. متاسفانه این دستگاه، گاز مونوکسید کربن تولید می کند و همین سبب می شود که نیاز به کاتالیست دیگری باشد و با آن مونواکسید کربن به دی اکسید کربن تبدیل شود.

جدیدترین وسیله ساخته شده ۵۰ درصد هیدروژن و ۳۰ درصد نیتروژن برای سوخت را تولید می کند.

منابع جایگزین دیگر

نیشکر در جنوب آمریکا می روید و در نواحی سرد آن ذرت غالب است و امکان کشت چغندر قند هم وجود دارد ( همین موضوع هم در کشور ایران صادق است). برخی مطالعات نشان داده است که استفاده از چغندر قند بسیار کارآمد تر از روش ساخت اتانول از ذرت در آمریکا است.

در سال ۱۹۸۰، برزیل تولید اتانول از کاساوا( یک محصول غذائی که ریشه های سرشار از نشاسته
دارد)را بطور جدی آغاز نمود، هرچند عملکرد پائین تر از نیشکر است و فرآوری کاساوا پیچیدگی
بیشتری دارد و طی این عمل باید ریشه ها پخته شده و نشاسته تبدیل به قند قابل تخمیر شوند. گیاه
باباکو نیز تحت تحقیقات قرار گرفته که بعنوان یک منبع تولید اتانول مورد استفاده قرار گیرد.

همچنین علاقه فزاینده ای در استفاده از بیوماس (توده زنده) بعنوان منبع تولید اتانول و دیگر انواع
سوخت ها بوجود آمده است. یک ایده که الان طرفداران زیادی پیدا کرده است استفاده از مواد آلی
گوناگونی است که از گیاهان، محصولات زراعی و باقیمانده و فضولات حیوانی و گیاهی جهت اینکار
استفاده شود.

ولی درحال حاضر این مورد از اهمیت کمتری به لحاظ راند مان کم برخوردار است. ولی با استفاده از
تکنولوژیهایی نظیر دپلیمریزاسیون حرارتی امید به این تکنیک افزایش یافته است.

سید فخرالدین افضلی :: afzali@fafzali.com