برای منابع زیست توده تقسیم بندی و دسته بندی های گوناگونی وجود دارد. یک دسته بندی ارائه شده توسط وزارت نیرو منبع زیست توده به شکل زیر دسته بندی می شوند:
- زایدات و ضایعات کشاورزی
- فضولات دامی
- زباله های شهری
- فاضلاب های شهری
- فاضلاب ها و پسماند های صنعتی
دسته بندی دیگر توسط وزارت انرژی امریکا شامل سه دسته است:
- مواد اولیه: کلیه گیاهان زمینی که از فتو سنتز به عمل می آیند و در خشکی و آب وجود دارند.
- مواد ثانویه:کلیه زایدات ضاعدات و محصولات جنبی صنایع غذایی چوبی جنگی و محصولات دامی را شامل می شود.
- منابع ثالثیه: کلیه ضایعات زباله ها و زایدات پس از مصرف نظیر چربی ها رو غن ها زباله های شهری زباله های بسته بندی فاضلاب ها می باشد.
1. جنگلهای و ضایعات جنگلی
چوب، خردههای چوب و خاک اره ، از منابع جنگلی زیست توده به شمار میروند. این منبع انرژی از قرن ها پیش برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار میگرفته است. حدود صد و پنجاه سال پیش ، 75 درصد از انرژی مورد نیاز بشر از زیست توده (عمدتا از جنگلها و ضایعات جنگلی) تأمین میشد. در حال حاضر ، سالانه در جهان بیش از 1.2 گیگاتن چوب به مصرف تولید انرژی میرسد. بسیاری از صنایع کشورهای در حال توسعه ، مانند صنایع پخت نان ، فرآوری محصولاتی مانند شکر ، چای ، قهوه ، نارگیل ، کاکائو و کارخانههای آجرپزی و آهک پزی ، از این ضایعات به عنوان سوخت استفاده میکنند.
به اعتقاد کارشناسان فائو (سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد) ، ترویج و توسعه کشاورزی و جنگلداری ، مهمترین راه پیشگیری از فقر غذایی و تأمین انرژی مورد نیاز مردم جهان است. درختستانهای انرژی ، اخیرا در برخی از کشورهای اسکاندیناوی و خاور دور توسعه یافتهاند. وسعت جنگلهای انرژی در کشور برزیل ، بالغ بر 2 میلیون هکتار است که عمدتا به کشت اوکالیپتوس اختصاص یافتهاند. تولیدات حاصل از این جنگلها 50 - 30 تن در سال است.
مساحت جنگلهای ایران در سال 1374، افزون بر 21.3 میلیون هکتار بوده است. میزان زیست توده جنگلهای کشور ، حدود 556.2 تن در هکتار برآورد شده است که 446 تن در هکتار آن متعلق به جنگلهای شمال است. مساحت مراتع کشور در همان سال ، حدود 90 ملیون هکتار و زیست توده آن ، حدود 12 میلیون تن تخمین زده شده است. احیاء و توسعه جنگلها ، علاوه بر تولد انرژی ، بسیاری از مشکلات زیست محیطی مانند آلودگی هوا ، فرسایش و رانش خاک ، ناپایداری شیبها ، زایش مواد معدنی خاک و نابودی بوم سازگان (اکوسیستمهای) طبیعی را کم میکند.
2. محصولات و ضایعات کشاورزی
چوب یا همان سوخت های چوبی اصطلاحی است، شامل انواع سوختهای حاصل از جنگل کاری، ضایعات حاصل از بهره برداری منابع جنگلی، ضایعات حاصل از صنایع تبدیلی چوب، صنایع چوب و کاغذ و تأسیسات پردازشی مجاور مناطق جنگلی که می تواند به عنوان یک ماده اولیه جهت احداث نیروگاه برای تأمین انرژی همان صنایع یا صنایع دیگر مورد استفاده قرار گیرد. زائدات کشاورزی نیز مواد سرشار از انرژی بوده که ارزش غذایی برای انسان ندارند. سالانه میزان زیادی از زائدات کشاورزی نظیر کاه و کلش غلات، شاخه و برگ انواع گیاهان و محصولات باغی در مراحل مختلف کشاورزی تولید می گردد که می تواند در فرایند تولید انرژی مورد استفاده قرار بگیرد.
محصولات و ضایعات کشاورزی از منابع زیست توده ، شامل گیاهان مختلفی مانند ذرت ، برنج ، سیب زمینی ترشی (سورگم) ، نیشکر ، انواع میوه ، گیاهان روغنی و ضایعات آنها مانند سبوس برنج ، کاه و غره است. هر سال که در سراسر جهان مقدار زیادی محصولات کشاورزی تولید میشود ضایعات فراوانی نیز ایجاد میگردد که اکثرا بطور کامل ، مورد استفاده قرار نمیگیرد. به طور نسبی ، 25 درصد وزن هر محصول کشاورزی تفاله است، 25 درصد وزن برنج ، متعلق به سبوس آن است. حدود 45 درصد از بادام زمینی نیز پوته است. مطالعات انجام شده نشان میدهد که به لحاظ نظری میتوان نیازهای سوخت خانگی مناطق روستایی را از طریق ضایعات تأمین کرد.
به طور کلی می توان محصولات کشاورزی و جنگلی را از نظر انرژی به دو صورت دسته بندی کرد. این دسته بندی ها در ذیل بیان شده اند.
3. ضایعات فاضلابهای صنعتی
در پساب برخی از کارخانهها مانند صنایع نساجی ، الکل سازی ، چوب و کاغذ و پساب و ضایعات صنایع غذایی مانند پنیر سازی و تویلد آب میوه ، مقدار زیادی زیست توده وجود دارد که میتوان از آنها برای تولید انرژی و غذای دام استفاده کرد. حدود 20 درصد از وزن میوه را تفاله تشکیل میدهد (بسته به نوع میوه ، این مقدار بین 9 درصد تا 25 درصد متغیر است). طبق آمار وزارت کشاورزی در سال زراعی 72-71 ، حدود 1220000 تن تفاله تنها از میوههای انگور ، سیب درختی و مرکبات در کشور ما حاصل شده است. یک کارخانه آب میوه با ظرفیت 190 متر مکعب در روز ، بطور متوسط 100 تن تفاله تولید میکند. اگر کارخانه در تمام روزهای سال کار کند، تفاله تولیدی به 36500 تن در سال میرسد.
چنانچه از این تفالهها برای تولید الکل استفاده شود (با تبدیل 5 درصد وزن)، از همین یک کارخانه سالانه 1825 تن (2/3 میلیون متر مکعب) الکل به دست میآید که صرفه اقتصادی چشمگیری را به همراه دارد. یکی دیگر از صنایع غذایی که فاضلاب آن آلودگی شدید در محیط زیست ایجاد میکند، صنایع پنیر سازی است. آب پنیر مایعی است که پس از حذف چربی و کازئین شیر ، طی فرآیند پنیر سازی به دست میآید. تولید سالانه در کشور ما بیش از 80 هزار تن است که 20 هزار تن آن در واحدهای صنعتی تولید میشود. با توجه به اینکه به طور میانگین از تهیه هر کیلوگرم پنیر، 8 کیلوگرم آب پنیر استحصال میشود، در هر سال 160 هزار تن آب پنیر در کارخانههای پنیر سازی ایران تولید و در محیط رها میشود.
از آب پنیر ، هم به منظور غذای دام و هم برای تولید الکل میتوان استفاده کرد. در صنایع غذای دام ، با پرورش موجودات زنده ذره بینی که میتوانند پروتئین زیادی را در خود جمع کنند و رشد بسیار خوبی بر روی آب پنیر دارند، زیست توده بسیار غنی و مغذی تهیه میکنند، که پس از خشک کردن و آسیاب کردن ماده حاصل ، آن را به مصرف غذای دام میرسانند. در بسیاری از کشورهای جهان ، از آب پنیر به منظور تولید الکل استفاده میشود. در کشور ما فعالیتهایی در این زمینه انجام شده است. به عنان مثال ، میتوان به تولید اتانول از آب پنیر ، در کاخانه شیر پاستوریزه اصفهان اشاره کرد.
4. ضایعات جامد، فاضلابهای شهری و فضولات دامی
پسماند های جامد شامل مواد زائد جامدی هستند که از مراکز تجاری، اداری، خانگی و برخی صنایع حاصل می شود. این مواد یک منبع مناسب برای تولید انرژی می باشند. فرآیندهای تبدیل و تولید مواد و انرژی از زباله در دنیا توسعه یافته و پروژه های زیادی در زمینه تولید انرژی (برق–حرارت) از زباله در دنیا مورد بهره برداری قرار گرفته اند.
ضایعات جامد شهری را میتوان به دو دسته تقسیم کرد:
1. زبالههای معمولی: مانند زباله منازل ، ادرات ، فروشگاهها و رستورانها (پسماند مواد غذایی ، کاغذ ، کارتن و ...) ، زبالههای حجیم خانگی (وسایل چوبی مانند کمد ، میز و ...) زباله باغها و گلخانهها (شاخه و برگ و ...).
2. زبالههای ویژه: مانند زبالههای صنعتی ، نخالههای ساختمانی ، لاستیکهای فرسوده ، مواد تابش زای هستهای (رادیواکتیو) و زبالههای آلوده بیمارستانی.
از نقطه نظر دیگر نیز می توان انواع دوریزها و پسماند های جامد را به صورت زیر دسته بندی کرد:
- مواد زائد شهری : به مواد ناشی از فعالیتهای که در محیط سکونت انسان تولید شده و به صورت جامد دور ریختنی تلقی می شود.
- مواد زائد صنعتی : مواد ناشی از فعالیتهای صنعتی.
- مواد زائد خطرناک : مواد زائدی که برای انسانها یا جانوران یا گیاهان خطر آفرین باشد.
دور ریزهای خطرناک نیز معمولاً به گروههای زیر تقسیم می شوند :
- مواد رادیواکتیو
- ترکیبات شیمیایی
- مواد زاید بیولوژیکی
- مواد زاید قابل اشتعال
- مواد منفجره
دورریزهای جامد شهری را می توان به مواد ذیل طبقه بندی نمود:
توضیح | جزء |
بقایای حیوانات و میوه یا سبزی (آشغالها) ناشی از حمل و نقل، آمادهسازی، پختن و یا خوردن غذا، همچنین مواد غذایی فاسد که به ویژه در هوای گرم سریعاً تجزیه میشند. | دورریزهای غذایی |
مواد زاید جامد قابل احتراق و غیرقابل احتراق به استثنای مواد زاید یا سایر مواد فاسد شدنی. عموماً زباله قابل احتراق از موادی مانند کاغذ، مقوا، پلاستیک، پارچه، لاستیک، چرم، چوب، اثاث منزل و تزیینات باغ و گیاه تشکیل میشود. زباله غیرقابل احتراق عبارت است از اقلامی نظیر شیشه، بلور، قوطیهای حلبی، قوطیهای آلومینیومی، فلزات آهنی و غیرآهنی، چرک و کثافات و نخالههای ساختمانی | زباله( به غیر از مواد غذایی ) |
موادی که از سوختن چوب، زغال سنگ، زغال و سایر مواد زاید قابل احتراق باقی میمانند. بقایای حاصل از نیروگاهها معمولاً در این گروه طبقهبندی نمیشوند. خاکسترها و بقایا به طور عادی شامل مواد ریز پودری شکل و مقادیر اندکی از موادی است که به طور ناقص سوختهاند. | خاکسترها و بقایا |
مواد زاید حاصل از ساختمانهای تخریب شده و سایر ساختمانها در ضمن مواد زاید حاصل از تخریب طبقهبندی میشوند. مواد زاید ساختمانی، قالب ریزی و تعمیر ساختمانهای مسکونی، تجاری و صنعتی و سازههای مشابه به عنوان نخالههای ساختمانی شناخته میشوند. این مواد شامل کثافات، سنگها، بتون، آجرها، پلاستر، چوب، تیرهای چوبی، لولهکشی، تأسیسات حرارتی و الکتریکی میشوند. | مواد زاید حاصل از تخریب و نخالههای ساختمانی |
مواد زایدی مانند مواد جاروب شده خیابانی، زبالههای کنار جاده، بقایای حاصل از ویرانی، جانوران مرده و وسایل نقلیه اسقاط جزو مواد زاید مخصوص طبقهبندی میشوند. | مواد زاید مخصوص |
مواد زاید جامد و نیمه جامد حاصل از آب، فاضلاب و تاسیسات صنعتی تصفیه پساب در این گروه طبقهبندی میشوند. | مواد زاید حاصل از واحدهای تصفیه |
بهترین روش برای حذف ضایعات جامد دسته اول و استفاده بهینه از آنها ، تهیه کمپوست (تجزیه مواد آلی رطوبت و گرما ، در شرایط شرایط هوازی) است. کود حاصل از این روش ، بسیار غنی است و از آن میتوان در گلخانهها ، باغها و مزارع استفاده کرد. با توجه به حجم بسیار زیاد زباله در شهرهای مختلف (به عنوان مثال روزی 500 تن زباله در شهر اصفهان) ، روش تهیه کمپوست بسیار مقرون به صرفه است. در حال حاضر ، سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداریهای تهران و اصفهان به انجام این مهم میپردازد. در کشورهای مختلف با استفاده از روشهای گازی کردن و پیرولیز ، ضایعات جامد را به گاز تبدیل میکنند. گاز حاصل ، در مولدها و توربینهای بخار به برق تبدیل میشود.
از مهترین ضایعات جامد که معمولا به هدر میروند، میتوان به پسماندهای آشپزخانهای اشاره کرد. مکانهای بزرگی مانند کارخانهها ، هتلها ، مسافرخانه ، رستورانها ، ادارات ، بیمارستانها و ... دارای آشپزخانههای بزرگی هستند. ضایعات این آشپزخانه زیاد است و بیشتر شامل باقیمانده غذاهای پخته شده و پوست میوهها و سبزیها میباشد. این اماکن برای حمل و دور ریختن زباله ، مبالغ زیادی هزینه میکنند. بدتر از همه اینکه زبالهها غالبا در فضای باز رها میشوند و محیط زیست را آلوده میکنند. سوزاندن آنها نیز با ورود مشتقات گوگرد ، هیدروکربنهای کلری و مواد سنگین به جوزمین میشود و آلودگی هوا را به همراه دارد.
در این آشپزخانهها از سوختهایی مانند گاز طبیعی ، نفت سفید ، چوب ، زغال یا برق برای پخت و پز استفاده میکنند، در حالی که پسماندهای آشپزخانهای منبع مناسبی برای تولید زیست گاز هستند و تعبیه یک گوارنده کوچک در کنار آشپزخانه ، انرژی مورد نیاز را تأمین میکند. زیست گاز حاصل نه تنها جایگزین سوختهای سنگوارهای مورد استفاده در آشپزخانه میشود، بلکه حتی برای تأمین روشنایی نیز میتوان از آن استفاده کرد. کود حاصل از تخمیر بی هوازی را نیز میتوان برای تغذیه خاک باغچه مکان مورد نظر به کار برد. بازده تولید گاز ، 100 لیتر به ازای هر کیلوگرم ضایعات آشپزخانهای است. استفاده از گوارندههای تولید زیست گلاز از پسماندهای آشپزخانهای ، در کشور هند بسیار رایج است.
فاضلابهای شهری و روستایی از عمده ترین آلایندههای محیط زیست هستند. این فاضلابها انرژی نهفته قابل ملاحظهای دارند و بهترین روش آزاد سازی این انرژی ، تخمیر بی هوازی فاضلاب و تولید گاز متان است که میتوان از آن برای گرمایش یا به حرکت در آوردن موتور مولد و تولید الکتریسیته استفاده کرد. فضولات دامی نیز انرژی نهفته قابل ملاحظهای دارند و میتوانند در تولید زیست گاز مورد استفاده قرار گیرند. در کشور ما، 72 میلیون رأس دام وجود دارد که میتوان از فضولات آنها، روزانه حدود 4 میلیون متر مکعب گاز متان - معادل 25500 بشکه نفت خام- به دست آورد.
سالانه میلیونها تن لجن در فرآیند تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های شهرها و صنایع مختلف تولید می گردد که دارای پتانسیل مناسبی برای تولید انرژی می باشد. در حالیکه دفع و دفن این لجن ها از معضلات اساسی تصفیه خانه ها بوده و هزینه های گزافی در این زمینه صرف می گردد. با بهره گیری از فناوریهای مناسب می توان ضمن حل معضل این پسماندهای آلی به تولید انرژی پاک اقدام نمود.