گاز نامرئی دشت‌ها؛ بازآفرینی هیدرولیک شبکه با استفاده از بیومتان
کشوری مانند دانمارک، نزدیک به 40 درصد از گاز جاری در شبکه انتقال خود را از طریق فرآورش فضولات دامی و پسماندهای کشاورزی تأمین می‌کند. این اقدام، بخشی از سند جامع امنیت انرژی اتحادیه اروپا موسوم به «ریپاور» است. در این برنامه هدف‌گذاری شده که تا سال ۲۰۳۰ میلادی، سالانه ۳۵ میلیارد مترمکعب بیومتان وارد خطوط لوله گاز این قاره شود.
سفیر ارجان ؛ حمید خدری ؛ دکترای مدیریت صنعتی
پیش درآمد- نویسنده در این سلسله یادداشت‌ها که هر کدام مستقل از دیگری است، می‌کوشد با نگاهی تازه به پیوند توسعه و انرژی در ایران و جهان، زمینه‌ای برای آگاهی‌بخشی عمومی فراهم آورد. یادداشت پیش‌رو،دوازدهمین شماره از این مجموعه است.
در هر زمستان برای تامین حداکثری گاز خانگی، جریان خوراک پتروشیمی‌ها ، کوره‌های فولادی و برخی صنایع با محدودیت مواجه می شود . در طرف دیگر ماجرا ، برآورد داده‌های اطلس پتانسیل‌سنجی زیست‌توده ساتبا و گزارش‌های تحلیلی مرکز پژوهش‌های مجلس نشان می‌دهد که در سطح کشور روزانه بیش از سیصد هزار تن زیست‌توده فسادپذیر دامی، زراعی و شهری تولید می‌شود. بخش قابل‌توجهی از این ثروت درست در همان استان‌های دچار افت فشار تولید و رها می شود.
بررسی ها نشان می‌دهد رهاسازی این مقدار ماده آلی، سالانه بیش از سه میلیارد مترمکعب متان فرار با ضریب گرمایش اقلیمی ۲۸ برابر دی‌اکسید کربن تولید می‌کند که همزمان با آلوده‌سازی منابع آب زیرزمینی، در اتمسفر نیز منتشر می‌شود.
این دوگانگی میان توقف یا محدودیت برای صنایع به دلیل محدودیت تامین خوراک از یک‌سو و هدررفت منابع متان رهاشده در دشت‌ها از سوی دیگر، بیانگر ضرورت بازنگری در معماری ساختار کلان انرژی کشور برای آینده بدون گاز یا با محدودیت های آن است.
تحولات اخیر بازارهای جهانی گاز نشان می‌دهد که استخراج گاز دیگر محدود به اکتشاف در اعماق زمین نیست. شمار واحدهای فعال تزریق بیومتان به خطوط لوله گاز در اروپا از مرز ۱۶۰۰ مرکز تولید گذشته است.
کشوری مانند دانمارک، نزدیک به 40 درصد از گاز جاری در شبکه انتقال خود را از طریق فرآورش فضولات دامی و پسماندهای کشاورزی تأمین می‌کند. این اقدام، بخشی از سند جامع امنیت انرژی اتحادیه اروپا موسوم به «ریپاور» است. در این برنامه هدف‌گذاری شده که تا سال ۲۰۳۰ میلادی، سالانه ۳۵ میلیارد مترمکعب بیومتان وارد خطوط لوله گاز این قاره شود.
با این حال، توسعه این فناوری بدون بررسی چالش‌های فنی و اقتصادی ممکن نیست. منتقدان همواره بر چند مسأله کلیدی از قبیل بار مالی ناشی از جمع‌آوری و حمل پسماندهای پراکنده ، نوسانات فصلی تولید پسماندهای زراعی در طول سال و ریسک نشت احتمالی متان در واحدهای هضم بی‌هوازی انگشت می‌گذارند.
پاسخ مهندسی به این دغدغه‌ها در طراحی بهینه مقیاس نهفته است. احداث واحدهای بیومتان نه بر اساس پسماندهای خرد و پراکنده، بلکه باید در کانون‌های متمرکز نظیر مگافارم‌های دامداری ، تصفیه‌خانه‌های بزرگ فاضلاب و مجتمع‌های کشت‌وصنعت متمرکز شود.
همچنین، مسأله فصلی بودن بقایای زراعی از طریق فرآیند ذخیره‌سازی تر (سیلو کردن) و اتخاذ راهبرد «هم‌هضمی» با لجن و کود دامی پیوسته قابل کنترل می باشد .در خصوص ریسک نشت متان نیز می توان با استفاده از استانداردهای سخت‌گیرانه مهندسی ایمنی و استقرار سامانه‌های پایش ، ریسک های ناشی از آن را کنترل نمود.
تفاوت اساسی میان گاز زیستی خام و بیومتان تزریقی به شبکه، در مهندسی فرآیند و شاخص‌های ترمودینامیکی نهفته است. گاز زیستی خامی که از تجزیه پسماندهای آلی تولید می‌شود، به دلیل خلوص پایین متان و داشتن رطوبت و ترکیبات خورنده، فقط برای مصرف در مشعل‌ها ، دیگ‌های بخار و موتورهای تولید همزمان برق و حرارت کاربرد دارد. اما در واحدهای پیشرفته پالایش، با به‌کارگیری غشاهای جداساز و سامانه‌های جذب سطحی، خلوص متان به بیش از ۹۷ درصد می‌رسد و این گاز قابلیت استفاده صنعتی را دارد. البته با انجام محاسبات هزینه-فایده، استفاده از هر دو نوع این انرژی در صنایع کشور قابل تصور است.
تجارب داخلی در هضم بی‌هوازی (نظیر واحد ۷.۲ مگاواتی تصفیه‌خانه فیروزبهرام) تاکنون به تولید برق محدود بوده و جای خالی تزریق بیومتان به شبکه گاز و یا کاربرد صنعتی آن احساس می‌شود.
اهمیت بنیادین این رویکرد زمانی آشکار می‌شود که نقشه انتقال گاز کشور را در تقاطع با قطب‌های کشاورزی، دامداری و صنایع غذایی بنشانیم. شریان‌های انتقال گاز عمدتاً از میادین جنوبی تا استان‌های شمالی امتداد یافته و پس از طی مسافت‌های طولانی، در زمستان با افت فشار شدید در انتهای خط مواجه می‌شوند.
تولید و کاربرد موضعی بیومتان در مراکز مصرف صنعتی میانی یا شمال کشور می‌تواند بدون نیاز به احداث خطوط لوله تعادل هیدرولیکی سیستم را بهبود بخشد.
تحقق دقیق این راهبرد و استفاده از مزایای جانبی ارزشمند آن مانند «کود هضم‌شده» (دیجستیت) به عنوان جایگزین کامل کودهای شیمیایی و رعایت استانداردهای زیست محیطی مستلزم استناد به اطلس جامع زیست‌توده ساتبا و انجام مطالعات امکان‌سنجی جامعتری می باشد.
به نظر می رسد عامل اصلی عدم استقبال از این نوع سوخت در ساختار یارانه‌ای قیمت گذاری انرژی کشور نهفته باشد. تا زمانی که گاز فسیلی با قیمت ناچیز در اختیار صنایع قرار می‌گیرد انگیزه‌ای برای سرمایه‌گذاری بخش خصوصی شکل نمی‌گیرد.
تغییر این وضعیت مستلزم اصلاح قیمت‌گذاری انرژی و بازتنظیم قیمت گاز در ایام پیک بر پایه هزینه فرصت واقعی است. تحقق این هدف نیازمند بهره‌گیری از ابزارهای حقوقی موجود نظیر استفاده از ظرفیت ماده ۱۲ قانون رفع موانع تولید، ایجاد بازار گواهی متان سبز و منعقدکردن قراردادهای خرید دوجانبه میان تولیدکنندگان و صنایع بزرگ است.
اگر این سازوکارها به تضمین تأمین گاز صنایع در زمستان متصل شوند، بیومتان می‌تواند بخشی از کسری گاز کشور در زمان اوج مصرف را جبران کند و از دل پسماندهای آلاینده امروز، جریانی پایدار از انرژی بسازد.