انرژی بادی مزایایی فراوانی دارد و به‌همین دلیل یکی از سریع‌ترین رشدها را نیز در بین منابع انرژی‌های تجدید پذیر جهان دارد.

برای ادامه توسعه‌ی انسانی، ما در نهایت باید منابع انرژی تجدیدپذیر (انرژی بادی ، خورشیدی و …) یا عملا پایان‌ناپذیری پیدا کنیم. حتی اگر تصور کنید که ذخیره‌ی نفت و گاز و ذغال سنگی برای صد یا هزار سال داریم، باز هم نمی‌توان به آن اکتفا کرد. به‌جز پیدا کردن راهی که بتوانیم بدون گرم شدن کره‌ی زمین این منابع انرژی را بسوزانیم، بعد از تخلیه‌ی این منابع چه ‌اتفاقی می‌افتد؟

عادت‌های کنونی مصرف انرژی ما، سیاره‌ای کاملا متفاوت را نسبت به‌چیزی که خودمان می‌شناختیم، برای فرزندان ما و نسل‌های بعد به میراث می گذارد. اکنون در دوره‌ای هستیم که عصر تغییرات اقلیمی لقب گرفته و شاید همین حالا که این مطلب را می‌خوانید، حتما گرمایی را تحمل می‌کنید که در طول عمرتان بی‌سابقه بوده، این‌ها اولین موج‌های گرمای ناشی از انفجارِ انتشار گازهای گلخانه‌ای به جو کره زمین هستند.

یکی از حوزه‌هایی که سرمایه‌گذاری در آن می‌تواند، فردای سیاره‌ی زمین را نجات دهد، منابع انرژی تجدید پذیر است. در این مطلب به انرژي بادی می‌پردازیم. باد، شکلی از انرژی خورشیدی است که از گرم شدن نابرابر سطح زمین در اثر تابش خورشید به‌وجود می‌آید، به‌همین جهت، تا زمانی که خورشید می‌تابد، باد هم می‌وزد!

بهره‌برداری از انرژی بادی از چه‌زمانی شروع شد؟

باد، مدت طولانی‌ است که در خدمت انسان‌ها است. از زمان‌های دور، انسان‌ها انرژی باد را مهار کرده‌اند. قایق‌های بادبانی بیش از ۷ هزار سال قبل طول رودخانه نیل در مصر را طی می‌کردند، آسیاب‌های بادی ساده در چین، آب را پمپاژ می‌کردند، در حالی که آسیاب‌های بادی عمود محور، برای خُرد کردن دانه‌های غله و گندم در ایران و خاورمیانه مورد استفاده قرار می‌گرفتند. احتمالا ایرانیان باستان، از ماهرترین و مبدع‌ترین اقوام جهان در مهار انرژي بادی بوده‌اند. ایرانیان علاوه بر آسیاب‌های عمود محور، از دلو (دولاب) یا چرخ چاه برای رساندن آب چاه به مزارع استفاده می‌کردند. آنها همچنین از مدت‌ها قبل با ساختن بادگیرها (از تاریخچه بادگیرها اطلاعات دقیقی در دست نیست) از انرژي باد برای خنک کردن خانه‌ها و عمارت‌های خود بهره‌ برده‌اند.

گفته می‌شود که آسیاب‌های بادی ایرانی در حدود ۵۰۰ تا ۹۰۰ سال قبل از میلاد به‌کار گرفته شدند. اولین طرح شناخته‌شده از یک آسیاب بادی، همان مدلِ عمود محور ایرانی است که با پره‌های عمودی از جنس از چوب ساخته‌ می‌شدند و با اتصال به ستون‌های افقی و یک محور مرکزی به آسیاب گندم می‌پرداختند.

آسیاب‌های بادی عمود محور در چین نیز مورد استفاده قرار می‌گرفتند که اغلب حتی ادعا می‌شود که این کشور  زادگاه آسیاب‌های بادی بوده است. اما در حالی که اعتقاد بر این است که آسیاب بادی در چین بیش از ۲۰۰۰ سال پیش اختراع شد و سپس به همه‌جای جهان رفت، اما اولین اسناد مربوط به آسیاب‌های بادی چین به قرن سیزدهم برمی‌گردد. در آنجا نیز کاربردهای اولیه ظاهرا آسیاب دانه‌ی ذرت و پمپاژ آب بوده است.

به‌تدریج روش‌های جدید استفاده از انرژی باد به سراسر جهان رفتند. در قرن شانزدهم، مردم در خاورمیانه به‌طور گسترده‌ای از آسیاب‌های بادی استفاده می‌کردند. بازرگانان و جنگجویان صلیبی این ایده را با خود به اروپا بردند. هلندی‌ها، معماری آسیاب‌های بادی را اصلاح کردند و از آن برای تخلیه آب در تالاب‌های رود راین استفاده کردند.

نمونه‌ای از آسیاب‌های بادی قدیمی روستای نشتیفان، شهرستان خواف در استان خراسان رضوی. این آسیاب‌های بادی که با نام «آس‌بادهای نشتیفان» شناخته می‌شوند، در سال ۲۰۰۲ در فهرست فهرست میراث جهانی یونسکو ثبت شد

هنگامی که مهاجران در اواخر قرن نوزدهم این تکنولوژی را به دنیای جدید بردند، آنها شروع به استفاده از آسیاب‌های بادی برای رساندن آب به مزارع و مراتع کردند. آمریکایی‌ها از آسیاب‌های بادی برای خرد کردن گندم و ذرت، پمپ کردن آب و برش چوب در کارخانه‌های چوب‌بری استفاده کردند. با توسعه برق، نیروی باد کاربرد جدیدی برای روشنایی ساختمان‌ها پیدا کرد. در طول قرن بیستم، نیروگاه‌های بادی کوچک مناسب برای مزارع، خانه‌ها و مزارع بادی بزرگ‌تری که می‌توانستند به شبکه‌های برق شهری متصل شوند، توسعه یافتند.

توربین‌ بادی چگونه کار می‌کند؟

تیغه یا پره‌ی توربین بادی مانند بال هواپیما کار می‌کند. همانطور که هوا از هر دو طرف پره عبور می‌کند، شکل پره باعث می‌شود که فشار هوا در دو طرف پره نامتوازن شود و همین باعث چرخیدن پره‌ها به دورِ روتور توربین می‌شود. در بالای توربین‌های بادی، یک بادنما و بادسنج قرار می‌گیرد که به‌ کامپیوتری متصل است و توربین بر اساس اطلاعات بادنما، جهت خود را به سوی باد عوض می‌کند.

پره‌ها به یک روتور متصل شده‌اند که در هر دقیقه در حدود ۱۸ بار می‌چرخد، اما این میزان دور، به‌اندازه‌ای نیست که برای تولید برق کافی باشد. بنابراین، شفت اصلی یک سری چرخ‌دنده‌ها را می‌چرخاند که میزان دور در دقیقه را به حدود ۱۸۰۰ افزایش می‌دهد و در این سرعت است که ژنراتور می‌تواند شروع به تولید برق کند. معمولا هر چه توربین‌های بادی بزرگ‌تر باشند یا در ارتفاعات بالاتری قرار گرفته‌ باشند، توان بالاتری دارند.

توربین‌های باد چه مزیت‌هایی دارند؟

همان‌طور که در ابتدا ذکر شد، مهم‌ترین مزیت، توربین‌های بادی، کاهش تاثیرات مخرب زیست‌محیطی است. توربین‌های بادی مستقیما، هیچ‌گونه آلودگی آب‌وهوایی یا زیست‌محیطی ندارند. به همین ترتیب، تجهیزات و ماشین‌آلات توربین‌های بادی هیچ یک از گازهای گلخانه‌ای مضر را که به تغییرات اقلیمی کمک می‌کند، منتشر نمی‌کنند. این عدم آلودگی باعث می‌شود که جمعیت‌هایی که در اطراف مزارع بادی ساکن هستند، از مشکلات جدی پزشکی مانند سرطان ریه یا آسم مصون باشند. علاوه‌ بر این، حیوانات نیز در محیطی سالم‌تر رشد می‌کنند.

با توجه به اینکه انرژی باد یک منبع تجدید پذیر است و به کشتیرانی یا ذخایر زیرزمینی متکی نیست، مانع از آلودگی‌های غیر مستقیم ناشی از حمل‌و‌نقل می‌شود. انرژی بادی برخلاف بسیاری از روش‌ها، قادر به تولید برق بدون استفاده از آب است، به همین جهت، می‌تواند از آلودگی آب و کمبود انرژی ناشی از خشکسالی جلوگیری کند.

توربین‌های بادی به‌ویژه در مناطق بادخیز، می‌توانند در تمام ساعات شبانه‌روز برق تولید کنند. این امر به‌خصوص برای مناطق ساحلی و کوهستانی مطلوب است. همچنین می‌توان توربین‌های بادی و پانل‌های خورشیدی متوسط را برای به حداکثر رساندن تولید انرژی تجدید پذیر در مکان‌هایی با آفتاب و باد متناوب ترکیب کرد.

توربین‌های بادی می‌توانند در مکان‌های مختلفی با کاربردهای تجاری یا خانگی نصب شوند. تجهیزات بادی را می‌توان در منازل، مزارع، سکوهای دریایی و در بالای تپه‌های بلند نصب کرد. توربین‌های دریایی می‌توانند پایه‌های ثابت یا شناور داشته باشند و از جریان‌های مداوم بادهای اقیانوسی بهره‌مند شوند. در واقع، این شکل از انرژی تجدیدپذیر بسیار مقیاس‌پذیر است. در حالی که نیروگاه‌های سنتی برای تامین برق جمعیت‌های بزرگ طراحی شده‌اند، توربین‌ها در ابعاد مختلفی توسعه یافته‌اند. مدل‌های مختلف توربین‌های بادی می‌توانند برق یک مزرعه کوچک، یک خانه یا صدها خانه را تامین کنند.

مزیت دیگر توربین‌ها، جاگیر نبودن است. توربین‌های بادی بر خلاف نیروگاه‌های مرسوم و حتی مزارع خورشیدی، فضای زیادی را اشغال نمی‌کنند. و مردم می‌توانند به فعالیت‌های دیگر خود در مناطق اطراف توربین‌های بادی ادامه دهند. به‌عنوان مثال، توربین بادی می‌تواند در یک مزرعه با محصولات کشاورزی یا دام‌ها نصب شود. این مورد، به‌خصوص برای کشورهای کوچکی که با مشکل کمبود جا مواجه‌اند، می‌تواند اهمیت زیادی داشته باشد. به‌این ترتیب، توربین‌های بادی می‌توانند بدون از بین بردن زمین‌های کشاورزی یا زیستگاه‌های حیات وحش به تولید برق بپردازند.

با توربین‌های بادی در مقایسه با اکثر تکنولوژی‌های تولید انرژی، احتمال بسیار کمتری برای وقوع حوادث فاجعه‌آمیز وجود دارد. توربین‌های بادی متکی به سوخت‌هایی نیستند که باید حفر و استخراج یا در کشتی بارگیری شوند. این مورد می‌تواند، تا حد زیادی از خطرات مرتبط به این تکنولوژي بکاهد. اگر چه چنین حوادثی نادر هستند، اما نیروگاه‌های هسته‌ای می‌توانند نشت کنند و فجایعی مانند چرنوبیل یا فوکوشیما را رقم بزنند و نواحی مسکونی و زمین‌های بزرگی را غیر قابل زندگی کنند یا دریاها و اقیانوس‌های وسیعی را آلوده کنند. استخراج گاز طبیعی هم به آلودگی آب‌های زیرزمینی و حتی زمین لرزه مرتبط است. اما نیروی باد، می‌تواند اجازه دهد که برق زیادی بدون ریسک چندانی تولید شود.

مزیت دیگر انرژی باد، اقتصادی است. صاحبان کسب‌وکارها، کشاورزان و دیگر صاحبان زمینی که توربین‌های بادی را روی زمین‌های خود نصب می‌کنند، صرفه‌جویی‌های قابل‌توجهی می‌کنند. توربین‌های بادی به آنها کمک می‌کند که بدون استفاده از مقادیر قابل‌توجهی زمین، زمین‌های خود را به‌لحاظ اقتصادی زنده نگه دارند. صاحبان خانه‌ای نیز که از توربین‌های بهره می‌برند، می‌توانند از پرداخت هزینه‌های ماهانه برق پرهیز کنند و صرفه‌جویی زیادی در هزینه‌های برق خود کنند.

ظرفیت انرژی بادی در جهان

کشورهای چین، ایالات متحده آمریکا و آلمان، در بین کشورهای جهان؛ بالاترین ظرفیت تولید انرژی بادی را در اختیار دارند

انرژی باد تقریبا در همه‌جای زمین در دسترس است؛ اما پیرامون میزان سازگاری و نیروی باد، تفاوت‌های وجود دارد. یک برآورد نشان می‌دهد که ۱ میلیون گیگاوات انرژی بادی در کل زمین وجود دارد و اگر فقط ۱ درصد از این زمین‌ها از نیروی باد بهره‌برداری کنند، می‌توان تمامی تقاضای جهانی برق را تامین کرد. اگرچه اکثر انرژی باد در حال حاضر در خشکی‌ها به دست می‌آید، اما به محبوبیت مزارع بادی دریایی به‌عنوان یک منبع بزرگ با اثرات زیست‌محیطی کمتری (به ویژه با توجه به آلودگی صوتی و بصری) افزوده می‌شود. ظرفیت تولید انرژی بادی جهان در اواخر سال ۲۰۱۵  به ۴۳۵ گیگاوات رسید، حدود ۷ درصد کل ظرفیت تولید برق جهان.

سه کشور از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان برق از انرژی بادی، کشورهای چین ایالات متحده آمریکا و آلمان هستند. چین با ظرفیت نصب‌شده‌ی بیش از ۱۵۶٫۷ گیگاوات برق در سال ۲۰۱۶، بیشترین تولید برق از انرژی بادی در جهان را داشته است. این کشور سرمایه‌گذاری‌های عظیمی در بخش انرژی تجدیدپذیر و به‌خصوص انرژی بادی انجام داده است. بر اساس گزارش انجمن انرژي بادي جهان، بازار انرژي بادي چين بزرگترين بازار جهاني است كه ۵۲ از سهم بازار جهاني را در بر‌می‌گیرد. چین قصد دارد، قبل از پایان سال ۲۰۲۰ ظرفیت ۱۰ گیگاوات برق از توربین‌های دریایی به شبکه برق خود اضافه کند. چین بر اساس گزارش شورای جهانی انرژی باد، از این لحاظ در رتبه سوم قرار داشت.

ایالات متحده آمریکا، دومین تولیدکننده انرژی باد است که ظرفیت نصب شده آن به ۸۲٫۱ گیگاوات در پایان سال ۲۰۱۶ می‌رسید. بر اساس گزارش امسال انجمن انرژي بادي آمریکا، بیش از ۱۴۰۰۴ مگاوات پروژه انرژی بادی در دست احداث است و ۱۱۸۱۵ مگاوات هم از این پروژه‌ها در آستانه شروع به کار هستند. ایالات متحده در سال ۲۰۱۷، دارای بیش از ۵۲ هزار توربین بادی تجاری در بیش از ۴۲ ایالت و همچنین در کشورهای گوام و پورتوریکو بود. اواسط سال گذشته بود که شرکت  Xcel Energy اعلام کرد که قصد احداث ۱۱ مزرعه بادی در ۱۱ ایالت این کشور را با ظرفیتی ۳٫۳۸ گیگاواتی دارد.

آلمان با نصب ۵۰ گیگاوات برق بادی در سال ۲۰۱۶، سومین کشور جهان در زمینه انرژی بادی لقب گرفت. اداره‌ی فدرال انرژی آلمان، بوندسنتزاگنتور، مناقصه‌ای را برای پروژه‌های انرژی بادی با ظرفیت ۱ گیگاوات اعلام کرد. این کشور قصد دارد که ظرفیت انرژي بادی خود را از طریق مناقصه‌ها تا سال ۲۰۱۹، سالانه به ۲٫۸ گیگاوات افزایش دهد. آلمان، یکی از کشورهای پیشگام اتحادیه اروپا از لحاظ انرژی‌های تجدیدپذیر است و به‌موجب قانون انرژی تجدید پذیر، مزارع بادی از سوبسید‌های دولتی بهره‌مند می‌شوند.

ظرفیت انرژی بادی در ایران

یکی از بهترین نیروگاه‌های بادی ایران در منطقه بادخیز منجیل در استان گیلان ساخته شده که به سبب بادهای تند موسوم به «هفت باد منجیل» مشهور است

از زمان نصب توربین‌های بادی در ایران، تولید انرژی بادی رشد چشمگیری داشته است. توربین‌های بادی ایران عمدتا با کمک گروه صنعتی سدید و همکاری و سرمایه‌گذاری‌های شرکت‌های خارجی از جمله شرکت هندی سازلن انرژی و شرکت زیمنس آلمان ساخته و راه‌اندازی شده‌اند.

در سال ۲۰۰۴، تولید برق از انرژی بادی در ایران  تنها ۲۵ مگاوات بود. اما یک سال بعد، این میزان به ۳۲ مگاوات افزایش یافت و در سال ۲۰۰۶ به ۴۵ مگاوات رسید. خوشبختانه با افزایش تولید پایدار برق، ایران به سرمایه‌گذاری در مزارع بادی ادامه داده است. در سال ۲۰۰۹، ظرفیت تولید برق حاصل از انرژی بادی به ۱۳۰ مگاوات افزایش یافت.

این نتیجه ساخت مزارع بادی بزرگ‌تر در مناطق ساحلی و بادخیز مانند منجیل در استان گیلان و بینالود در خراسان رضوی بود. به گزارش شورای جهانی انرژی باد، با رشد سریعی در بخش انرژی باد، ایران در حال حاضر در رتبه ۳۰ جهان به‌لحاظ تولید انرژی بادی قرار دارد. اما با وجود پیشرفت قابل‌توجه صنعت انرژی بادی در کشور، مجموع کل ۱۵۰ مگاوات برق تولیدی از انرژی بادی، هنوز بخش کوچکی از برق مصرفی سالانه ایران را تشکیل می‌دهد که حدود ۳۳ هزار مگاوات است.

واقعیت این است که ایران هنوز به‌شدت وابسته به سوخت‌های فسیلی است و این سوخت‌ها تقریبا تمام برق کشور را تامین می‌کنند. و با وجود دورنمای مثبتی که در این حوزه دیده می‌شود، احتمالا شاهد رکود ایران در زمینه‌ی صنایع پاک و ارزان و منابع انرژی تجدیدپذیر خواهیم بود. در واقع، با وجودی که سرمایه‌گذاری‌های اخیر از تمایل بالا برای سرمایه‌گذاری در این صنعت خبر می‌دهد، اما با وجود تحریم‌های بین‌المللی اخیر که در پی خروج آمریکا از توافق برجام اتفاق افتاد، صنعت نوظهور انرژی بادی کشورمان به مشکلاتی عدیده‌ای برخواهد خورد.

مورد دیگر اینکه، حتی ممکن است که ایران، ظرفیت فعلی برق تولیدی از انرژی بادی را هم از دست بدهد. در واقع، بیشتر توربین‌های بادی هر ۱۰ تا ۱۵ سال نیاز به تعمیرات عمده‌ای دارند و اگر به درستی نگهداری نشوند، دیگر کار نخواهند کرد. با توجه به اینکه، تهیه قطعات یدکی در آینده، دشوارتر خواهد شد، متاسفانه چشم‌انداز این صنعت، تیره‌ خواهد بود.

آینده انرژی بادی: آیا در همه‌جای دنیا توربین‌های بادی خواهیم دید؟

انرژی باد همچنان یکی از امیدوارکننده‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر است. در طول دهه گذشته، صنعت انرژی بادی رشد چشمگیری داشت و مزارع باد در سراسر جهان نصب شدند. در حال حاضر منبع انرژی تجدید پذیر، بهترین رقیب نیروگاه‌های سوخت فسیلی هستند، حتی در برخ نقاط جهان، این انرژی پاک و ایمن، ارزان‌تر از ذغال سنگ است.

همه‌ی شواهد نشان می‌دهد که احتمالا در آینده، توربین‌های بیشتری در نقاط مختلف جهان خواهیم دید. به باور تحلیل‌گران، حتی اگر با رشد انرژی بادی روندی که برنامه‌ریزی شده پیش نرود، بازهم توربین‌های بادی در سال‌های آینده گسترش خواهند یافت.

مزارع بادی می‌توانند برای شهرهای صنعتی روبه‌زوال و متکی به نفت، رفاه اقتصادی به همراه داشته باشد

اما این بدین معنا نخواهد بود که توربین‌های بادی در همه‌جا به‌چشم خواهند خورد. مخالفان انرژی بادی، ادعا می‌کنند که توربین‌های بادی، جلوه‌‌ی طبیعت را خدشه‌دار می‌کنند. هرچند در مقابل، موافقان انرژی بادی هم مدعی هستند که توربین‌های بادی به جذابیت‌های طبیعت خواهند افزود. بنابراین تاحدی منطقی است که تصور کنیم، دیدن توربین‌های چرخان بادی تقریبا در همه‌جا، ترسناک است و اینکه مناظر کوهستانی و زمین‌های کشاورزی دیگر هیچ‌گاه مانند گذشته نخواهند بود.

اما، احتمال اینکه شاهد افزایش توربین‌های بادی دریایی باشیم، بسیار بالاست. تکنولوژی انرژی بادی دریایی به سرعت در حال افزایش است و پتانسیل تولید برق از انرژی بادی در دریاهای آزاد به‌مراتب بیشتر از خشکی است. به این ترتیب، احتمال بیشتری وجود دارد که در آینده‌ای نزدیک هرگاه که از پنجره هواپیما به بیرون نگاه کنیم، توربین‌های بادی را در دریاهای وسیع ببینیم.

البته، در این شکی نیست که توربین‌های بادی در نواحی بادخیز، به‌شدت افزایش خواهند یافت. اما به دور از مخالفت‌ها با چنین پیشرفت‌هایی، اکثر مردم محلی با کمال میل توربین‌های بادی را پذیرفته‌اند. مزارع بادی می‌توانند به‌خصوص برای شهرهای صنعتی روبه‌زوال و متکی به نفت که بدون انرژی بادی، قطعا با رکورد اقتصادی مواجه می‌شوند، رفاه افتصادی را به همراه داشته باشد.

مزارع بادی به‌همان میزانی که به نفع اقتصاد محلی هستند، برای محیط‌زیست هم مفیدند. علاوه بر این، در آینده نزدیک شاهد تولید انبوه توربین‌های بادی کوچک‌تر و قابل‌حمل خواهیم بود که می‌توانند به‌جز کسب‌وکارهای کوچک برای مصارف شخصی هم مورد استفاده قرار گیرند. از این رو، در آینده احتمالا دیدن توربین‌ بادی در حیاط خلوت همسایه‌ به‌امری عادی بدل می‌شود. توربین‌های بادی ممکن است که با مجتمع‌های مسکونی و آسمان‌خراش‌ها نیز ادغام شوند. بنابراین، آینده مملو از توربین ‌بادی است و همه‌جا توربین‌ بادی خواهیم دید!

باکتری‌های طبیعی جداشده از بقایای کشت قارچ می‌توانند مستقیما مواد گیاهی را به بوتانول تبدیل کنند.

بر اساس یافته‌های یک تیم علمی پژوهشی، نوعی باکتری طبیعی جداشده از بقایای کشت قارچ می‌تواند سلولز را مستقیما به بیوبوتانول که یک سوخت زیستی است، تبدیل کند. گروهی از مهندسان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) اخیرا کشف کردند که یک باکتری طبیعی با نام Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum TG57، جداشده از ضایعات تولیدشده پس از برداشت قارچ، می‌تواند به‌طور مستقیم سلولز را که یک ماده‌ی گیاهی است به بیوبوتانول تبدیل کند. این سویه نخستین بار در سال ۲۰۱۵ کشف شد و خصوصیات آن مورد بررسی قرار گرفت. تولید سوخت‌های زیستی با استفاده از مواد غیر خوراکی می‌تواند موجب پایداری و کاهش هزینه‌ها شود. در این مطالعه روش جدیدی از تبدیل مستقیم سلولز به بیوبوتانول با استفاده از سویه‌ی جدید TG57 نشان داده شده است. این پیشرفتی بزرگ در مهندسی متابولیک و نشان‌دهنده‌ی نقطه‌ی عطفی در تولید پایدار و مقرون‌به‌صرفه‌ی سوخت‌های تجدیدپذیر و مواد شیمیایی است.

چسبندگی سلول‌های باکتری TG57 به ذرات سلولز، استفاده‌ی کارآمد از سلولز را برای تولید بیوبوتانول تسهیل می‌کند. ژنوم منحصربه‌فرد سویه‌ی TG57، این باکتری را قادر می‌سازد آنزیم‌هایی تولید کند که سنتز بیوبوتانول را افزایش می‌دهد.

بیوبوتانول، یک سوخت زیستی جذاب

سوخت‌های زیستی معمول از محصولات خوراکی تولید می‌شوند. این روش هزینه‌ی بسیار بالایی دارد و در استفاده از منابع زمین، آب، انرژی و دیگر منابع محیطی با تولید غذا در رقابت است. انتظار می‌رود سوخت‌های زیستی حاصل از مواد سلولزی فرآوری‌نشده مانند توده‌های گیاهی و همچنین ضایعات زراعت و باغبانی بتوانند نیازهای رو به رشد انرژی را بدون افزایش انتشارات کربنی حاصل از احتراق سوخت‌های فسیلی مرتفع سازند. این مواد سلولزی فراوانی زیادی دارند و از لحاظ محیطی بی‌خطر و از نظر اقتصادی پایدار هستند.

از میان انواع مختلف سوخت‌های زیستی، بیوبوتانول به‌ علت تراکم بالای انرژی و ویژگی‌های برتری که دارد، به‌عنوان جایگزین مناسبی برای بنزین مطرح شده است. این ماده می‌تواند بدون هیچ‌گونه اصلاحی مستقیما در خودرو جایگزین بنزین شود. با این حال تولید تجاری بیوبوتانول دارای مشکل مربوط به نبود میکروب‌های مناسب دارای توانایی تبدیل توده‌ی سلولزی به سوخت زیستی است. تکنیک کنونی هزینه‌بر و نیازمند انجام تیمارهای اولیه‌ی شیمیایی پیچیده‌ای است.

تولید سوخت‌های زیستی به روش سبز

تکنیک جدیدی که توسط تیم NUS ارائه شده است می‌تواند تکنیکی پربازده و پایدار در تولید سوخت زیستی در نظر گرفته شود.

کمپوست بقایای قارچ که عمدتا از کاه و خاک‌اره تشکیل شده، ضایعات کمپوستی تولیدشده طی کشت قارچ است. میکروارگانیسم‌ها در ضایعات برای بیش از دو سال رها می‌شوند تا سویه‌ی خاص TG57 به‌دست آید. فرآیند تخمیر ساده است و نیاز به تیمار اولیه‌ی پیچیده یا اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم ندارد. زمانی که سلولز افزوده می‌شود، باکتری به‌سادگی آن را هضم و بوتانول را به‌عنوان محصول اصلی تولید می‌کند. در برنامه‌های آینده، این گروه علمی بر آن است که بتواند عملکرد سویه‌ی TG57 را به حد بهینه برساند و با استفاده از ابزارهای ژنتیک مولکولی آن را به جهتی هدایت کند که نسبت تولید بیوبوتانول افزایش یابد.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Science Advances منتشر شده است.

 مسابقات جام جهانی قطر ۲۰۲۲ در تاریخ ۲۱ نوامبر ۲۰۲۲ (۳۰ آبان ۱۴۰۱) آغاز و در تاریخ ۱۸ دسامبر ۲۰۲۲ (۲۷ آذر ۱۴۰۱) پایان خواهد یافت. این برای اولین بار در تاریخ است که این مسابقات در فصل پاییر برگزار می شود. تاکنون تمامی دوره های جام جهانی در ماه های ژوئن و جولای (خرداد و تیر) برگزار شده است.

قطر در نظر دارد در این دوره از مسابقات جام جهانی از انرژی خورشیدی و تکنولوژی کربن خنثی  برای خنک کردن استادیوم ها استفاده کند تا دمای استادیوم از ۲۷ درجه سلسیوس بالاتر نرود. همچنین برای سهولت رفت و آمد تماشاگران قرار است متروی جدید و کار آمد با طول ۳۲۰ کیلومتر در سال ۲۰۲۱ ساخته شود. تمامی استادیوم ها نیز به بزرگراه متصل و از تاکسی آبی استفاده شوند. هرکدام از استادیوم های جام جهانی قطر ۲۰۲۲ نیز دارای ویژگی های منحصر به فردی است که با به روزترین تکنولوژی دنیا ترکیب شده و موجب خلق آثار شگفت انگیزی شده اند که در ادامه ویژگی‌های هر یک از این استادیوم‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرند.

استادیوم لوسیل: 

استادیوم لوسیل آیکونیک که در منطقه الداین در شمال دوحه قرار می‌گیرد، دارای ظرفیت ۸۶ هزار نفر است که میزبانی افتتاحیه جام جهانی قطر ۲۰۲۲ و فینال این رقابت ها را نیز برعهده خواهد داشت. سقف ورزشگاه، پارکینگ‌ها و غرفه های خدماتی از صفحات خورشیدی تشکیل شده است. این صفحه‌های خورشیدی به اندازه‌ای انرژی تولید خواهند کرد که انرژی مورد نیاز ورزشگاه در هنگام برگزاری مسابقات را تامین کرده و در عین حال به ساختمان‌های همسایه ورزشگاه نیز انرژی خواهد رساند. این ورزشگاه از فناوری‌های دوستدار محیط زیست برخوردار است که می توانند هوای ورزشگاه را در حرارت غیر قابل تحمل دوحه، خنک نگه دارند. سقف توگود این ورزشگاه به سیستم عملیاتی بادگیر مانندی مجهز بوده و بخش مرکزی سقف زین مانند ورزشگاه از قابلیت باز و بسته شدن کامل برخوردار است. تماشاچیان از طریق ۶ پل که بر روی استخرهای آبی که ورزشگاه را احاطه کرده و شمایلی شناور مانند به آن داده اند، وارد ورزشگاه می شوند. دسترسی به این ورزشگاه که در شمال دوحه ساخته خواهد شد، از طریق جاده های اصلی و خطوط جدید مترو امکان پذیر خواهد بود.

استادیوم الوکره:

 ورزشگاه الوکره با ظرفیت ۴۵ هزار نفر میزبانی دوره گروهی و بازی های حذفی جام جهانی قطر ۲۰۲۲ را برعهده خواهد داشت. طراحی آن با استفاده از منابع ساختاری پایدار، منعکس کننده فرهنگ و سنت دریا نوردی محلی است. دمای هوای داخل استادیوم بین ۳۰ تا ۳۲ درجه سلسیوس کنترل می شود و مساحتی که این ورزشگاه به خود اختصاص داده معادل ۷۲ هزار متر مربع است. استادیوم الوکره مجموعه ورزشی عظیمی متشکل از مرکز آبزیان، مرکز آب گرم، تجهیزات ورزشی و بازار خواهد بود. این مجموعه عظیم، مجموعه ای بدون تعطیلی ( دایر در ۳۶۵ روز سال ) خواهد بود که در آینده نزدیک به بزرگراه دوحه متصل خواهد شد.

استادیوم بندر دوحه:

استادیوم جدید بندر دوحه ورزشگاهی خواهد بود که کاملا به طور مدولار ساخته شده و دارای ظرفیت ۴۴۹۵۰ نفر است. این استادیوم که روی یک شبه جزیره مصنوعی در خلیج فارس طراحی شده است، ظاهری کاملا مناسب با فضای منطقه را دارد. آبی که از خلیج فارس به لوله های بیرونی ورزشگاه جاری می شود، در روند خنک کنندگی داخل استادیوم و همچنین اضافه کردن به جذابیت های بصری آن نقش مهمی دارد. طرفداران از گزینه های دسترسی به وسیله تاکسی‌های آبی یا کشتی برخوردار خواهند بود. پس از جام جهانی ۲۰۲۲، کل ورزشگاه ازهم جدا خواهد شد و صندلی ها و قطعات آن به کشورهای در حال توسعه برای بهبود وضعیت و شرایط ورزش فوتبال ارسال می شوند

استادیوم ام صلال: 

ورزشگاه ام صلال با ظرفیت ۴۵ هزار نفری، دارای طراحی مدرن در بخش معماری سنتی عربی است. ساختار این استادیوم مدرن نشانگر شکل و فضای قلعه تاریخی ام صلال محمد، واقع در نزدیکی همین ورزشگاه است به همین دلیل این استادیوم را ترکیبی از معماری مدرن و سنتی عرب می دانند. پس از جام جهانی ۲۰۲۲، ظرفیت آن به ۲۵ هزار نفر کاهش می یابد.

استادیوم الخور:

 استادیوم کاملا جدید ۴۵ هزار نفری الخور که شکل و ویژگی‌های خیره کننده یک صدف حلزونی را دارد، دارای سقف انعطاف پذیر و کاملا تکمیل کننده موقعیت ساحلی آن است. ورزشگاه به تماشاگران داخل نمایی خیره کننده ای از خلیج فارس را ارایه می دهد که هنگام برگزاری مسابقه‌های فوتبال و در جایگاه‌های خود می‌توانند از این منظره بهره ببرند.

 استادیوم الریان:

 ظرفیت ورزشگاه ۲۱ هزار نفری الریان نیز برای برگزاری مسابقه‌های جام جهانی قطر ۲۰۲۲ به ۴۴ هزار نفر افزایش خواهد یافت. ورزشگاه دارای “دیواره خارجی رسانه‌ای” است که توسط آخرین دستاوردهای تکنولوژی و معماری ساخته شده است. این صفحه نمایش عظیم، برای طرح اخبار، به روز رسانی و پخش بازی‌های در حال اجرا در ورزشگاه درنظر گرفته شده است. این نمای دیدنی و جذاب همیشه در حال تغییر خواهد بود. پس از جام جهانی ظرفیت ورزشگاه به ظرفیت فعلی کاهش خواهد یافت.

استادیوم الشمال:

این استادیوم در نزدیکی شهر مدینه الشمال، در ۱۱۰ کیلومتری شمال دوحه در نزدیکی قلعه زوبارا (ساخته شده در سال ۱۹۳۸) واقع شده و ظرفیتی معادل۴۲۱۲۰ نفر را دارد. شکل استادیوم الهام گرفته از یکی از قایق های خلیج فارس است. تماشاگران می‌توانند از بزرگراه دوحه، تاکسی آبی،  پل دوستی بحرین-قطر و مترو جدید برای دستیابی به این استادیوم استفاده کنند.

استادیوم الغرافه: 

 ظرفیت ورزشگاه ۲۱ هزار نفری الغرافه برای بازی های جام جهانی ۲۰۲۲ با استفاده از عناصر مدولار و قطعه ای در بخش بالایی ورزشگاه، به ۴۱ هزار نفر افزایش خواهد یافت. نمای بیرونی ورزشگاه پوشیده از روبان های رنگی به نمایندگی از کشورهای شرکت کننده در جام جهانی ۲۰۲۲ و نماد دوستی متقابل، احترام، تحمل و درک و دیگر ویژگی‌هایی است که مسابقات جام جهانی فوتبال نشان دهنده آن است.

استادیوم دانشگاه:

این ورزشگاه که با ظرفیت ۴۳۳۵۰ نفر به شکل الماس ناهموار طراحی شده است، به راحتی برای طرفداران فوتبال در هر دو کشور قطر و بحرین قابل دسترس خواهد بود چرا که تنها طی مسافت ۵۱ دقیقه ای توسط خطوط راه آهن و قطارهای سرعت بالا را لازم دارد. ظرفیت این ورزشگاه پس از جام جهانی، به ۲۵ هزار نفر به منظور استفاده توسط تیم های ورزشی دانشگاهی کاهش خواهد یافت.

استادیوم شهر ورزش: 

طراحی و ساختار این استادیوم ورزشی نیز از سنت‌های غنی چادر نشینان و قبیله های بادیه نشین الهام گرفته شده است. همانند دیگر استادیوم های میزبان و با الهام از ویژگی چادرهای بادیه نشینی، معماری این استادیوم نیز به گونه‌ای انجام شده که قابلیت تطبیق و هماهنگی با محیط زیست اطراف را دارد. سقف جمع شدنی آن، صندلی های قابل جابه جایی و تغییرشکل و زمین چمنی که بخشی از آن قابلیت جمع شدن دارد، این استادیوم را درکنار معماری های خاص جام جهانی قطر ۲۰۲۲ تبدیل کرده است. ورزشگاه دارای ۴۷،۶۵۰ صندلی است که آن را به یکی از اولین استادیوم های چند منظوره دارای امکانات درجه یک در جهان تا سال ها پس از جام جهانی ۲۰۲۲ نگه خواهد داشت. ویژگی های نوآورانه در این ورزشگاه، آن را به محل ایده آلی برای برگزاری مسابقات فوتبال، کنسرت ها، اجرای تئاتر و رویدادهای ورزشی غیر فوتبالی تبدیل کرده است.

استادیوم خلیفه:

 ورزشگاه بین المللی خلیفه به عنوان یکی از ورزشگاه های اصلی بازی های آسیایی ۲۰۰۶ بازسازی شده بود. طراحی جدید این ورزشگاه ظرفیت آن را از ۵۰ هزار نفر به ۶۸ هزار نفر برای جام جهانی ۲۰۲۲ افزایش خواهد داد. این ورزشگاه نه تنها توانایی برگزاری مسابقات فوتبال، بلکه استادیومی چند منظوره برای تمام رویدادهای ورزشی است.

سایر فناوری های جام جهانی قطر ۲۰۲۲

همچنین از میان مهمترین فناوری‌هایی که در جام جهانی قطر ۲۰۲۲ استفاده از آنها پیش بینی شده است سیستم‌های مخابراتی و ارتباطی است که امکان به اشتراک گذاری مسابقات را با تمام دنیا فراهم می کنند و قادر خواهند بود بدون قطع ارتباط شبکه با امنیت بسیار بالایی به فوتبال دوستان خدمات ارایه دهند.

در مورد اینکه از چه فناوری‌هایی در اشتراک گذاری این بازی‌ها با دیگر نقاط دنیا استفاده خواهد شد باید گفت که قرار است در جام جهانی قطر ۲۰۲۲  از فناوری‌های ارتباطی کاملا به روزی که در ۱۲ سال آینده در دسترس قرار می گیرند، استفاده شود.

از جمله این فناوری‌ها که می توان آنها را برای ۱۲ سال آینده تجسم کرد امکان تماشای زنده مسابقات بر روی تلفن‌های همراه هوشمند در هر نقطه دنیا به صورت سه بعدی، حضور مجازی در مسابقات اشاره کرد. همچنین می توان تصور کرد که با نصب دوربین‌هایی سه بعدی بسیار کوچکی که روی لباس دروازه بان نصب می شوند امکان تماشای بازی از چشم یک دروازه بان فراهم شود.

بی شک تمام این فناوری‌ها نیازمند برخورداری از یک شبکه اینترنت فوق سریع است که از طریق فیبرهای نوری نسل جدید و ماهواره ها ایجاد شود. از سویی دیگر، این اینترنت نه تنها امکان ارتباطات رسانه ای را سرعت خواهد بخشید بلکه قطر از طریق این شبکه مافوق سریع اینترنت خواهد توانست دستگاه‌های مختلفی که همزمان بر روی ترافیک، دمای هوا و امنیت مردم نظارت دارند را به طور همزمان مدیریت کند.

نظر شما در مورد جام جهانی قطر ۲۰۲۲ چیست؟

 زیست توده ترجمه لغت انگلیسی بیومس (Biomass) می ­باشد که بعنوان یک تعریف ساده عبارت است از:

زیست توده شامل کلیه موادی در طبیعت می شود که در گذشته نزدیک جاندار بوده، از موجودات زنده بعمل آمده و یا زائدات و ضایعات آنها می باشند. می دانیم که منشاء منابع فسیلی نیز منابع زیست توده می باشد ولی تفاوت آنها در این است که منابع فسیلی از منابع زیست توده که در گذشته بسیار دور زنده بودند و تحت شرایط فشار و دمای خاص حاصل شده­ اند.

زیست توده یا بیومس (Biomass) یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. مواد زیستی شامل موجودات زنده یا بقایای آنها است. زیست توده معمولاً شامل مواد آلی  است که برای تولید الکتریسیته یا گرما به کار می‌رود. برای مثال بقایای درختان جنگلی، مواد هرس شده از گیاهان و خرده‌های چوب، فضولات دامی و …  می‌توانند به عنوان زیست توده به کار گرفته شوند. زيست توده يكي از منابع مهم انرژيهاي تجديدشونده محسوب مي شود و به هر موجود زنده كه قابليت رشد و نمو داشته و بر مبناي قوانين طبيعي تقسيم شوند اطلاق مي شود و شامل جنگلها، اجزاء گياهان، برگها، زائدات حيواني، پسماندهاي شهري و غذايي و … مي شوند. اين مواد قابليت ذخيره انرژي در خود را دارا مي باشند. در واقع در خلال پديده فتوسنتز، دي اكسيد كربن از طريق آب و خاك و هوا توسط انرژي خورشيدي در گياهان ذخيره مي شود و باعث رشد و نمو آنها مي گردد، اين انرژي خورشيدي در مواقع مصرف، قابليت تبديل به انرژي را دارا مي باشد. زيست توده قابليت توليد برق، حرارت، سوختهاي مايع، سوختهاي گازي و انواع كاربردهاي مفيد شيميايي را دارا مي باشد. زيست توده سهم بزرگي در ميان ديگر انواع منابع انرژيهاي نو دارا مي باشد.

ساختار شیمیایی

زیست توده بر پایه کربن است و از مخلوط مولکول‌های آلی، شامل هیدروژن، معمولاً اکسیژن و اغلب نیتروژن و مقدار کمی از دیگر اتم‌ها مانند، فلزات قلیایی، فلزات قلیایی خاکی و فلزات سنگین است. منابع زسيت توده شامل تركيبات آلي با زنجيره بلند مي باشند كه در فرايند هضم به مو لكو لهاي ساده تر تبديل مي گردد. حاصل اين فرايند گازي قابل اشتعال به نام بيو گاز مي باشد که به بيو گازگاز مرداب معروف می باشد. اين گاز شامل دو جز عمده متان و دي اكسيد كربن، به همرام مقدار جزئي از گاز هاي ديگر مي باشد اين مخلوط گازي با ارزش حرارتي ۲/۲ – ۵/۱ مگاژول به ازاي هر متر مكعب است

منابع زیست توده (بیومس) کدامند؟

منابع زیست توده که برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند که بصورت عمده به گروه زیر تقسیم می شوند:

• زائدات جنگلی، کشاورزی، باغداری و صنایع غذایی
• زائدات جامد شهری (زباله ها)
• فضولات دامی و طیور
• فاضلاب های شهری فاضلابها، پسماندها و زائدات آلی صنعتی  

تولید انرژی از زیست توده چگونه است؟

تولید انرژی از منابع زیست توده (همانند سوختهای فسیلی) به منظور تولید الکتریسیته و حرارت می باشد. منابع زیست توده یکی از قدیمی ترین منابع انرژی در جهان می باشد. این منابع در صورت استفاده مستقیم قابلیت تولید حرارت را دارا می باشند. و در صورت تولید سوختهای زیستی یا بیوگاز قابلیت استفاده در موتور ژنراتورها یا پس از تولید بخار آب در توربین ژنراتورها را جهت تولید برق دارد.  

مزایای بهره گیری از منابع زیست توده چیست؟

 این منابع جزء منابع تجدیدشوند می باشند چرا که با بهره گیری از این منابع مجدداً بطور طبیعی رشد و نمو پیدا می کنند، ضمن اینکه تولید CO2 این منابع (در صورت بهره گیری از آنها) بطور طبیعی بوده و تولید گازهای گلخانه ای نمی کند. از دیگر سو بعنوان یک منبع ذخیره انرژی خورشیدی عمل می کنند که می توان در مواقع لزوم از آن بهره گیری نمود. در میان سایر منابع تجدیدشونده تنها منبعی هستند که قابلیت تولید سوختهای مایع، جامد و گازی را دارا می باشند و این به معنای کاربرد گسترده آن می باشد.  

اتحادیه اروپا مطابق ابلاغیه ۲۰۰۰/۱۷۷/EC جهت توسعه استفاده از زیست توده در تولید برق در بازار داخلی اروپا تعریف زیست توده را به شکل زیر مطرح نمود:

زیست توده کلیه اجزاء قابل تجزیه زیستی از محصولات، فاضلابها و زایدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و حیوانی)، صنایع جنگلی و سایر صنایع مرتبط، فاضلابها و زباله های تجریه پذیر زیستی شهری و صنعتی می باشد.

تاریخچه بهره برداری زیست توده

از نقطه نظر تاریخی استفاده از انرژی زیست توده به ابتدایی ترین دوره های تاریخ باز می‌گردد از زمانی که آتش شناخته شد، انسان نخستین، همواره چوب و برگ خشک درختان را به عنوان سوخت استفاده می‌کرده و این چرخه تا قرن حاضر نیز ادامه پیدا کرده است. در خصوص بیوگاز، قدیمی ترین مورد خروج گاز و اشتعال ناقص آن به وسیلة دفن زباله در طبقات زیرین زمین توسط پیلی نی روس گزارش شده است. وی خروج گاه به گاه گاز طبیعی و اشتعال ناقص آن را از طبقات زیرین زمین مشاهده کرد ولی وان هلمونت درسال ۱۶۳۰ شناسائی و اشتعال این گاز را رسما اعلام کرد. در ایران نیز استفاده از بیوگاز سابقه ای قابل توجه دارد. محمدبن حسین عاملی معروف به شیخ بهائی (۱۰۳۱-۹۳۵ ه ق ) نخستین کسی است که بر اساس منابع تاریخی این منبع انرژی را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده است.

وضعیت فعلی بهره برداری از زیست توده در جهان

امروزه منابع مفید و کاربردی زیست توده تنها به چوب و برگ خشک محدود نمی شود و طیف وسیعی از مواد از جمله پسماندهای جامد و مایع شهری و پسماندهای صنعتی و غیره را نیز در بر می گیرد. برای مثال در آخرین پیشرفت های حوزه تولید انرژی از زیست توده در مقیاس بزرگ، هلند در حال حاضر دارای بزرگترین نیروگاه تولید انرژی از فضولات مرغی – بله درست خوانده اید، فضولات مرغی-  در جهان است.