Shakarnov, ayniqsa Braziliya kabi tropik mamlakatlarda nafaqat shakar ishlab chiqarish uchun; etanol, biyoqil va elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun ham strategik manba sifatida ko'rilmoqda. Shakarnov qayta ishlangandan keyin qoladigan tolali qoldiq bagasse, ya'ni shakarnov pachasi deb ataladi.

Bu pacha odatda zavodlarda yoqilib bug' va elektr energiyasi ishlab chiqarishda ishlatiladi. Shunday qilib, ishlab chiqarish korxonalari o'z energiya ehtiyojining bir qismini qondirishi, ortiqcha elektrni esa tarmoqqa uzatishi mumkin.

Bir qarashda bu juda foydali ko'rinadi. Chunki chiqindi sifatida qolishi mumkin bo'lgan qishloq xo'jaligi qoldig'i energiyaga aylantirilmoqda. Biroq bu yerda muhim savol paydo bo'ladi:

Bu pachani yoqish ekologikroqmi, yoki gazlashtirish orqali elektr ishlab chiqarishmi?

Fabiana de Oliveira Ramos va hamkasblari tomonidan tayyorlangan tadqiqot aynan shu savolga qaratilgan. Tadqiqot shakarnov pachasidan elektr ishlab chiqarishda ikki tizimni taqqoslaydi:

• Klassik to'g'ridan-to'g'ri yoqish va bug' turbinali tizim,
• Gazlashtirishga asoslangan ilg'or elektr ishlab chiqarish tizimi.

Klassik tizim qanday ishlaydi?

An'anaviy tizimda shakarnov pachasi to'g'ridan-to'g'ri qozonda yoqiladi. Bu yoqish jarayoni bug' hosil qiladi. Hosil bo'lgan bug' turbindan o'tkazilib elektr olinadi. Bu tizim shakar zavodlarida uzoq vaqt davomida qo'llaniladigan, ma'lum va keng tarqalgan usuldir.

Biroq klassik tizimning ba'zi cheklovlari bor. Pacha yuqori namlik tarkibida bo'lgani uchun yoqish samaradorligi pasayishi mumkin. Shuningdek, tizimda energiya yo'qotishlari yuz beradi. Yoqish paytida azot oksidlari, zarrali moddalar, kukurt dioksidi kabi havo sifatiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan chiqindilar paydo bo'lishi mumkin.

Ya'ni pacha qayta tiklanadigan manba bo'lsa ham, qo'llaniladigan texnologiya atrof-muhit natijasini bevosita belgilaydi.

Gazlashtirish tizimi nima qiladi?

Gazlashtirish tizimida shakarnov pachasi to'g'ridan-to'g'ri yoqilmay, nazorat qilinadigan termokimyoviy jarayondan o'tkaziladi. Bu jarayonda pacha sinth-gaz deb ataladigan yonuvchan gaz aralashmasiga aylantiriladi.

Bu gaz keyinroq gaz turbinasida ishlatilib elektr ishlab chiqarilishi mumkin. Tizimga issiqlik qayta tiklash qo'shilsa, energiya samaraliroq ishlatilishi mumkin.

Tadqiqotda o'rganilgan ilg'or tizim BIG-GT deb ataladigan biomassa bilan integratsiyalashgan gazlashtirish gaz turbinali yondashuviga tayangan. Bu tuzilma klassik yoqishga nisbatan murakkabroq, lekin samaraliroq energiya aylantirish modelini taklif etadi.

Tadqiqot nima topdi?

Tadqiqotning eng diqqatga sazovor natijalaridan biri elektr samaradorligi farqidir.

Klassik yoqish tizimida elektr samaradorligi taxminan %12,4 deb hisoblangan bo'lsa, gazlashtirishga asoslangan tizimda bu ko'rsatkich taxminan %23,4 darajasiga ko'tariladi.

Bu farq muhimdir. Chunki yuqoriroq elektr samaradorligi bir xil miqdordagi sof elektr ishlab chiqarish uchun kamroq pacha ishlatilishi va tizim ichida kamroq energiya sarflanishi degan ma'noni anglatishi mumkin.

Tadqiqotda gazlashtirish tizimi 1 MJ sof elektrni tarmoqqa yetkazish uchun kamroq shakarnov pachasi ishlatgani va pastroq ichki elektr iste'moliga ega ekanligi qayd etilgan.

Oddiy qilib aytganda:

Gazlashtirish tizimi bir xil elektr chiqishiga erishish uchun biomassani samaraliroq ishlatadi.

Atrof-muhit natijalari nima ko'rsatadi?

Tadqiqotda faqat energiya samaradorligiga qarab qolinmagan. Shuningdek, hayot tsikli baholash (LCA) ham amalga oshirilgan.

Hayot tsikli baholash mahsulot yoki jarayonning atrof-muhit ta'sirini kengroq doirada o'rganadigan usuldir. Bu tadqiqotda tizim chegarasi shakarnov pachasining zavodda tayyor bo'lishidan elektr ishlab chiqarish va tarmoqqa uzatishgacha bo'lgan sanoat aylanish bosqichini qamrab oladi.

Tadqiqot natijalariga ko'ra, har ikki tizim ham tarmoqqa elektr berib atrof-muhit foydasini ta'minlashi mumkin. Chunki ishlab chiqarilgan elektr boshqa manbalardan ishlab chiqariladigan elektr o'rnini bosishi mumkin.

Biroq gazlashtirishga asoslangan tizim o'rganilgan barcha atrof-muhit ta'siri toifalarida klassik tizimga nisbatan yaxshiroq natija beradi. Eng sezilarli farq fotokimyoviy ozon hosil bo'lishi toifalarida kuzatiladi. Bu toifada yaxshilanish taxminan %9–10 darajasigacha yetishi mumkin.

Iqlim o'zgarishi, zarrali modda hosil bo'lishi va quruqlik kislotalanishi kabi toifalarda esa yaxshilanish cheklanganroq qoladi.

Bu natija muhim dars beradi:

Samaraliroq texnologiya atrof-muhit uchun yaxshiroq bo'lishi mumkin; biroq ekologik foyda har doim ham samaradorlik o'sishi darajasida katta bo'lmasligi mumkin.

Nima uchun samaradorlik o'sishi bir xil darajada ekologik foyda bermaydi?

Tadqiqotning eng qimmatli tomonlaridan biri aynan shu nuqtani ko'rsatishidir.

Gazlashtirish tizimi klassik yoqishga nisbatan samaraliroq ishlaydi. Lekin bir vaqtning o'zida murakkabroq tizimdir. Biomassani quritish, gazni tozalash, siqish, yordamchi uskunalar va yordamchi jarayonlar kabi qo'shimcha bosqichlar ishga tushadi.

Shuning uchun atrof-muhit yuki butunlay yo'qolmaydi; tizim ichida boshqa nuqtalarga siljishi mumkin.

Klassik tizimda atrof-muhit yuki asosan yoqish va bug' ishlab chiqarish bosqichida jamlanadi. Gazlashtirish tizimida esa yuk ko'proq yordamchi jarayonlarga taqsimlanadi. Masalan, biomassa quritish va gaz tozalash kabi jarayonlar qo'shimcha energiya va uskuna ehtiyojini keltirib chiqarishi mumkin.

Shu sababli tadqiqot quyidagi xabarni beradi:

Texnologiyani faqat samaradorlik raqami bilan baholash yetarli emas. Butun tizimning atrof-muhit ta'siriga qarab chiqish kerak.

Elektr eksporti nima uchun shunchalik muhim?

Tadqiqotda ekologik foydalarining katta qismi tarmoqqa berilgan elektrning boshqa elektr ishlab chiqarish manbalarining o'rnini bosishi bilan tushuntiriladi.

Ya'ni tizim qancha ko'p sof elektr eksport qilsa, shuncha ko'p «oldini olingan atrof-muhit ta'siri» hosil bo'ladi. Bu hayot tsikli baholashda muhim taxmindir.

Shuning uchun gazlashtirish tizimining yaxshiroq ko'rinishida faqat kamroq chiqindi hosil qilishi emas, balki ko'proq sof elektr ta'minlashi ham ta'sir qiladi.

Bu nuqta ayniqsa ehtiyotkorlik bilan o'qilishi kerak. Chunki tizimning atrof-muhit natijasi qaysi elektr manbasi o'rnini bosish taxminiga qarab o'zgarishi mumkin. Agar o'rnini bosgan elektr juda iflos bo'lsa, ekologik foyda katta ko'rinadi. Toza tarmoqda esa foyda cheklanganroq bo'lishi mumkin.

Bu tadqiqot nima uchun muhim?

Bu ish biomassa energiyasida tez-tez qilinadigan umumlashtirishni shubha ostiga oladi.

Odatda «biomassa qayta tiklanadigan, demak ekologik» deyiladi. Biroq haqiqat murakkabroq. Qo'llaniladigan texnologiya, tizim chegarasi, ichki energiya iste'moli, yordamchi jarayonlar, chiqindilar va elektr almashtirish kabi omillar natijani jiddiy o'zgartirishi mumkin.

Shakarnov pachasi kabi qishloq xo'jaligi qoldiqlarini energiyaga aylantirish albatta muhim aylanma iqtisodiyot imkoniyatidir. Lekin bu imkoniyatning haqiqatan ekologik foydaga aylanishi uchun tizim yaxshi loyihalanishi kerak.

Tadqiqotning hissasi shu yerda namoyon bo'ladi:

• Klassik yoqishni gazlashtirish bilan bir xil doirada taqqoslaydi.
• Faqat samaradorlik emas, atrof-muhit ta'siri toifalarini ham o'rganadi.
• Gazlashtirishning afzalliklarini ko'rsatib, chegaralarini ham ochib beradi.
• Yuqoriroq samaradorlikning ekologik foydaga birga-bir aylanmasligi mumkinligini tushuntiradi.

Turkiye uchun nima ma'no berishi mumkin?

Tadqiqot Braziliya shakar-energiya sektoriga qaratilgan; biroq berilgan xabar Turkiye uchun ham qimmatlidir.

Turkiyada ham qishloq xo'jaligi qoldiqlari, biomassa energiyasi, chiqindidan energiya ishlab chiqarish va sanoat manbali aylanma iqtisodiyot imkoniyatlari tobora muhimroq bo'lmoqda. Lavlagi pachasi, qishloq xo'jaligi poy-somoni, meva-sabzavot qayta ishlash qoldiqlari, zaytun pachasi, yong'oq qobig'i va shu kabi biomassa manbalari energiya jihatidan baholanishi mumkin.

Biroq har bir biomassa loyihasi avtomatik ravishda ekologik yoki iqtisodiy emas. Haqiqiy foyda to'g'ri texnologiya, to'g'ri miqyos, to'g'ri logistika, to'g'ri chiqindi nazorati va to'g'ri hayot tsikli hisobi bilan paydo bo'ladi.

Shuning uchun bu tadqiqot Turkiyedagi biomassa va qishloq xo'jaligi chiqindisi loyihalari uchun ham quyidagi xabarni beradi:

Chiqindini energiyaga aylantirish muhim; lekin asl masala buni qaysi texnologiya, qanday samaradorlik va qanday atrof-muhit natijasi bilan qilayotganimizdir.

E'tibor berish kerak bo'lgan nuqtalar

Bu tadqiqot muhim topilmalar taqdim etsa ham, ehtiyotkorlik bilan talqin qilinishi kerak.

Avvalo tadqiqot preprint hisoblanadi; ya'ni hali hakamlar bahosidan o'tgan yakuniy akademik nashr sifatida baholanmasligi kerak.

Ikkinchidan, tahliz gate-to-gate chegarasi bilan amalga oshirilgan. Bu qishloq xo'jaligi ishlab chiqarish bosqichini va elektrning yakuniy taqsimotini qamrab olmaydi. Bu tanlov ikki texnologiya o'rtasidagi sanoat aylanish farqini aniqroq ko'rish uchun mos; biroq butun hayot tsiklini to'liq ifodalamaydi.

Uchinchidan, ekologik foydalar tarmoqqa berilgan elektrning qaysi elektr manbasi o'rnini bosish taxminiga bog'liq. Turli mamlakatlarda yoki turli tarmoq aralashmalarida natijalar o'zgarishi mumkin.

To'rtinchi bo'lib, gazlashtirish tizimi ilg'or va murakkab tuzilmadir. Bunday tizimlarda texnik xizmat, gaz tozalash, quritish, texnik boshqaruv va investitsiya xarajatlari diqqat bilan baholanishi kerak.

Xulosa

Bu tadqiqot shakarnov pachasidan elektr ishlab chiqarishda gazlashtirishga asoslangan tizimlar klassik yoqish tizimlariga nisbatan samaraliroq va ekologik jihatdan afzalroq bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.

Biroq natijalar shu bilan birga muhim ogohlantirish ham olib keladi: yuqoriroq termodinamik samaradorlik ekologik foydaning bir xil darajada oshishini anglatmaydi. Chunki ilg'or tizimlarda atrof-muhit yuki asosiy yoqish bosqichidan yordamchi jarayonlarga siljishi mumkin.

Shuning uchun biomassa energiyasini baholashda faqat «qayta tiklanadigan manba ishlatilayaptimi?» deb so'rash yetarli emas. To'g'riroq savol shudir:

Bu manba qaysi texnologiya, qancha samaradorlik, qanday atrof-muhit yuklari va qanday tizim taxminlari bilan energiyaga aylanmoqda?

Kelajakning toza energiya tizimlari faqat chiqindini energiyaga aylantiradigan emas; buni butun hayot tsiklini hisobga olgan holda amalga oshiradigan tizimlar bo'ladi.

Manba va usul eslatmasi

Bu kontent Fabiana de Oliveira Ramos va hamkasblari tomonidan tayyorlangan “Process-Based Life Cycle Assessment of Bioelectricity from Sugarcane Bagasse: A Comparison of Combustion and Gasification Systems” nomli akademik ish asosida Verianla tahririy formatida mustaqil tayyorlangan.

Asl ish: https://ssrn.com/abstract=6845140

Eslatma: Tadqiqot preprint hisoblanadi va hujjatda hakamlar bahosidan o'tmaganligi qayd etilgan. Bu maqola ma'lumot va ta'lim maqsadida tayyorlangan; energiya investitsiyasi, atrof-muhit qonunchiligi, moliyalashtirish, sanoat obyekti qurish yoki professional muhandislik maslahati o'rnini bosmaydi.