مقاله بررسی نقش بازيافت در حفظ منابع طبيعي
دسته بندي :
فنی و مهندسی »
کشاورزی و زراعت
مقاله بررسي نقش بازيافت در حفظ منابع طبيعي در 39 صفحه ورد قابل ويرايش
فهرست
عنوان صفحه
- بهسازي پساب............................................................................................
- مديريت ضايعات سمي................................................................................
- راههاي جلوگيري از آلودگي......................................................................
- هشدار دانشمندان دنيا به جامعه بشري.....................................................
- منابع............................................................................................................
نقش بازيافت در حفظ منابع طبيعي
پيشگفتار:
با پيشرفت تمدن بشري و توسعة فن آوري و ازدياد روزافزون جمعيت در حال حاضر دنيا با شكلي به نام آلودگي در هوا و زمين رو به رو شده است كه زندگي ساكنان كره زمين را تهديد مي‌كند، به طوري كه در هر كشور حفاظت از محيط زيست مورد توجه جدي دولتمندان است. امروزه وضعيت زيست محيطي به گونه‌اي شده است كه مردم يك شهر يا حتي يك كشور از آثار آلودگي در شهر يا كشور ديگر در امان نيستند. برفي كه در نروژ مي‌بارد مواد آلاينده‌اي به همراه دارد كه منشأ آن از انگلستان و آلمان است يا باران اسيدي در كانادا نتيجه مواد آلاينده‌اي است كه منشأ آن از ايالات متحده است. آلاينده صرفاً يك ماده شيميايي است و در مكاني يافت مي‌شود كه قاعدتاً نبايد در آنجا باشيد، آن هم با غلظتي كه از حد مجاز بيشتر است.
مهندسين و دانشمندان از رسته‌خهاي مختلف در توسعه مبناي آكادميك شناخت، مديريت و حفظ محيط زيست دخالت داشته‌اند كنترل كيفيت آب در رشته‌هاي ميكروبيولوژي، مهنسي بهداشت، مورد توجه بوده است. مشكلات ناشي از آلودگي هوا در مباحث مهندسي شيمي و يا مهندس ميكانيك مورد بررسي قرار مي‌گيرد. كنترل مواد زائد جامد، كه براي مدت طولاني توسط دانشگاهيان مورد توجه قرار نگرفته، عمدتاً در حيطة عملكرد كساني مي‌باشد كه مسؤليت عمليات حمل و دفع اين مواد را به عهده دارند.
ناگفته پيداست كه براي مبارزه با آلودگي هوا، آب و خاك بايد عواملي را كه در ايجاد آلودگي مؤثرند شناسايي كنيم و چگونگي تأثير آنها را بر محيط زيست پي ببريم كه البته انجام اين كار مستلزم آشنايي با علم شيمي است.
درآمدي بر شيمي محيط زيست
شيمي در محيط زيست ما نقشي اساسي دارد. در واقع در بين مردم متداول است كه بيشتر مسائل آلودگي جاده‌اي به گردن مواد شيميايي سنتزي و پديد آورندگان آنها بيندارند. اما اين نكته ناگفته مي‌ماند كه بيشتر مسائل زيست محيطي قرنها و دهه‌هاي گذشته، مانند آلودگي ميكروبي آب آشاميدني، تنها زماني برطرف شدند كه روشهاي علمي به طور كلي و شيمي به طور اخص در مورد آنها به كار گرفته شد. افزايش شگف‌انگيز عمر انسان و بهبود كيفيت زندگي در دهه‌هاي اخير به مقدار زياد به علت پيشرفت شيمي و پديد آمدن مواد شيميايي جديد بوده است. محصولات فرعي اجسامي كه براي بهتر شدن سلامتي و بالا رفتن استاندارد زندگي ما به كار برده شده‌اند در مواردي به وسيلة تنزيل دادن سلامتي ما و همچنين سلامتي گياهان و حيوانات همچون شبهي ما را دنبال مي‌كنند. به طور خلاصه، غلبه ما بر آلودگي گسترده زيست شناختي و بالا بردن استانداردهاي سلامتي و ثروت مادي در كشورهاي توسعه يافته به قيمت آلودگي شيميايي گستردة كره زمين در سطح كم ، تمام شده است.
اولين آلاينده‌هاي هوا احتمالاً داراي منشأء طبيعي بوده‌اند. دود ، بخار بدبو، خاكستر و گازهاي متصاعد شده از آتشفشانها وآتش سوزي جنگلها، گرد و غبار حاصل از توفانها در نواحي خشك، مه در نواحي كم ارتفاع مرطوب و مه‌هاي رقيق شامل ذرات حاصل از درختهاي كاج و صنوبر در نواحي كوهستاني، پيش از آنكه مشكلات مربوط به سلامت انسانها و مشكلات ناشي از فعالتيها انساني محسوس باشند. كلاً جزيي از محيط زيست ما به شمار مي‌رفته‌اند.
در واقع شماري از اين مشكلات طبيعي، طبق تعريف پذيرفته شده زيرا از آلودگي هوايي محيط و هواي آزاد در طبقه‌بندي آلودگي هوا قرار مي‌گيرند.
آلودگي هوا عبارت است از حضور يك يا بيش از يك آلاينده در هواي آزاد (به عنوان مثال گرد و خاك دود غليظ، گاز، مه آلوده، بوي نامطبوع، دود يا بخار) به مقدار كافي، با خواص مشخص و تداوم كه مي‌تواند حيات انسان، گياه يا جانوران و يا اموال انساني را به مخاطره اندازد. و يا آنكه به نحو قابل ملاحظه‌اي در روند درست و مطلوب زندگي يا اموال انساني ايجاد اختلال نمايد.
دورريزهاي جامد
دورريزيهاي جامد تماماً مواد زايدي هستند كه از فعاليتهاي انساني و حيواني كه معمولاً به صورت بي فايده و يا ناخواسته دور ريخته مي‌شوند. حاصل مي‌گردند. منظور از دورريزها داراي مفهومي فراگير بوده، جرم ناهمگن مواد زايد دور ريختني ناشي از فعاليتهاي تجاري و مناطق مسكوني و همچنين انباشتگي‌هاي همگن يك صنعت ويژه را شامل مي‌شود.
در اين زمينه سه گروه كلي در نظر گرفته مي‌شود .
1) مواد زايد شهري
2) مواد زايد صنعتي
3) مواد زايد خطرناك
تغيير اندازه به روش ميكانيكي
هدف از كاهش اندازه، دستيابي به يك محصول نهاي ياست كه تا حد قابل قبولي يكنواخت باشد و در مقايسه يا شكل اوليه‌اش اندازه كوچكتري داشته باشد. توجه به اين نكته كه كاهش اندازه ضرورتاً به مفهوم كاهش حجم نيست حائز اهميت است. در برخي از مواقع حجم كل مواد پس از كاهش اندازه ممكن است بيشتر از حجم اوليه شود. يك خرد كن كه به طور عملي در سيستم فرايند مواد زايد جامدبه منظور كاهش اندازه مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
جداسازي اجزاء به روش ميكانيكي
جداسازي اجزاء به منظور بازيابي منابع از مواد زايد جام و در مواري كه انرژي و محصولات تبديلي از مواد زايد فرايندي بازيابي مي‌شوند. ضروري است. به عنوان مثال امروزه از غربالهاي استوانه‌اي براي جداسازي مواد زايد فرايند نشده استفاده مي‌شوند. و استفاده از غربالهاي مذكور جايگزين خرد كن‌ها در مراحل فرايند مواد زايد جامد گرديده است.
خرد كن مواد زايد در وهلة اول جاي خود را به غربال كردن داده است زيرا:
1- خرد كن موجب شكسته شدن شيشه و بدام افتادن مواد آلي در داخل قوطي‌هاي قلعي مي‌شود.
2- خردكن موجب آلوده شدن كاغذها توسط ماليات و مواد آلي فاسد شدني مي‌گردد.
3- عمليات خردكن نيازمند انرژي فراواني است.
جداسازي به روش الكترومكانيكي و مغناطيسي
جداسازي مغناطيسي مواد آهني در صنايع فلزي يك تكنيك مناسب به شمار ميرود و در حال حاضر براي جداسازي مواد آهني از مواد زايد جامد مورد استفاده قرار مي‌گيرد به تازگي برخي تكنيكهاي الكترومكانيكي براي جداسازي مواد متعدد غير آهني مورد استفاده قرار گرفته است.
خشك كردن و آبگيري
در بسياي از سيستمهاي خاكسترسازي و بازيابي انرژي از مواد زايد جامد به منظور كاهش وزن، جزء خرد شدة مواد خشك مي‌شود. ارگ چه انرژي لازم به منظور خشك كردن مواد زايد بسته به شرايطي محيطي متفاوت است. اما انرژي لازم را مي‌توان در حدود 4300 براي تبخير هر كليوگرم آب تخمين زد.
سيستم بازيافت مواد
مشخصات مواد
كاغذ- مقوا، پلاستيك، شيشه، فلزات آهني و غير آهني از جمله مواد قابل بازيافت اصلي در مواد زايد جامد شهري هستند. در هر موقعتي تعميم براي بازيابي هر يك از اين مواد معمولاً با تكيه بر ارزيابي اقتصادي و ملاحضات محلي صورت مي‌گيرد.در ارزيابي اقتصادي بازيابي مواد مشخصات مواد حائز اهميت است.
سيتسم‌هاي فرايند و بازيافت
به منظور جداسازي اجراي دخلواه و انجام فرايند به مواد قابل اشتعال براي بازيابي مواد يا انرژي لازم است ودياگرامهاي عملياتي ترسيم شود. دياگرامهاي عملياتي براي بازيابي اجراي مواد زايد و تهيه مواد قابل احتراق به عنوان منبع سوخت به ترتيب در شكلهاي ترسيم شده ارائه شده‌اند مواد سبك قابل احتراق معمولاً به نام سوخت حاضل از دورريز (RDF) خوانده مي‌شود.
استفاده از سوختهاي حاصل از موادزايد (RDF)
اين قبيل سوختها كه معمولاً به شكل پودر هستند در ديگهاي باز صنعتي كه در حال حاضر با استفادهاز زغال سنگ يا نفت براي توليد انرژي استفاده مي‌شوند.به طور مستقيم قابل سوختن مي‌باشند. سوختهاي حاصل از مواد زايد جامد همراه با زغال سنگ يا نفت نيز قابل سوختن هستند اگر چه فراينتد تلفيقي اين قبيل سوختها و زغال سنگ كاملاً تكميل نشده است اما چنين به نظر مي‌رسد كه حدود 15 تا 20 درصد از گرماي ورودي ناشي از مواد زايد جامد باشند. در صورت استفاده از نفت به عنوان سوخت در حدود 10 درصد گرماي ورودي حاصل از مواد زايد جامد خواهد بود. با توجه به ميزان فرايند، سيستمهاي معلق، سوخت پخش كن و دو گردابي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. با استفاده از ماشين‌هاي مكعب باز كشاورزي مي‌توان سوختهاي متراكم حاصل از مواد زايد جامد توليد كرد.
تبديل به گاز
فرايد تبديل به گاز عبارت است از احتراق جزئي از سوخت كربني به منظور توليد يك گاز سوختي قابل احتراق كه مقدار منواكسيد كربن و هيدروژن در آن زياد است. دستگاه تبديل كننده گاز اساساً يك خاكسترساز است كه تحت شرايط احياء كننده عمل مي‌نمايد. گرماي لازم براي ادامه فرايند از واكنش‌هاي گرمازا بدست مي‌آيد.
در حاليكه اجزاي قابل احتراق گاز داراي انرژي كم عمدتاً از واكنش‌هاي گرماگير به دست مي‌آيد كينتيگك و اكنش فراينتد تبديل به گاز كاملاً پيچيده است و هنوز موضوع قابل توجه جهت مطالعه و بحث مي‌باشد.
وقتي كه يك دستگاه تبديل كننده گاز در فشار اتمسفر با استفاده از هوا به عنوان اكسيد كننده عمل مي‌نمايد. محصولات نهايي فرايند تبديل به گاز عموماً گازهاي كم انرژي هستند كه از نظر حجمي حاوي 100% ، %20 CO ، ، مي‌باشند كه ما بقي آن را گاز و پودر غني از كربن تشكيل مي‌دهد. به علت اثر رقيق كنندگي نيروژن در هواي ورودي گاز گم انرژي داراي مقدار انرژي بين 2/5 تا 6 است. وقتي كه گاز اكسيژن خالص به عنوان اكسيد كننده مصرف مي‌شود گازي با انرژي متوسط با مقدار 6/12 تا 8/13 توليد مي‌شود.
سيستمهاي بازيافت مواد و انرژي
در سالهاي اخير سيستمهاي هاي متنوعي كه انواع متعدد سيستمهاي فرايندي و تبديلي انرژي را به كار مي‌گيرند ارائه گرديه‌اند. متأسفانه تنها تعداد اندكي از واحدهاي مقياس بزرگ ساخته شده با موفقيت همراه بوده‌اند.
اگر چه مسايل اقتصادي علت اصل عدم موفقيت آنها بوده است اما در برخي از موارد مشكلات فني موجب از كار افتادگي آنها شده‌اند بنابراين اگر استفاده از يك سيستم بازيابي مواد و انرژي مورد نظر باشد. سيستم‌هايي كه هم اكنون در حال كارند بايد بازبيني و تجزيه و تحليل شوند و هزينه‌هاي تخميني واقعي آنها برآورد گردند.
راههاي جلوگيري از آلودگي
همان طور كه مواد شيميايي صنعتي مشكل آفرين هستند محصولات فرعي سمي كه در نتيجه توليد، توزيع و مصرف مقادير زياد ساير مواد تجارتي، در مقادير كم توليد و در محيط زيست رها مي‌شوند نيز اسباب زحمت‌اند. يك مورد اين محصول فرعي سمي «ديوكسين» است كه ناخواسته در مقادير خيلي كم به عنوان محصول فرعي در جريان بسياري از فرايندهاي صنعتي از جمله سفيد كردن خمير چوب وتوليد پاره‌اي از آفت كشهاي متداول و مواد محافظ چوپ تشكيل مي‌شود.
راهبرد اوليه كه براي رفع مزاحمت از اين محصولات فرعي سمي به كار برده شد اين بود كه اغلب به وسيلة جمع‌آوري و دور ريختن توده زيادي از اين مواد پيش از اينكه در محيط زيست پخش شوند از رها شدن آنها جلوگيري شود. يك نمونه آن جمع‌آوري آلاينده‌هاي گازي در دودكش نيروگاههاست . پس از جمع‌آوري، آنها را به صورت اجسام جامد در مي‌آورند و در زمنيهاي باير مي‌ريزند. براي كنترل آلودگي راههايي كه به جاي كاستن از توليد محصولات فرعي سمي به جمع‌آوري آنها تكيه دارد راه حل‌هاي آخر خط ناميده مي‌شوند.
يك اشكال اين قبيل راه بردها اين است كه آلاينده‌ها معمولاً در اين فرايند منهدم نمي‌شوند بله صرفاً به صورت مطلوبتري در مي‌آيند يا اينكه در محيط متفاوتي رسوب داده مي‌شوند . براي مثال در مورد آلاينده‌هاي نيروگاهها، اين مواد شيميايي به جاي رهاشدن در فضا در خاك مدفون مي شوند .