چرا درختان منبع ایده آل انرژی تجدیدپذیر هستند؟

یکی از بحث برانگیزترین منابع انرژی تجدیدپذیر، زیست توده چوبی، مانند درختان است. نباید اینطور باشد، زیرا زیست توده می تواند یک منبع بسیار پایدار باشد، اگر به درستی مدیریت شود.

من به مدت پنج سال در هاوایی زندگی کردم، جایی که در شرکتی کار کردم که جنگل ها را مدیریت می کرد (از جمله موارد دیگر). گاهی از من خواسته می شد در دبیرستان محلی درباره انرژی و پایداری سخنرانی کنم. در طول یک سخنرانی، یک دانش آموز گفت: "شنیدم که می خواهید همه درختان را قطع کنید."

در آن لحظه، متوجه شدم که دیدگاه او نسبت به جنگل‌داری تقریباً مشابه دیدگاه من نسبت به جنگل‌داری در دوران رشد بود. Weyerhaeuser کشوری در اوکلاهما در آن زمان به جنگلبانان به عنوان افرادی می نگریستم که درختان را قطع می کنند و با آنها ارتباط برقرار می کردم برش دقیق.

زیست توده پایدار

دیدگاه های من از آن زمان تا کنون بسیار تغییر کرده است، زیرا درک بهتری از آنچه جنگلبانان انجام می دهند دارم. جنگلبانان جنگل ها را مدیریت می کنند. با یک جنگل مدیریت شده، گاهی اوقات این بدان معناست که درختان را مانند هر محصول دیگری برداشت می کنید. اما مدیریت یک جنگل مستلزم جایگزینی آن چیزی است که قطع کرده اید.

هنگامی که زیست توده را به عنوان منبع انرژی در نظر می گیریم، مشکلات بالقوه زیادی وجود دارد. برخی از اشکال زیست توده مصرف کننده سنگین مواد مغذی هستند و به این ترتیب نیازهای کوددهی می تواند بالا باشد. این می تواند به معنای ورودی سوخت فسیلی بالا برای تولید کود و خطر بالاتر تخلیه خاک باشد. همچنین برخی از محصولات زراعی مصرف کننده سنگین آب هستند.

درختان متفاوت هستند. در طول 10 سال اول زندگی خود، آنها زیست توده به میزان 7-10 تن خشک استخوان در هر جریب در سال تولید می کنند. ممکن است منابع زیست توده دیگری را مشاهده کنید که ادعا می کنند بازده بسیار بالایی دارند، اما تقریباً مطمئناً با کود و آب فراوان به دست آمده اند.

اما دلیل قانع‌کننده‌تری برای استفاده از درختان وجود دارد. بر خلاف بسیاری از محصولات تناوب کوتاه که گاهی اوقات به عنوان ماده اولیه برای تولید سوخت مورد بحث قرار می گیرند، درختان در واقع می توانند کیفیت و سلامت خاک را بهبود بخشند.

اتفاقی که می افتد این است که درختان می توانند مواد مغذی را از زیر خاک بیرون بیاورند و آنها را در برگ ها و پوست آن متمرکز کنند. این در نهایت به خاک می افتد و به مواد آلی در خاک اضافه می شود. بسته به نوع درختی که استفاده می‌کنید، جنگل‌های مدیریت‌شده می‌توانند سوخت و در عین حال کیفیت خاک را بهبود بخشند.

بازیافت کربن

البته یک سوال کلیدی ردپای کربن استفاده از درختان برای سوخت است. درختانی که برای انرژی سوزانده می شوند، دی اکسید کربنی را آزاد می کنند که اخیراً توسط درخت جدا شده است.

در طول چرخه رشد و متعاقبا سوزاندن درخت، موجودی خالص دی اکسید کربن در جو تغییر نمی کند. این با سوزاندن زغال سنگ متفاوت است، برای مثال، که دی اکسید کربن قدیمی را آزاد می کند و موجودی خالص دی اکسید کربن را در جو افزایش می دهد.

در واقع، عوامل دیگری وجود دارد که بر تعادل کربن طرح‌های چوب به انرژی تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، ریشه های درختان، کربن اضافی را در زیر خاک جذب می کنند. در برخی موارد، این ریشه‌ها می‌توانند برای دهه‌ها دوام بیاورند و کربن را فراتر از آنچه در قسمت قابل استفاده درخت بود، ببندند.

در طرف دیگر معادله، هر ورودی انرژی برای رشد، حمل و نقل و تبدیل درخت به شکل قابل استفاده، مانند گلوله، وجود دارد. با این حال، تجزیه و تحلیل چرخه حیات (LCA) می تواند ورودی ها و خروجی های مختلف را مرتب کند و ردپای کربن را محاسبه کند.

چگونه درختان روی هم چیده می شوند

خوشبختانه این کار انجام شده است. Enviva Inc. یک شرکت سهامی عام مستقر در مریلند و بزرگترین تولید کننده گلوله های چوبی پایدار در جهان است. این گلوله ها عمدتاً برای جابجایی زغال سنگ در نیروگاه های زغال سنگ اروپا استفاده می شود.

در سال 2019، یکی از بزرگترین سهامداران Enviva از شرکت تحقیقاتی مستقل درخواست کرد تحقیق و تجزیه و تحلیل تاثیر بی حد و حصر بررسی پایداری و تاثیر کربن انرژی گلوله‌های چوب بی حد و حصر از ادبیات بررسی شده فعلی در مورد تأثیرات گازهای گلخانه ای (GHG) گلوله های چوب برای ایجاد تجزیه و تحلیل چرخه زندگی (LCA) انتشار گازهای گلخانه ای از زنجیره تأمین گلوله های چوب استفاده می کند. آنها ردپای کربن گلوله های چوب را با سوخت های دیگر مانند زغال سنگ و گاز طبیعی مقایسه کردند.

این گزارش در دسترس است اینجا کلیک نمایید، اما تعدادی یافته مهم وجود داشت. به طور قابل‌توجهی، این گزارش تاکید می‌کند که انرژی زیستی مبتنی بر چوب می‌تواند منابع متناوب مانند انرژی باد و خورشید را با انرژی ثابت تکمیل کند. امروزه این کار اغلب با نیروگاه های گاز طبیعی با چرخه سریع انجام می شود، اما گلوله های چوبی می توانند در کسری از ردپای کربن به این امر دست یابند.

منبع: Enviva Inc.

زغال سنگ دارای شدت گاز گلخانه ای 1.00 کیلوگرم معادل دی اکسید کربن در هر کیلووات ساعت (کیلووات ساعت) برق تولیدی است. گاز طبیعی سیکل ترکیبی (CC) به طور قابل توجهی در 0.44 kgCO2e/kWh بهتر بود.

اما الکتریسیته تولید شده از گلوله های چوبی دارای شدت کربن تنها 0.13 کیلوگرم CO2e/kWh است - 87 درصد کمتر از زغال سنگ و 70 درصد کمتر از گاز طبیعی برای چرخه زندگی کامل. هنگامی که در برنامه ترکیبی حرارت و برق (CHP) استفاده می شود، ردپای کربن برای گلوله های چوبی به 0.06 کیلوگرم CO2e/kWh کاهش یافت.

این عوامل محرک اصلی طرح اقلیمی و انرژی 2020 کمیسیون اروپا بودند. از آنجایی که تشخیص داد که انرژی زیستی می تواند پایدار باشد و به اروپا کمک کند تا اهداف انتشار کربن خود را برآورده کند، این طرح به ایجاد تجارت پررونق گلوله های چوبی توسط شرکت هایی مانند Enviva در اروپا کمک کرد.

بنابراین، اگر درختان به درستی مدیریت شوند، می توانند منبع ایده آلی برای انرژی های تجدیدپذیر باشند. آنها علاوه بر تامین سوخت و کاهش انتشار کربن، می توانند نقش مهمی در بازیافت مواد مغذی از زیر خاک به خاک سطحی داشته باشند. درختانی که قطع می شوند را می توان دوباره کاشت. این به طور مشخص با استفاده از درختان جنگل های بارانی یا جنگل های کهنسال متفاوت است – و نباید با آن اشتباه گرفته شود.