نفت و بنزین، سوخت های پایان پذیر فسیلیدر سال2006، ایالات متحده تقریباً حدود 20.6 میلیون بشکه بنزین در هر روز مصرفکرد، که معادل بیش از 865 میلیون گالن نفت می باشد (منبع: مدیریت اطلاعاتانرژی). بنزین این امکان را به شما می دهد که به یک خرید یا یک سفر بروید.همچنین به گسترش صنعت و پیشرفت تکنولوژِی در علم و دارو کمک کرده و مقدارزیادی ثروت و آسایش نیز فراهم می کند. اقتصاد جهانی مبتنی بر قسمتهایبزرگی از این صنعت از جمله حفاری، پالایش، حمل و نقل و پخش نفت می باشد.شکل 1 - کارگران در حال استخراج نفت اما با این اوصاف، نفت یک منبعنامحدود است که از بقایای فسیل های نباتات و حیوانات دریایی در گذشته هایدور تشکیل شده است. حداقل ده میلیون سال طول می کشد تا این بقایا به نفتخام تبدیل شوند و مردم، سریعتر از آن که تولید می شود از آن استفاده میکنند. سرانجام تولیدات نفت به حداکثر خواهد رسید و ما هم روزی آنها را بهپایان خواهیم رساند. بعضی از دانشمندان تخمین زدند که این حداکثر در حالرخ دادن می باشد و بعضی دیگر این مهم را در آینده ای نزدیک می بینند. باتوجه به این دو نظریه، اکثر مردم معتقدند که ما در قلب یک بحران قریبالوقوع قرار داریم. با این حال، بنزین نقش بزرگی را در فعالیت های روزمرهانسان ایفا می کند. چه اتفاقی خواهد افتاد وقتی که ما نفت را به پایانبرسانیم؟ اما باید یک منبع انرژی دیگری بیش از این برای تأمین چنین نیروییایجاد شود. با افزایش نگرانی ها درباره ی گازهای گلخانه ای(GHGs) از مصرفسوخت های فسیلی که منجر به گرم شدن جهان می شود، باید توجه داشت که سوختبعدی باید سوختی پاکیزه باشد. این سوخت باید این استطاعت را داشته باشد وهمچنین باید اقتصاد را هم نگه دارد. سریعاً نیاز است که نسل بعدی از سوختبرسد که مردم را برای رهایی و گذر از بنزین کمک کند. به دنبال اینها، جهاننمی تواند تا مرز ساییدگی پیش برود تا یک یا دو دهه ی دیگر سوخت بعدیگسترش و مورد اجرا واقع شده باشد. با قرار دادن همه این موضوعات کنار هم،صداهایی مانند صدایی که از اتاق لباسشویی بیرون می آید به گوش می رسد(منظور همان نچ نچ ها و جواب منفی منتقدان می باشد)، که هیچ سوختی وجودندارد. نکته حیرت آور آن است که بعد از چندین سال تحقیق و بررسی، سوختییافت می شود که به نظر می رسد همه ی این وظایفی را که سوخت قبلی بر عهدهداشته را تأمین می کند. اتانول (الکل معمولی) شکلی از سوخت است که مشتملبر کربوهیدرات پیچیده در نباتات می باشد. بعد از دهه ها تحقیقات، متوجهشده اند که آن پتانسیل یک سوخت را دارد.اما بعضی از دانشمندان می گویندفرایندی که اتانول را به طور کم خرج و مؤثر و با بازده تولید کند هنوز برکسی معلوم نشده است، البته تا اکنون. روینده ترین علف که به عنوان یک علفجایگزین(switchgrass) شناخته می شود، در اطراف ایالات متحده، کانادا، مرکزو جنوب آمریکا و قسمتهایی از آفریقا یافت می شود.اگر این همان طوری کهقبلاً نشان داده است، هم اکنون هم باشد و رشد سریعی داشته باشد، می تواندبه عنوان سوخت ماشین شما در 20 سال آینده مورد استفاده قرار بگیرد.خوبچگونه یک علف می تواند یک سوخت شود؟ ادامه مطلب را بخوانید تا یک پیش بینیروشن برای switchgrass به عنوان یک جوابی برای بحران قریب الوقوع انرژی رابفهمید. Switchgrass تحقیقات در میان منابعی برای سوخت های زیستی ( زیستسوخت ها یا Biofuels ) شامل هر چیزی از مرغ چاق تا خرده تراشه های چوب شدهاست! (منظور این است که شامل هر چیزی می تواند باشد که شاید به فکر شمااصلاً خطور نکند). اما پردازش بیشتر آنها به یک قانون به نام قانون نسبیتانرژی خالص واگذار می شود - مقدار انرژی که در هر واحد خارج می شود و ازآن مقدار انرژی که تولید می شود بیشتر نیست - هزینه آن یک مسئله قابلملاحظه می باشد؛ شگردها و اصول هایی که برای گرفتن سوخت از منابع نباتات وحیوانات موجود می باشد، هزینه بر و گران می باشد. این تحقیقات در موردswitchgrass شاخه شاخه می شوند و بیشتر آنها به نظر می رسد که یککاندیدخوب برای جایگزینی منبع سوخت می باشد. Switchgrass یک گونه ی طبیعیابدی در آمریکا است. سریع و به آسانی در دشت ها رشد می کند. یک گونه ی سختو محکم و بادوام می باشد. در بعضی موارد به عنوان یک تاخت و تاز کننده درنظر گرفته می شود (منظور اینکه شاید برای تهاجم و دفاع مورد استفاده قراربگیرد). مطالعات سه ساله در شمال داکوتا که در سال 2005 منتشر شده، نشانمی دهد که بعضی از گونه های علف می تواند متوسط محصول بیش از هفت تن جرمتوده (Biomass) - مواد گیاهی برداشت شده - در هر جریب فرنگی (حدود 4047مترمربع) که بستگی به میزان رطوبت و نوع خاک دارد را تولید کند. { منبع:ایالات متحده - مؤسسه کشاورزی } شکل 2- یک محقق در حال بررسی علف هایکاشته شده در مزارع تحقیقاتی همچنین این گونه علف ها در برابر خشکی واحتیاجات و مواد مغذی کم از جمله کود ، مقاومند. این بدین معنی است کهسوخت فسیلی کمی برای تولید آن نیاز است. تراکتورها برای توزیع کودهااستفاده می شود و سوخت پمپ هایی که برای آبیاری استفاده می شود از سوختفسیلی است. آبیاری کمتر و کود کمتر بدین معنی است که توان اولیه انرژی راکه به ترتیب عبارت است از هزینه کمتر و انتشار گاز گلخانه ای کمتر، کاهشمی دهد. اصافه بر این، طرفداران switchgrass (علف جایگزین) می گویند کهسوخت تولید شده از گیاهان، ایالات متحده را ایمن تر و مستقل تر خواهد کرد،از این جهت که آن را در خود آمریکا می تواند رشد دهد تا اینکه از دیگرکشورها وارد کند. سوخت تولید شده از ساقه تغذیه switchgrass - ماده خاماستفاده شده برای تولید یک سوخت تقطیر شده - اتانول سلولزی است. این سوختالکلی توسط یک واکنش شیمیایی در اثر شکسته شدن سلولزها بوجود می آید-ساختاری که دیواره سلولی در گیاهان ایجاد می کند.مرحله ای که سلولزها دراجزای اصلی شان شکسته می شوند و مخمر اضافه شود، سپس تبدیل به الکل خواهدشد. بعد از تصفیه آن، اتانول تولیدشده را به عنوان سوخت می توان استفادهنمود. با موجود بودن بیشتر سلولز برای استخراج از گیاه، منبع دسترسپذیرتری به اتانول می تواند باشد و switchgrass سرشار از سلولز می باشد.حدود 70 درصد گیاهان از این نوع کربوهیدرات های پیچیده تشکیل شده اند.{منبع: BioCycle} حتی بهتر از آن، ماده چوب(lignin) - محصولی که وقتی آبرا از سلولز بزداییم ایجاد می شود - نشان داده که می توان به عنوان سوختکه قدرت می دهد به محصول اتانول گیاهان از آن استفاده نمود. اگر این مادهچوب مهار شود، می تواند از فرایند ایجاد اتانول به طور خود به خودی،پشتیبانی کند. در آغاز از محصولات کود شیمیایی استفاده می شود تا علف رشدکند و با حمل آن برای توزیع و پخش اتانول به پایان می رسد. محقق آزمایشگاهملی آرگونه(Argonne)، مایکل ونگ، نسبت انرژی را برای علف جایگزین محاسبهکرده است، او فهمیده که یک واحد انرژی که وارد سلولز می شود، محصول اتانولاز علف جایگزین(switchgrass) ده برابر انرژی خروجی ایجاد می کند. اینبیشتر از اتانول تولید سده از دانه ی آن می باشد. در برابر آن، بنزین یکنسبت انرژی از 1 به 0.81 دارد. بدین معنی ست که انرژی بیشتری نیاز است تابازده بیشتری داشته باشد. همچنین آقای مایکل ونگ (Michael Wang) فهمیده کهاتانول از علف جایگزین(switchgrass) ممکن است سوخت کمتر از 70 درصد نیازداشته باشد تا از بنزین و اتانول E85- ترکیبی از 85 درصد اتانول و 15 درصدبنزین- که 86 درصد گاز گلخانه ای کمتر از بنزین منتشر می کند، تولید شود.به نظر می رسد که استفاده از علف جایگزین(switchgrass) به عنوان جایگزینسوخت به خوبی در حال پیشرفت است. پس تأخیر برای چیست؟ مرحله پالایش آسانبه نظر می رسد، و در حقیقت هم همین طور است. دقیقاً مانند حرف زدن خیلیساده می باشد. اما ایجاد اتانول از علف جایگزین(switchgrass) با چالش روبهرو است. مسائل و راه حل های علف جایگزین(switchgrass) در حالی که این سوختبا انتشار مطالعات جدید در مورد علف جایگزین(switchgrass) پاکیزه تر ومناسب تر می شود، گیاهان می توانند نقش مهمی در آسودگی خاطر انرژی درآینده بازی کنند، که این کلمه آینده کلیدی است. فعلاً، فرایند گرفتن سلولزاز گیاهان مشکلات و گرانی را تأیید می کند. سلولز از مواد گیاهی که توسطهر نوع گونه آنزیم تولید می شود، ناشی می شود، که بسته به نوع مواد گیاهیکه استفاده می شود دارد. این کاتالیزورها به کربوهیدرات های پیچیدهخورانده می شوند،مثل شکر و سلولز بیرونی و دی اکسید کربن در فرایند از بینمی روند. این آنزیم ها گران هستند اگر چه حدود 20 سنت برای هر گالن اتانولخالص می باشد. {منبع: کمیسیون تجاری فدرال} اضافه بر این فرایند تخمیرسلولز با مخمر یک آنزیم متفاوت نیاز دارد که این هم هزینه را بالا می برد.در سال 2006، متخصص ژنتیک گیاه، آلبرت (Albert Kausch) گفت که با همین روشجاری کشت و برداشت، هزینه هر گالن اتانول سلولزی 2.70 $ می شود که باز همارزانتر از بنزین می باشد. اما او معتقد است که می شود تا حدود 1$ در هرگالن هم برسیم. {منبع: Newswise} اتانول E85 به سرعت در حال فراگیر شدن درپمپ های بنزین می باشد. با بهینه سازی این نوع سوخت، میتوان قیمت آن را تا1 دلار برای هر گالن کاهش داد. یکی از راه های کاهش این هزینه چشمگیر،گسترش دادن آنزیم ارزانتر و پیدا کردن یک آنزیم واحد که هم سلولز را بشکندو هم اتانول را مخمرسازی کند. یکی دیگر از مسائل که با آن روبه رو هستیمبردن آن از پالایشگاه به ایستگاه سوخت می باشد. اتانول شدیداً خورنده میباشد و نمی شود توسط خط لوله همان طوری که نفت و بنزین حمل می شوند، حملشود. بدین معنی است که باید توسط کامیون ها حمل شود که هم به هزینه محصولاضافه می کند و هم نسبت انرژی را کاهش می دهد،به خاطر اینکه که کامیون هایبزرگ نفت کش(کشتی های نفت کش) سوخت فسیلی زیادی نیاز دارند تا اتانول رابرای توزیع، حمل و نقل کنند. مایکل ونگ می گوید که چالش های توزیع اتانولتا حدودی، توسط سیستم های راه آهن غلبه می شود تا آن را تا دورترین نقاطممکن حمل کنند. او همچنین می گوید، هنگامی که شما آن را در میدوست (منطقهای در ایالات شمالی ایالات متحده از غرب اهایو تا کوه های راکی:Midwest)پالایش می کنید و قصد انتقال آن به غری را دارید، مسئله موجود حمل و نقلآن می باشد. شما باید از راه آهن استفاده کنید. دیگر مسئله موجود برایاتانول علف جایگزین(switchgrass) که با آن مواجه ایم، مقادیر زمین هایموجود برای کشت آن می باشد.تحقیقات دانشگاه تنزی(Tennessee) به این نتیجهرسیده که ایالات متحده سالیانه می تواند 153 میلیون تن علفجایگزین(switchgrass) خشک همراه با پس مانده محصول-موادی که بعد از برداشتمحصول باقی می مانند مثل ساقه ها و دانه ها- به عنوان ساقه مغذی اتانولتولید کند. این تحلیل نشان می دهد، به این نتیجه می رسیم که حدود 5.3 درصدکاهش در مصرف بنزین در ایالات متحده خواهیم داشت. احتمالاً تحقیقات وتکنولوژی آنزیم می تواند بر این موانع غلبه کند.جیسون گرامت از کمیسیونملی سیاست گذاری انرژی (NCEP) پیشنهاد می کند گسترش رگه های علفجایگزین(switchgrass) را که می تواند بازده تولید هر تن در جریب فرنگی راافزایش دهد. با افزایش بازده تولید اتانول حدود یک- سوم، معادل با دوبرابر کردن بازده همه وسیله ها در آمریکا می باشد. قطعاً پول هم می تواندبر این موانع غلبه کند. هم کمپانی های انرژی و هم گروه های تحقیقاتیبرداشت محصول برای امکانات و تسهیلات اتانول سلولزی پول خرج کرده اند.شرکت های مختلفی به دانشگاه ها و مراکز تحقیقات زیادی پول دادن تا تحقیقاتخود را در مورد این سوخت تکمیل کنند. با این مقادیر پولی که به پایتحقیقات اتانول سلولزی ریخته شده است و بیشتر از این هم در راه است -البته بدون حمایت و طرفداری عموم - با این اوصاف تصور کردن آن برای چنددهه ی بعد دشوار نیست.روزی اتانول اصلی علف جایگزین(switchgrass) باکماشین های ما را پر خواهد کرد. اما علف جایگزین(switchgrass) همچنانمشکلات خودش را دارد و شک برانگیز می باشد.