با گذشت زمان و در اثر رشد جوامع و پیچیده تر شدن صنعت و تکنولوژی، نیاز بشر به منابع انرژی شدت یافت و کشف و بهره برداری وسیع از منابع فسیلی را ناگزیر نمود. در دنیای امروز، انفجار جمعیت، ارتقاء سطح زندگی و رفاه انسانها و آسیبها و تهدیدات روز افزونی که استفاده بی رویه از انرژیهای فسیلی به طبیعت و محیط زیست وارد می کند ادامه این روند را غیرممکن ساخته است، بطوریکه شوک نفتی دهه هفتاد به عنوان یک نقطه گسست، لزوم توجه به منابع جایگزین را بیش از پیش برای سیاستگذاران انرژی کشورهای صنعتی مطرح نموده است. بدین ترتیب بشر با نگاهی دوباره به خورشید، باد، زیست توده، امواج و سایر منابع طبیعی پایان ناپذیر، در پی کاهش وابستگی خود به منابع فسیلی است. طی چند سال گذشته روند استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر به ویژه در کشورهای صنعتی با سرعت زیادی در حال افزایش بوده و این کشورها به دنبال افزایش بیشتر سهم منابع تجدیدپذیر در سبد انرژی خود می¬باشند. کشور ما نیز علی رغم داشتن منابع فسیلی فراوان، از این قاعده مستثنی نیست. با توجه به برخورداری از پتانسیل مطلوب و مناسب انرژیهای تجدیدپذیر در کشور، توسعه منطقی این منابع ارزشمند و خداداد موجه به نظر می¬رسد. از این طریق می¬توان در جهت اهداف توسعه پایدار نیز گام برداشت.
در ایران سالانه حدود 20 میلیون تن پسماند جامد شهری تولید می¬شود. زائدات جامد شهری در ایران دارای رطوبت متغیر (از حدود 35 تا 60 درصد) بسته به منطقه و فرهنگ مردم آن و مواد فسادپذیر به میزان زیاد (از حدود 40 تا 80 درصد) می¬باشد که پتانسیل خوبی برای بهره¬گیری از فن¬آوریهای مختلف فراهم می¬نماید. متأسفانه با تمام پیشرفتهای علمی و فنی کشور، هم¬اکنون دفع زائدات جامد به طریق مناسب اصولی و علمی یک نیاز مطرح می¬شود. صرف هزینه¬های بسیار بالا، عدم درآمد زایی، توزیع آلاینده¬های زیست محیطی، عدم بکارگیری فن¬آوریهای روز دنیا و .... از جمله مسائل و مشکلات موجود سیستم مدیریت پسماند شهری در ایران می¬باشد.
هم‏اکنون بر مبنای تفکر حفظ و صیانت از زمین و انجام بهره‏گیری مناسب و بهینه از آن، بسیاری از کشورهای اروپائی، درآمدهایی تحت عنوان مالیات بر مراکز دفن از جایگاه داران مراکز دفن زباله‏ها دریافت می‏کنند و این دلیلی جزء تشویق ایشان در جهت بهره‏گیری از فن‏آوری‏های جایگزین همچون زباله‏سوز و کاهش اراضی مورد نیاز دفن ندارد.
در ایران نیز در بسیاری از مناطق شمالی و ساحلی جنوبی کشور بدلیل عدم وجود اراضی مناسب جهت بهره‏گیری از فن‏آوری دفن، چاره‏ایی جز استفاده از سیستم‏های زباله‏سوزی نخواهد بود ولی در عوض در سایر مناطق مرکزی، شرقی و غربی کشور، اراضی دفن بسیار زیاد بوده و می‏توان از فن‏آوری دفن مهندسی بهره‏گیری بعمل آورد.


دفن بهداشتی زباله
علیرغم کلیه پیشرفتهایی که تا کنون در زمینه دفع مواد زاید جامد و بازیافت آن صورت گرفته است، دفن زباله در زمین هنوز به عنوان یک نیاز اصلی در سراسر جهان خودنمایی می‌کند. روشهای دیگر زباله از جمله: سوزاندن و دفع در دریا و همچنین روشهای کاهش زباله دفعی نظیر بازیافت و روشهای تبدیلی نظیر کمپوست هنوز نتوانسته اند در حد و اندازه مناسبی پاسخگوی نیاز جوامع بشری برای دفع زباله تولیدی آنها باشند. علت این امر را می‌توان در چند عامل جستجو کرد:
-    این روشها برای کلیه مواد زائد جامد قابل استفاده نیستند. به عنوان مثال در روش سوزاندن نمی‌توان از مواد با درصد رطوبت بالا و یا مواد غیرقابل اشتعال استفاده کرد و باید این مواد را از زباله جدا نمود.
-    این روشها دارای پسماند می‌باشند به عنوان مثال در فرآیند تولید کمپوست گاهی موادی تولید می‌شوند که قابل استفاده به صورت کود نیست و یا مواد غیر فساد پذیر را نمی‌توان به کود تبدیل کرد.
-    ظرفیت این فرآیندها معمولاً نسبت به زباله تولیدی کم است و ساخت واحدهای با ظرفیت زیاد معمولاً سرمایه بسیاری را طلب می‌کند.
-    برخی از این فرآیندها نیاز به تکنولوژی های پیشرفته دارند که از جمله آنها می‌توان به زباله سوزها اشاره کرد در برخی دیگر نیز نیاز اساسی به بالا بودن سطح فرهنگ عمومی و دانش جامعه نسبت به مسایل مواد زائد جامد وجود دارد. نظیر بازیافت و تفکیک از مبداء، لذا استفاده از آنها به خصوص در کشورهای در حال توسعه و کشورهایی که مردم از سطح رفاهی بالا برخوردار نیستند محدودیت‌هایی پیش رو دارد.
بنابراین دفن زباله در زمین برای بخش عظیمی از مواد زاید تولیدی در جوامع بشری راه حلی گریز ناپذیر می‌باشد. همانطور که آمارها نشان می‌دهند 74% زباله شهری آمریکا و 80% مواد  زائد خطرناک در این کشور در زمین دفن می‌شود .

تاریخچه دفن زباله
اصول دفن زباله تاریخچه طولانی ندارد و قدمت آن به حدود یکصدسال پیش باز می‌گردد. تا سال 1900 میلادی در سراسر دنیا زباله‌های شهری مستقیماً روی زمین تلنبار شده اند و در حدود سالهای 1910 روشهایی جهت ایجاد مکانهای دفن پدید آمد که عمده آنها مبتنی بر دفن در چاله‌های روباز بود. در این چاله‌ها مشتعل شدن خود به خود زباله امری طبیعی به حساب می‌آمد و گاهی به منظور کاهش حجم زباله‌ها آتش زده می‌شد. مشکلات قابل توجهی در این مکانها از قبیل: بو، صدا، تجمع پرندگان و حشرات امری عادی محسوب می‌گشت.
اولین بار حدود سال 1932 ایجاد تغییراتی در پوشش کف محلهای دفن زباله توسط ”برترام. جی جونز“ مدیر بهداشت ملی و ”فردیک اوون “ رئیس دپارتمان شیمی شهر منچستر انگلستان انجام شد کارهای آنان در کتابچه‌ای بنام موضوعاتی در مورد دفع علمی زباله انتشار یافت. این تحقیقات دفن زباله را به صورت بهداشتی و به عنوان یک راهکار مناسب و بهتر از آنچه از قبل وجود داشت مطرح کرد.
در سال 1948 مساله پایان گرفتن  عمر محل دفن و پوشش آن مطرح شد و از سال 1954 موضوع اهمیت آنالیز آبهای زیرزمینی برای کنترل آلودگی ناشی از زباله برای همگان روشن گردید.

شناخت گاز دفنگاه و چگونگی تولید آن   
ویژگیهای گاز دفنگاه زباله
مواد آلی موجود در زباله های شهری بدنبال یک رشته واکنشهای بیهوازی تجزیه می‌شوند و در این فرآیند، گازی پدید میآید که به نام بیوگاز و در این حالت خاص به نام گاز دفنگاه  شناخته می‌شود. ترکیبات بنیادین این گاز عبارتند از متان (CH4)، دی‌اکسیدکربن (CO2)، نیتروژن (N2)، اکسیژن(O2)، بخار آب و گازهای دیگر.
در اثر تولید تدریجی گاز، اضافه فشاری در داخل دفنگاه بوجود میآید که سبب گریز گاز از دفنگاه می‌گردد که بنوبة خود خطرات زیست‌محیطی مهمی را بدنبال دارد. اگر گاز، جابجایی عرضی در خاک زیرین انجام دهد، متان خطر انفجار خواهد داشت، اما اگر به هوا آزاد شود همراه با تولید بوی زننده، احتمال آتش‌سوزی خودبخودی خواهد بود و همچنین بعنوان یک گاز گلخانه‌ای  مشکلاتی خاص بدنبال خواهد آورد.
چگونگی پیدایش گاز در دفنگاه
همانگونه که پیش از این ذکر شد، گاز دفنگاه فرآوردة واکنشهای بیو-شیمیایی بر روی مواد آلی تجزیه‌پذیر زباله است. با بررسی دفنگاه زباله از دیدگاه یک سامانه(سیستم) زیست‌شناختی ، تجزیه و دگرگونی مواد درون زباله ها را میتوان به پنج مرحله دسته‌بندی کرد.
مرحله سازگاری نخستین ، زباله ها در این دوره در دفنگاه انباشته میشوند، رطوبت رفته رفته افزایش می یابد و در طی یک دورة سازش با محیط یا دوره درنگ آغازین، رطوبت مناسب برای پشتیبانی از زندگی توده‌های میکربی فراهم می‌گردد. تغییرات نخستین در محیط برای ایجاد شرایط دلخواه تجزیه زیستی(بیولوژیک) پدید می‌آید.
1-    مرحله گذر(انتقالی) ، ظرفیت دفنگاه در این زمان تکمیل می‌شود و پوشش نهایی اجرا می‌گردد. با تمام شدن اکسیژن محبوس در حفره های میان زباله ها، محیط به آرامی از حالت هوازی به حالت بیهوازی رو می‌کند، با جایگزینی نیترات و سولفات بعنوان بنیانهای الکترون‌خواه، با اکسیژن و جابجایی اکسیژن با دی‌اکسیدکربن، شرایط شیمیایی به حالت احیاء  میل مینماید. تجزیه مواد غذایی به ترکیبات ساده تر مانند قندهای ساده، اسیدهای چرب، گلیسیرین و اسیدهای آمینه  در اثر عمل آنزیمی میکربها انجام شده و تبدیل به اسیدهای آلی آغاز می‌گردد.در پایان این مرحله، مقادیر چشمگیری از اکسیژن‌خواهی شیمیایی  (COD) و اسیدهای آلی فرار  در شیرابه قابل اندازه‌گیری است.
2-    مرحله اسیدسازی ، در این دوره هیدرولیز مواد آلی زباله با تجزیة زیستی  (بیولوژیک) مواد تجزیه‌پذیر  دنبال شده و اسیدهای آلی فرار بعنوان ترکیبات واسطه با غلظتهای بالا تولید می‌شوند، فلزات آزاد میگردند و pH کاهش می‌یابد. رشد توده های میکربی با پیدایش باکتریهای اسیدساز دنبال می‌شود. مصرف سریع مواد غذایی  و عناصر مغذی  از پدیده های بارز این مرحله است.
3-    مرحله متان سازی ، اسیدهای آلی واسطه توسط باکتریهای متان ساز خورده شده و متان و دی‌اکسیدکربن و اندکی هیدروژن تولید می‌گردد. یون سولفات به یون سولفید احیاء شده و فلزات آزادشده با تشکیل ترکیبات چندگانه(کمپلکس) با یون سولفید، بصورت رسوب از شیرابه جدا می‌شوند. pH افزایش می‌یابد و اثر بافری یون بیکربنات آنرا تعدیل می‌کند.
4-    مرحله رسیده شدن و تثبیت ، در این دورة نهایی، ترکیبات پایدار و مواد مغذی پدید آمده و به حد یکنواختی می‌رسند، فعالیتهای زیستی به حالت رکود میل می‌کنند، تولید گاز بشدت افت می‌کند، ترکیب شیمیایی شیرابه به ثبات میرسد و غلظت آلاینده های آن نسبت به آغاز، کاهش چشمگیری نشان می‌دهد. در اثر نفوذ گازهای جو بدرون دفنگاه، غلظت اکسیژن و نیتروژن بالا می‌رود و همزمان، اکسایش(اکسیداسیون) برخی از ترکیبات آلی بادوام به آرامی انجام می‌پذیرد.

                                                                                                                            
 ترکیب شیمیایی گاز دفنگاه
متان و دی‌اکسیدکربن و نیتروژن بیشترین سهم را درترکیب گازی که در دفنگاه تولید می‌شود، دارند. باید توجه داشت که در ناحیه بالایی دفنگاه، هوا با گازی که از دفنگاه متصاعد یا استخراج می‌گردد، آمیخته شده و ترکیب علاوه بر گازهای یادشده، گازهای دیگری هم به مقدار ناچیز در ترکیب گاز دفنگاه وجود دارند.
سولفید هیدروژن، بخار آب، هیدروژن، آمونیاک و ترکیبات آلی فرار  از آن جمله‌اند. ترکیبات آلی فرار، فشا بخار بالا، حلالیت کم و اثر سمی شدیدی دارند و در دستة مواد خطرناک بشمار می‌آیند.
براساس بررسی های بعمل آمده، مهمترین ترکیبات آلی غیرمتانی  موجود در دفنگاه را زنجیره های خطی هالوژنه ، ترکیبات حلقوی (سیکلوارگانیک)، ترکیبات معطر(آروماتیک ها)، کتون ها، ترپن ها و الکل‌ها تشکیل میدهند که در کالیفرنیا میزان انتشار ترکیبات سمی از سطح دفنگاه برابر 35 کیلوگرم در هر 1000 تن زباله دفن شده برآورد شده‌است.


گاز دفنگاه یک منبع محلی و تجدید شونده انرژی است و از آنجا که به طور پیوسته و مداوم تولید می‌شود، لذا می‌تواند به عنوان یک سوخت مطمئن و قابل اعتماد برای موارد استفاده آن مثل نیروگاه برق و یا استفاده مستقیم در شبکه گاز سراسری به حساب آید. چنانچه مقدار انرژی الکتریکی تولیدی نیروگاه دفنگاه قابل توجه باشد و تعداد این نیروگاهها نیز در کشور زیاد شود می‌تواند به عنوان یک انرژی جایگزین برای سوختهای فسیلی جهت تولید برق به حساب آید. این جایگزینی می‌تواند مزایای اقتصادی نیز به همراه داشته باشد، زیرا می‌توان انرژی‌های فسیلی آزاد شده از این طریق را صادر کرد. در واقع، با جایگزینی تدریجی گاز به جای سوختهای فسیلی در ترکیب و میزان مصرف انرژی در کشور، میزان صادرات سوختهای فسیلی افزایش می‌یابد .
 همچنین انرژی تولیدشده از گازدفنگاه در مواقع اوج مصرف انرژی مانند روزهای سرد سال که مصرف در شبکه گاز سراسری بسیار بالاست و گاهی گاز نیروگاهها قطع می‌گردد، ارزش دوچندانی پیدا می‌کند.

    اصول طراحی سامانه جمع‌آوری گاز محل دفن زباله 
بمنظور مدیریت صحیح یک محل دفن زباله لازم است گاز متان تولید شده تحت کنترل و پایش قرار گیرد. از آنجا که متان بعنوان یک سوخت مناسب مطرح است، گاز تولید شده می‌تواند برای تولید انرژی بکار رفته و یا در صورتیکه کاربرد مناسب برای آن میسر نباشد، سوزانده شود. نخستین گام در تبدیل گاز دفنگاه به انرژی مفید، جمع‌آوری و استخراج آن است. گام پسین، هدایت گازهای جمع‌آوری شده به ایستگاه مرکزی یا نقاط تجمع می‌باشد و پس از آن واحد پالایش و بهسازی گاز و در نهایت واحد تولید انرژی قرار می‌گیرند

تجهیزات جمع‌آوری گاز دفنگاه
جمع‌آوری گاز به مجموعه عملیاتی گفته می‌شود که برای گردآوردن و هدایت گازهای تولیدشده در محل دفن به نقطه یا نقاط مشخص، انجام می‌پذیرد. بدیهی است که ابتدا بایستی گازهای تولید شده را به نحوی از درون دفنگاه استخراج نمود. روشهای استخراج به دو دستة کلی نیمه‌فعال  و فعال  تقسیم می‌شوند.
روش استخراج و جمع‌آوری نیمه‌فعال، مبتنی بر خروج طبیعی گاز از مجراهای استخراج و هدایت است که بدلیل سبکی گاز متان نسبت به هوا و افزایش فشار گاز درون دفنگاه روی می‌دهد.
روش استخراج و جمع‌آوری فعال، وابسته به ایجاد مکش(فشار منفی) در سامانه (بخصوص در چاهها و مجاری استخراج) جمع‌آوری گاز می‌باشد. اینکار اغلب بوسیله کمپرسورهای گاز یا بوسیله دمنده ها صورت می‌گیرد و در اثر ایجاد فشار منفی در مجاری تخلیه گاز، گاز دفنگاه از درون زباله ها به طرف این مجاری کشیده (مکیده) می‌شود.
در هر صورت این سامانه شامل چند جزء است که عبارتند از:
•    چاهک استخراج بیوگاز
•    لایه نفوذپذیر یا مجراهای افقی برای جمع آوری و هدایت گاز
•    لوله های جمع‌کنندة فرعی
•    لوله های جمع آوری اصلی(کلکتور)
•    کاربرد گاز دفنگاه در تولید انرژی


پایش گاز دفنگاه
وجود ترکیبات خطرناک برای تندرستی انسانها و محیط‌زیست در گاز دفنگاه، دستگاههای اجرایی را وادار به پایش گاز دفنگاه و مهار انتشار این ترکیبات مینماید. در سال 1996، سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا، مقررات مربوط به هوای پاک  را برای زباله های شهری، بخاطر حفظ سلامت همگانی و پایداری محیط‌زیست پذیرفت. طبق این قانون، دفنگاههای زباله های شهری که ظرفیت آنها بیش از 5/2 میلیون تن و یا 5/2 میلیون مترمکعب باشد، و یا میزان انتشار ترکیبات آلی غیرمتانی (NMOC) آنها بیش از 50 تن در سال باشد، موظف به کنترل گازهای خروجی از دفنگاه هستند.
شاخصهایی که بطور معمول در یک دفنگاه باید پایش  شوند را میتوان بشرح زیر نام برد :
•    شدت جریان یا مقدار گاز منتشره از دفنگاه
•    ویژگیهای فیزیکی (دما، رطوبت  و فشار) گاز
•    ویژگیهای شیمیایی ( غلظت  ترکیبات گوناگون در گاز دفنگاه)

تحلیل زیست محیطی نیروگاههای مبتنی بر فن آوری مبتنی بر دفنگاه
مشکل دفع مواد زاید جامد همواره و از سالهای دور گریبانگیر بشر بوده است. شاید ساده ترین و ممکن ترین راه حلی که برای رفع این معضل در ابتدا به نظر می رسید، تلنبار نمودن زباله در زمینهای پست خارج از محدوده شهر و سپس سوزاندن آن بمنظور جلوگیری از آلودگی بود.
مدتها این روش بدون توجه به اثرات سوء آنی و آتی آن، بعنوان عملی ترین روش در نقاط مختلف جهان انجام می شد و کماکان نیز در برخی از کشورهای جهان انجام می گیرد، تا اینکه موضع گیری در برابر مشکلات و مسائل ناشی از دفع زباله در مکانهای مذکور سبب شد تا در برخی کشورهای جهان زباله دانهای رو باز به سرعت جای خود را به محلهای دفن بهداشتی جدید دهند.
از جمله مهمترین مشکلات دفن زباله و راه حلهای مطرح شده جهت رفع آن می توان از مشکل دود و بو نام برد که منجر به منع سوزاندن زباله ها گردید، مشکل مربوط به حشرات، جوندگان، حفظ زیبایی محیط که موجب بکارگیری پوشش روزانه گشت، قابلیت احتراق و نشست زباله ها که به افزایش کوششهایی جهت متراکم نمودن زایدات انجامید و در نهایت قابلیت آلوده سازی آبهای سطحی و زیرزمینی که منجر به ایجاد خاکریز، پوشش روزانه، آستر(Liner) و سیستمهای جمع آوری شیرابه گردید.
     نتیجه نهایی این تغییرات و عوامل دیگر بود که تکامل قابل توجهی در مکانهای دفع مواد زاید جامد بوجود آورد. با وجود این موضوع دفن بهداشتی در ایران مبحث جدیدی بشمار می آید چرا که در اکثر مناطق ایران کماکان زباله بصورت تنبار، سوزاندن و در بهترین شرایط بصورت دفن غیربهداشتی دفع می گردد.
       متأسفانه تلقی نادرست از دفن بهداشتی باعث شده است شهرداریها که متولیان مدیریت مواد زاید جامد شهری می باشند صرفاً حفر یک گودال، قرار دادن زباله در آن و پوشاندن آن با خاک را یک دفن بهداشتی بدانند، درحالیکه دفن بهداشتی مواد زاید مقوله ای است دارای مراحل دقیق (اعم از انتخاب مکان و آماده سازی آن و بهره برداری از محل) که هر کدام نیاز به انجام مطالعات و اعمال مدیریت صحیح دارند.
      در هر حال، نکته مهم این است که از دیدگاه اکثریت مردم یک محل دفن – چه برای مواد زاید شهری و چه مواد زاید خطرناک – تأسیسات منفی و نامطلوبی است و طرز تلقی مردم بویژه نسبت به مکانهای   علاوه بر منابع طبیعی (Natural Sources)، فعالیت‎های انجام شده توسط بشر (Anthropogenic Sources) نظیر تولید سوخت‎های فسیلی، پروسه‎های هضم فضولات حیوانی، کشت برنج، سوزاندن بیوماس و روش‎های مختلف مدیریت مواد زاید جامد و مایع همگی سبب انتشار مقادیر قابل توجهی گاز متان به داخل اتمسفر کره زمین می‎شوند.
طبق گزارش «Fungetal., IPCC 2007» منابع آنتروپوژنیک مسئول حدود 70 درصد انتشار جهانی می‎باشند.اولین و مهمترین منبع تولید و انتشار گازهای گلخانه‎ای (GHGs) منجمله متان در بخش مواد زائد جامد، اماکن دفن زباله‎های جامد (Landfills) می‎باشند.
مهمترین اثرات بالقوه مهاجرت و انتشار گاز از اماکن دفن زباله عبارتند از:
-    احتمال بروز آتش سوزی و انفجار در محل دفن
-    خطرات بهداشتی
-    خسارت به گیاهان
-    آلودگی آبهای زیر زمینی
-    تاثیر بر گرمایش جهانی کره زمین
-    انتشار بوهای نامطبوع


از آنجاکه ارزش نسبی جذب حرارتی (Relative heat absorption) یا به عبارت دیگر پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) گاز متان 21 برابر گاز دی اکسیدکربن است ، درنتیجه کنترل گازهای تولید شده دراماکن دفن از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. در جداول (18) و (19) به ترتیب GWP و مدت زمان بقای اتمسفری گازهای گلخانه‎ای با یکدیگر مقایسه شده‎اند.
همانـطور که ذکر گردید مراکز دفن زباله در دنیا یکی از مهمترین منابع جهانی تولید گاز متان می‎باشند. در حدود دو سوم انتشار گاز CH4 از اماکن دفن مواد زائد جامد در جهان مربوط به کشورهای توسعه یافته  (Developed Countries) و در حدود 15 درصد مربوط به کشــورهای با اقتصاد در حال تغییر(Transitional economies) و حدود 20 درصد مربوط به کشورهای در حال توسعه  (Developing Countries) می‎باشد (U.S.E PA. 1994).
کشورهای صنعتی عمدتاً مسئول انتشارGHGs از منابع تولید انرژی و مدیریت مواد زائد می‎باشند در حالیکه منابع اصلی انتشار متان در کشورهای در حال توسعه بخش کشاورزی و فعالیت‎های مربوط به کاربری زمین (Land-use) در ارتباط با موادخام، زراعت برنج و سوزاندن بیوماس می‎باشند.
     کشورهای در حال توسعه و کشورهای با اقتصاد در حال تغییر، مسئول حدود 80 درصد از انتشار جهانی گاز متان از منابع آنتروپوژنیک می‎باشند. پنج کشور چین، شوروی سابق، هندوستان، ایالات متحده آمریکا و برزیل تقریباً نیمی از انتشار متان را در بر می‎گیرند.

 

 

مقادیر GWP برای چند گاز گلخانه‎ای منتخب                                                   

 

      مطالعات نشان می‎دهند که غلظت متان از سال 1800 میلادی تاکنون افزایش قابل توجه‎ای (بیش از 140 درصد) داشته است. در سال 1854 میلادی با جمعیت کل 1/1 بیلیون نفر غلظت متان در جو حدود ppbv/year 819 بوده است در حالیکه درسال 1996 با جمعیت 8/5 بیلیون نفر غلظت این گاز به ppbv/year 1730 رسیده است.



     در مقابل منابع طبیعی، آنتروپوژنیک انتشار متان، منابع دیگری هستند که سبب جذب متان از اتمسفر می‎گردند. بطور کلیIPCC  (Intergovernmental Panel on Climate Change)  سه منبع Sink برای گاز متان معرفی می‎نماید:
1-    اکسیداسیون بوسیله واکنش های شیمیایی با هیدروکسیل ترو پوسفری (OH)
2-    اکسیداسیون استراتوسفری
3-    جذب میکروبی بوسیله خاک
هریک از این موارد Sink نقشی را در حذف متان از اتمسفر ایفاء می‎نمایند. قدرت و تاثیر هریک از آنها تعیین کننده طول عمر (Lifetime) اتمسفری متان می‎باشند.
     تغییرات آب و هوا (Climate Change) در ارتباط با پدیده گرمایش جهانی سبب کاهش توان هریک از منابع جذب و در نتیجه افزایش طول عمر متان می‎گردد.

پروتکل کیوتو
          در ماه ژوئن سال 1992 میلادی رهبران جهانی از 176 کشور دنیا در شهر ریودوژانیرو اجلاسی را در جهت بررسی الویت‎های زیست محیطی جهانی نظیر پدیده گرم شدن زمین برگزار کردند. نهایتاً این کنوانسیون با نام کلی United Nations' Framework Convention on Climate Change  UNFCCC)) با حضور آمریکا به تصویب رسید.
         هدف غایی این کنوانسیون موفقیت در تثبیت غلظت گازهای گلخانه‎ای در اتمسفر در سطحی می‎باشد که کمترین خطرات آنتروپوژنیکی را در ارتباط با سیستم آب و هوای جهانی داشته باشد.
در ماه  دسامبر سال 1997، اعضای کنوانسیون مذکور اجلاسی را برگزار و در آن پروتکل کیوتو (Kyoto Protocol) را بنا نهادند. این پروتکل در یازدهمین روز دسامبر سال 1997 میلادی در 28 ماده و دو ضمیمه  تهیه و تنظیم و در 16 مارچ سال 1998 میلادی به جهت امضاء گشوده شد.
این پروتکل نیاز به اقدامات بیشتری را به منظور تثبیت غلظت شش گونه از گازهای گلخانه‎ای در جهت موثرتر کردن برنامه تغییرات آب و هوای جهان، تاکید می‎نماید. اعضای جهان صنعتی در این پروتکل محدودیت اهداف نهایی انتشارها را در مدت زمان 5 سال از 2008 تا 2012 میلادی، به تصویب رساندند.
این اهداف، انتشار گازهای زیر را تحت پوشش  قرار می‎دهد:
     بند (1) از ماده (2) این پروتکل تاکید می‎کند که هریک از طرف‎های متعاهد بایستی به منظور رسیدن به حد کمی انتشار و تعهدات مربوط به اعمال کاهش و همچنین در جهت ارتقاء توسعه پایدار، سیاستها و اقداماتی را به اجرا در آورند که مطابق با شرایط ملی آنها باشد. از جمله این اقدامات عبارتند از :
ـ تحقیق، ارتقاء، توسعه و استفاده گسترده از انواع جدید و تجدید پذیر انرژی وتکنولوژی‎های کنترل انتشار دی اکسید کربن و همچنین تکنولوژیهای پیشرفته و جدید بی خطر برای محیط زیست (بخش a-iv از بند (1) ماده (2)).
ـ حمایت از اصلاحات مناسب در بخش‎های مرتبط، با هدف ارتقاء سیاست‎ها واقداماتی که نشر گازهای گلخانه‎ای را که در پروتکل 1987 مونترال کنترل نشده، کاهش داده یا محدود می‎نمایند (بخش a-vi از بند (1) ماده (2)).
ـ محدود کردن و یا کاهش انتشار گاز متان از طریق بهبود بکارگیری مدیریت مواد زائد و همینطور تولید، انتقال و توزیع انرژی (بخش a-viii از بند (1) ماده (2)).
در بند (2) از ماده (3) این پروتکل تصریح شده است که هریک از طرفهای متعاهد باید تاسال 2005 در جهت رسیدن به تعهدات خود در این پروتکل پیشرفت قابل شرحی داشته باشد. البته دربند (14) همین ماده اشاره شده است که هریک از طرفین باید تلاش نماید که تعهدات مربوطه را به گونه‎ای اجرا کند که تاثیرات نامطلوب اجتماعی، زیست محیطی و اقتصادی بر روی کشورهای در حال توسعه، حداقل باشد.
بخش (b-i) از ماده (10) پروتکل بیان می‎نماید که برنامه های ملی و محلی شامل اقدامات لازم برای تعدیل تغییرات آب و هوا بایستی در میان برنامه های دیگر با بخش های انرژی، حمل ونقل ، صنعت وهمانطور مدیریت مواد زاید، کشاورزی و جنگل داری ارتباط داشته باشند.
از آنجا که تلنبار شدن زباله ها سبب تولید گازهای گلخانه¬ای بویژه متان می گردد، در پروتکل کیوتو توجه ویژه ای به آن معطوف شده است. در این پروتکل مکانیسمی به نام مکانیسم توسعه پاک )  CDM ( تعبیه شده است که به سبب آن کشورهای صنعتی پروژه¬هایی را جهت تحقق تعهدات خود در کاهش انتشار و همچنین کمک به توسعه پایدار در کشورهای در حال توسعه اجرا میکنند و به ازای آن، مجوز کاهش انتشار(CER ) دریافت می¬نمایند. در این راستا کشورهای در حال توسعه می بایستی با تعریف پروژه هایی نظیر استحصال گاز متان از دفنگاه بهداشتی زباله از این فرصت استفاده کرده تا علاوه بر جذب سرمایه و تکنولوژی کشورها، گامی اساسی در جهت  کاهش اثرات سوء زیست محیطی وتولید انرژی پاک و تجدید شونده بردارند.
اجرای کنوانسیون و پروتکل کیوتو می تواند نقش عمده ای در تحولات آتی تکنولوژی در زمینه های مختلف داشته باشد. این تحولات در زمینه های انرژی و تبدیل انرژی، فرآیندهای صنعتی، مدیریت آب و پسابها، مدیریت پسماندهای جامد، روشهای نوین کشاورزی و مدیریت دام، مدیریت جنگلها و بطور کلی مدیریت کاربری زمین خواهد بود که در راستای اهداف توسعه پایدار می باشند.

در پروتکل کیوتو هریک از اعضاء ضمیمه 1 (کشورهای صنعتی) بطور مستقل یا مشترک متعهد شده اند که انتشار گازهای گلخانه ای را حذف یا کاهش دهند بطوریکه میزان انتشار شش گاز گلخانه ای کشورهای توسعه یافته در محدوده سالهای 2012-2008 به 2/5% زیر سطح انتشار سال 1990 کاهش یابد.   

 

بر اساس پروتکل کیوتو اعضای متعهد می توانند با اجرای پروژه ها در سایر کشورها، سیاست های کاهش انتشار را از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر نمایند. بدین منظور پروتکل کیوتو جهت ساختار مبتنی بر بازار سه مکانیسم زیر را تعبیه نموده است، این مکانیسم ها عبارتند از:
1.    مکانیسم توسعه پاک (CDM) 
2.    اجرای مشترک       (JI)  
3.    تجارت انتشار     (ET)
 _ مکانیسم توسعه پاک (CDM) :  پروژه هایی که کشورهای توسعه یافته جهت تحقق تعهدات خود در کاهش انتشار و همچنین کمک به توسعه پایدار در کشورهای در حال توسعه  اجرا می نمایند و به ازای کاهش انتشار    CER دریافت می نمایند.
_ اجرای مشترک  : (JI) پروژه هایی هستند که با توجه به تجارب تکنولوژیکی کشورها ، به منظور اجرای تعهد یا اخذ گواهی توسط برخی از کشورها صنعتی در سایر کشورهای توسعه یافته اجرا می گردد.
_تجارت انتشار (ET) : با توجه به اینکه کشورهای صنعتی تحت پروتکل کیوتو متعهد به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای هستند (هر کشور تعهد مستقلی دارد) در راستای این تعهدات اگر کشوری نتواند  سهم تعهدات خود را در کاهش انتشار برآورده نماید از کشورهای صنعتی دیگر که بیش از سهم تعهد خود کاهش انتشار داشته است مجوز انتشار را خریداری نمایند که این موضوع را تجارت انتشار می گویند.
شورای نگهبان ایران نیز در روز 1 تیر 1384 پروتکل کیوتو را به تصویب رساند و بدین ترتیب کشور به مجموعه کشورهای عضو پروتکل کیوتو پیوست.
     لازم به ذکر است که در پروتکل کیوتو،  CDM تنها مکانیسمی است که شامل کشورهای غیر ضمیمه I نیز می شود به این ترتیب که به آنها این امکان را می دهد تا در کشور خود، میزبان پروژه های کاهش انتشار باشند. یکی از اهداف CDM  دستیابی به توسعه پایدار به واسطه مشارکت بین کشور میزبان و مجری پروژه در این کشورهاست.

مزایای پروژه های CDM
•    فواید زیست محیطی در سطح محلی و جهانی ناشی از کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در نتیجه اجرای پروژه های CDM
•    فواید توسعه ای از دیدگاه اقتصادی و اجتماعی برای کشور میزبان در اثر اجرای پروژه و انتقال فناوری
•    فواید اقتصادی به دلیل پیشرفت های اقتصادی فن آوریهای مربوط به انتشار کمتر گازهای گلخانه ای
پروژه های CDM در 2 بعد کوچک مقیاس (کارایی انرژی، انرژیهای تجدید پذیر و...) و بزرگ مقیاس (پروژه های بزرگ صنعتی) قابل تعریف و انجام می باشند. محدودیت خاصی برای میزان بودجه لازم برای پروژه های CDM وجود ندارد و بودجه لازم برای پروژه ها می تواند بالغ بر چند میلیون دلار باشد.

                                                              جدول:  پروژه های کوچک مقیاس در CDM

 

 

نوع پروژه    طبقه بندی پروژه
نوع 1: پروژه های انرژی های تجدید پذیر    •    تولید الکتریسیته توسط مصرف کننده
    •    انرژی مکانیکی برای مصرف کننده
    •    انرژی حرارتی برای مصرف کننده
    •    تولید انرژی الکتریسیته قابل تجدید برای شبکه
نوع2: پروژه های بهبود راندمان انرژی    •    فراهم کردن بهبود راندمان انرژی ، انتقال و توزیع
    •    فراهم کردن بهبود راندمان انرژی،تولید
    •    نیاز به برنامه های بهبود راندمان انرژی برای فن آوریهای مشخص
    •    راندمان انرژی و تغییر سوخت برای تسهیلات صنعتی
    •    راندمان انرژی و تغییر سوخت برای ساختمان ها
نوع3: سایر پروژه ها    •    کشاورزی
•    تغییر سوختهای فسیلی
•    کاهش انتشار بواسطه کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از وسایل نقلیه
•    بازیافت متان
•    جلوگیری از تولید متان
نوع 3-1:    سایر پروژه های کوچک مقیاس
                                           
در اثر تولید تدریجی گاز متان، فشاری در داخل دفنگاه بوجود میآید که سبب خروج طبیعی گاز از دفنگاه می‌گردد و این گاز بنوبة خود خطرات زیست‌محیطی مهمی را بدنبال دارد. اگر فشار گاز، باعث بجابجایی عرضی در خاک زیرین شود، خطر انفجار متان وجود خواهد داشت، اما اگر به هوا آزاد شود همراه با تولید بوی زننده، احتمال آتش‌سوزی خودبخودی خواهد بود و همچنین بعنوان یک گاز گلخانه‌ای مشکلاتی خاص بدنبال خواهد آورد. جدول 18 نتایج دسته‌بندی اثرات زیانبار گاز دفنگاه را که از 169 گزارش در سطح اروپا و آمریکا جمع آوری شده‌است، نشان می‌دهد.
                                                                                                                         جدول: دسته‌بندی اثرات زیانبار ناشی از گاز دفنگاه

با توجه به اینکه گاز متان بعنوان یکی از ترکیبات اصلی گاز دفنگاه، از جمله گازهای گلخانه‌ای بشمار میرود و اثر تخریبی آن 21 برابر بیش از دی‌اکسیدکربن است، مهار گاز دفنگاه و تبدیل گاز متان به دی‌اکسیدکربن از اهمیت زیست‌محیطی ویژه ای برخوردار است.
لازم به ذکر است که زباله یکی از منابع مهم انرژی تجدید پذیر در دنیا محسوب می شود، چرا که اکثر کشورهای دنیا برای حل مشکل زباله و تولید انرژی پاک و تجدید شونده و به تبع آن کاهش مصرف سوختهای فسیلی به روشهایی نظیر دفن بهداشتی زباله (landfill) و زباله سوزی روی آورده اند. با این روش علاوه بر کاهش اثرات سوء زیست محیطی می توان با استفاده از گاز متان تولید شده به انرژی پاک و تجدید شونده به شکلهای گوناگون (برق و حرارت) دست یافت.

تجربیات جهانی
بنا بر گزارش منتشر شده از سوی EPA، 17% از زباله¬های جامد شهری تولید شده در امریکا به منظور تولید انرژی در نیروگاه¬های زباله¬سوز سوزانده شده، 55% در دفن¬گاهها دفن شده و 28% نیز مورد بازیافت و استفاده مجدد قرار گرفته¬اند.
    تولید انرژی از گاز دفنگاه از دهه 1970 رو به رشد گذاشته است. هم‌اکنون در بسیاری از کشورهای جهان، طرح‌‌های تبدیل گاز دفنگاه به انرژی موسوم به LFGTE به اجرا در آمده‌اند. با توجه به اینکه سیاست غالب اکثر کشورهای اتحادیه‌ اروپا جلوگیری از دفن زائدات جامد با ارزش (تفکیک و تولید انرژی) می‌باشد.
دفن کردن مهندسی و بهداشتی زائدات به نظر می‌رسد تا سالیان دورهنوز فن‌آوری غالب در این زمینه باشد. چرا که هنوز 50 درصد از 243 میلیون تن زائدات جامد شهری تولید شده در 25 کشور اروپایی عضو اتحادیه سالانه در دفنگاه‌های مهندسی استحصال انرژی دفن می‌شود (نوامبر 2005)، که از این میزان (120 میلیون تن زائدات منتقل شده به مراکز دفن) حدود 50 میلیون تن زائدات جامد شهری مستقیماً برای 400 واحد تولید انرژی حرارتی از زائدات ارسال می‌شود.
در اتحادیه اروپا قابلیت تولید سالانه حدود 27 میلیون مگاوات ساعت الکتریسیته یا 63 میلیون مگاوات ساعت حرارت ازتأسیسات استحصال انرژی از زائدات وجود دارد، که این رقم معادل با تأمین نیازهای الکتریکی کشورهای هلند، دانمارک و فنلاند یا نیازهای حرارت کشورهی استرالیا، ایرلند، استونی می‌باشد. اکنون بیش از 950 واحد تولید انرژی در دفنگاه‌های جهان در حال بهره‌برداری هستند.
پیشرفتهای زیادی در این خصوص در دنیا انجام شده است. بگونه‏ایی که تا سال 2010 حدود 9000  مگاوات نیروگاه مبتنی بر فن‏آوری دفن مهندسی زائدات در دنیا نصب و مشغول به کار بوده است. در واقع بر مبنای امکانات و محدودیتهای هر یک از مراکز صنعتی و شهری و متناسب با اقلیم منطقه می‏توان از این فن‏آوریها بهره‏گیری بعمل آورد.

برآوردهای بین المللی در حال حاضر حاکی از فعالیت تعداد 900 تاسیسات تولید انرژی از منابع زباله های شهری در سراسر دنیا میباشد که در این میان با انهدام سالانه حدود 2/0 میلیارد تن زباله های شهری توانی در حدود 130 تراوات ساعت الکتریسیته تولید میکنند. این در حالی است که تولید انرژی از زباله ها دارای جایگاهی ویژه در میان سیاستهای تامین الکتریسته در کشورهای جهان میباشد.
 بر مبنای مطالعات انجام شده و پتانسیل سنجی‏های صورت گرفته، پتانسیل تولید انرژی الکتریکی (در شهرهای بالای 250 هزار نفر بر مبنای سرشماری سال 85) با فن آوری دفن مهندسی حدود 101 مگاوات و پتانسیل تولید انرژی الکتریکی بر مبنای فن‏آوری زباله‏سوزی حدود 308  مگاوات  و پتانسیل تولید انرژی از فناوری هضم بیهوازی حدود 101 مگاوات می‏باشد.
با توجه واقعی شدن قیمت حاملهای انرژی در کشور و قانون تنظیم‏بخشی از درآمدهای دولت ( خصوص خرید تضمینی برق تولیدی از منابع غیر فسیلی)، میزان سود آوری احداث این پروژه‏ها بسیار مناسب بوده و اغلب این پروژه‏ها در سالهای محدود پس از احداث (اغلب بین 5 تا 9 سال) به نقطه سربه سر خواهند رسید.
در ایران نیز باتوجه به وجود پتانسیل بالای تولید انرژی از زائدات، بهره‏گیری از آن به تولید ارزش افزوده زائدات جامد شهری خواهد انجامید. هم‏اکنون در برخی از کشورهای جهان در صورتی که سیستم مدیریت پسماند منطقه‏ای دارای تجهیزات مختلف تولید انرژی از زباله های جمع آوری شده نباشد، ملزم به پرداخت مالیاتهای مستقیم  به نام مالیات متان خواهند بود.
در ایران سالانه حدود 20 میلیون تن پسماند جامد شهری تولید می¬شود. زائدات جامد شهری در ایران دارای رطوبت متغیر (از حدود 35 تا 60 درصد) بسته به منطقه و فرهنگ مردم آن و مواد فسادپذیر به میزان زیاد (از حدود 40 تا 80 درصد) می¬باشد که پتانسیل خوبی برای بهره¬گیری از فن¬آوریهای مختلف فراهم می¬نماید. متأسفانه با تمام پیشرفتهای علمی و فنی کشور، هم¬اکنون دفع زائدات جامد به طریق مناسب اصولی و علمی یک نیاز مطرح می¬شود.
صرف هزینه¬های بسیار بالا، عدم درآمد زایی، توزیع آلاینده¬های زیست محیطی، عدم بکارگیری فن¬آوریهای روز دنیا و. از جمله مسائل و مشکلات موجود سیستم مدیریت پسماند شهری در ایران می¬باشد.