اگر چه در نگاه اول رابطه بین زیست فناوری و رعایت الگوی مصرف دور از ذهن به نظر می رسد، ولی با نگاهی موشکفانه می توان ارتباط مستقیم کاربرد های این فناوری را درک کرد. مواردی که در ادامه به آنها اشاره شده است، تنها برخی از کاربردهای زیست فناوری در رعایت الگوی مصرف در صنایع را نشان می دهد و با هدف طرح ایده های کم و بیش اولیه در راستای گشودن موضوع بیان شده است؛ که با بررسی دقیق تر و همه جانبه در کاربردهای مختلف زیست فناوری می توان موارد بی شماری از این مثال ها را بر شمرد.
ظرفیت های زیست فناوری برای بهینه سازی الگوی مصرف
مصرف گرایی و هدر روی منابع در ایران
دوران امروز به تعبیری، دوران تاخت و تاز صنایع نوین و محصولات و خدمات دارای کیفیت بیشتر است. امروزه ، ثروتمند ترین کشور ها را می توان تنها در میان پیشرفته ترین آنها از لحاظ صنعت و فناوری جستجو نمود. حجم بازار محصولات حاصل از فناوری های نوین بسیار بالاست؛ این گونه محصولات نه تنها ارزش ریادی دارند که میزان تقاضا برای آن ها نیز بسیار زیاد بوده و روز به روز نیز بیشتر می شود. جمهوری اسلامی ایران ، امروز بیشتر از آنکه در تولیدات جهانی نقش داشته باشد؛ به یک مصرف کننده تبدیل شده است که شاید بتوان دلیل آن را عمدتا در عقب ماندگی صنعتی دانست.به عبارت دیگر ، صنعت امروز کشور، جوابگوی بسیاری از نیازهای جدید داخلی و خارجی نیست. تبدیل شدن جامعه ایرانی به جامعه ای که نقش مصرف کنندگی آن بیشتر از نقش تولید کنندگی آن است؛ نه تنها باعث خروج بیش از حد ارز می شود ، بلکه پیامد های ناگوار دیگری مانند کاهش روز افزون منابع داخلی که سرمایه ملی به شمار می روند را نیز در پی خواهد داشت.
سال 1388، سال اصلاح الگوی مصرف
سرانه مصرف داخلی انرژی، منابع طبیعی تجدید ناپذیر و کالاهای مصرفی در ایران بسیار بالاست. مقایسه آمار مربوط به تولید و مصرف در داخل و خارج از کشور، نشان دهنده عدم هماهنگی روند مصرف با میزان تولید داخلی ، نسبت به سایر کشورهاست. به عبارت دیگر، بازده تولید در ایران؛ به دلیل عدم مدیریت درست نظام مصرف بسیار پایین است.شاید بتوان گفت ، منابع طبیعی موجود در کشور، بیشتر از آنکه به مصرف درست برسند و منجر به تولید محصولات ، رشد و توسعه صنعت و به دنبال آن ارزآوری شوند، بدون اینکه نتیجه مثبت و اثر گذار مورد انتظار از آن ها حاصل شود، به هدر می روند.
مصرف نادرست منابع نه تنها در توده های مردم دیده می شود که در اکثر صنایع ما نیز قابل مشاهده است.
1- هدر رفتن مقادیر زیادی از مواد اولیه مورد استفاده
2-تباه شدن قسمت هایی از منابع طبیعی در اثر عملکرد نامناسب سامانه های صنعتی
3-عدم توجه به ناکارآمدی یا بازده پایین فرایندهای صنعتی
4-بالا بودن میزان ضایعات صنعتی
5- استفاده از فرآیند های قدیمی که نیاز به صرف هزینه و انرژی زیاد دارند
6-عدم توجه به کیفیت پایین برخی محصولات که منجر به افزایش مصرف آن توسط مردم برای رفع کامل نیاز های خود می شود
7- استفاده نابجا و نادرست از سامانه های روشنایی و گرمایش
8-تمایل بیشتر به واردات مواد اولیه یا تجهیزات مورد نیاز و بسیاری موارد دیگر
با توجه به مقدمه ای که مورد اشاره قرار گرفت ، روشن می شود که چرا باید الگوی مصرف در داخل کشور چه توسط مردم و چه توسط صنایع داخلی مورد باز نگری قرار گیرد و اصلاحات لازم از لحاظ فرهنگی و قانونی روی آن صورت پذیرد. در همین راستا، مقام معظم رهبری جمهوری اسلامی ایران، سال 1388 هجری خورشیدی را سال اصلاح الگوی مصرف نام گذاری نموده اند تا سر آغازی بر اصلاح نگرش جامعه صنعتی و غیر صنعتی ما نسبت به فرهنگ مصرف درست و تولید مناسب با مصرف باشد.
اگر چه در نگاه اول رابطه بین زیست فناوری و رعایت الگوی مصرف دور از ذهن به نظر می رسد، ولی با نگاهی موشکفانه می توان ارتباط مستقیم کاربرد های این فناوری را درک کرد.
مواردی که در ادامه به آنها اشاره شده است، تنها برخی از کاربردهای زیست فناوری در رعایت الگوی مصرف در صنایع را نشان می دهد و با هدف طرح ایده های کم و بیش اولیه در راستای گشودن موضوع بیان شده است؛ که با بررسی دقیق تر و همه جانبه در کاربردهای مختلف زیست فناوری می توان موارد بی شماری از این مثال ها را بر شمرد.
نقش زیست فناوری در اصلاح الگوی مصرف در صنایع
محمد فرامرزپور تحلیلگر شبکه ایتان
همان گونه که پیش تر اشاره شد، صنعت امروز ایران ، جایگاه مناسبی را برای فرهنگ مصرف درست در نظر نگرفته است. برخی از نمود های مصرف نادرست که پیش تر مورد اشاره قار گرفت ، با ایجاد تغییراتی در فرآیند های صنعتی قابل اصلاح است.چنین مشکلاتی اغلب از زمان پیدایش هر صنعتی مورد توجه قرار می گیرند و مراکز پژوهش و توسعه صنایع تلاش می کنند تا راهی برای کاهش و یا رفع کامل اثرات آن ها پیدا کنند.بنابر این هم روش های قدیمی و هم روش های نوین برخورد با این گونه مشکلات در صنایع وجود دارد.
روش های قدیمی تر در همه موارد دارای کارایی کافی نیستند و یا اینکه خود مشکلاتی جانبی به وجود می آورند. در مقابل ، روش های جدید تر به منظور رفع نارسایی ها یا مشکلات روش های قدیمی تر توسعه پیدا می کنند و به همین علت اغلب کارآمد تر ، ارزان تر، ساده تر، دارای اثرات جانبی کمتر و یا نیازمند نیروی متخصص کمتری هستند.
روش های مبتنی بر زیست فناوری، نمنه های خوبی از این روش های نوین هستند. زیست فناوری به سبب بهره گیری از عوامل زیستی که دارای توانمندی های گوناگونی هستند می توانند بر گستره وسیعی از فرایند ها و اجزای صنعتی تاثیر گذار باشد . با برخورداری از چنین خاصیتی ، زیست فناوری برای گستره وسیعی از مشکلات صنعتی می تواند راه حل های جدید داشته باشد.کاهش نیاز بخش های مختلف صنعتی به منابع مالی و غیر مالی، از جمله این مشکلات است.در ادامه به معرفی برخی از کاربرد های زیست فناوری در ایجاد امکان صرفه جویی بیشتر در بخش های صنعتی می پردازیم.
1-کاهش مصرف انرژی های پایان پذیر
نیاز به انرژی ، جزئی جدایی ناپذیر و نیازی گریزناپذیر و پایان ناپذیر در هر صنعتی است. نیاز به انرژی را هرگز نمی توان به صفر رسانید، اما می توان در مصرف آن صرفه جویی نمود تا علاوه بر کاهش میزان مصرف منابع پایان ناپذیر انرژی فسیلی در کشور، از هزینه های مالی و غیر مالی مربوط به آن نیز کاسته شود.انرژی در صنایع برای کاربردهای متنوعی مورد استفاده قرار می گیرد که از جمله آن ها می توان به گرمایش، سرمایش، روشنایی، ایجاد حرکت و افزایش و یا کاهش فشار اشاره نمود. بهره گیری از زیست فناوری و فنون وابسته به آن می تواند با روش های زیر در کاهش مصرف انرژی های پایان پذیر راه گشا باشد.
ایجاد تغییر در تمام یا بخشی از فرایند:
-برخی فرایندهای صنعتی را می توان با بهره گیری از سامانه های زیستی به جای سامانه های شیمیای سنتی، به نحوی انجام داد که نیازمند دما و فشار عملیاتی پایین تری باشند(مانند فرایند های تبدیل زیستی یا بهبود کیفیت نفت خام طی فرایندهای زیستس به جای تصفیه هیدروژنی)
-می توان فرایندهای صنعتی چند مرحله ای را به فرایند هایی تبدیل نمود که ساده تر بوده و محصول را در تعداد مراحل کمتری تولید نماید(مانند تولید اسیدهای آلی یا برخی مواد دارویی، طی فرایندهای زیستی)
-می توان فرایندهای شیمیایی سنتی را با استفاده از آنزیم ها سرعت داد و شرایط عملیاتی مورد نیاز را ملایم تر نمود(مانند استفاده از آنزیم های سلولاز در قندی سازی لیگنوسلولز به جای فرایندهای انفجار بخار یا استخراج با سیال فوق بحرانی)
-می توان برخی محصولات شیمیایی را که تولید آن به فرایندهای پیچیده و انرژی بر شیمیایی نیاز دارد؛ با همان کیفیت و یا حتی با کیفیت و خلوص بالاتر، از منابع زیستی استخراج نمود (مانند برخی مواد دارویی یا روان کننده ها)
-می توان مراحل لازم برای خالص سازی محصول نهایی(یا مواد اولیه)که معمولا انرژی زیادی مصرف می کنند را با استفاده از آسان کننده های (کاتالیست های) زیستی (آنزیم ها یا میکرو ارگانیسم های تولید کننده آنزیم ها که انتخابی عمل می کنند) به نحوی انجام داد که محصول نهایی دارای خلوص به مراتب بیشتری باشد(نیازی به خالص سازی ماده اولیه نباشد).
جایگزینی منابع انرژی تجدید پذیر به جای منابع انرژی تجدید نا پذیر فسیل:
می توان منابع انرژی جدیدتری به وجود آورد که بر خلاف منابع فسیلی،پایان پذیر باشند(مانند سوخت های زیستی).
و...
2- کاهش مصرف مواد اولیه ارزشمند
تمام صنایع تبدیلی، یک سری مواد اولیه را به عنوان خوراک ورودی دریافت می کنند و پس از انجام فرایندهای تبدیلی و فرآورش آن، محصول نهایی را تولید می کنند.این مواد اولیه در برخی موارد دارای ارزش زیادی هستند و باید در مصرف آن صرفه جویی نمود.این کار هم با کاهش نیاز به ماده اولیه مورد بحث و هم با جلوگیری از هدر روی و بازیافت آن امکان پذیر است.زیست فناوری برای تمام این روشها راه حل ارایه می کند.
جلوگیری از به هدر رفتن ماده اولیه:
- می توان با بهره گیری از فرایندهای زیست انتخابی(گزینشی)، نیاز به خالص سازی مقدماتی خوراک را که ممکن است منجر به اتلاف مقادیری از ماده اولیه اصلی شود، از بین برد(مانند تبدیل زیستی متان موجود در مخلوط هیدروکربن های گازی، به متانول،فرمالدئید و غیره).
- می توان از کاتالیست های زیستی استفاده نمود که با جلوگیری از بروز واکنش های جانبی، درصد بیشتری از ماده اولیه مورد استفاده را به محصول اصلی تبدیل نموده و از افزایش مصرف آن جلوگیری می کند.
- می توان نحوه انجام فرایند را به نحوی تغییر داد که طی آن ، به دلیل کاهش فشار و دمای عملیاتی، مقادیر کمتری از خوراک مایع در اثر تبخیر های تصادفی(و خوراک گازی تحت فشار، در اثر نشتی های تصادفی )به هدر برود.
کاهش نیاز به ماده اولیه گران قیمت:
-می توان فرایندهای نوین زیستی را جایگزین فرایندهای رایج نمود که با استفاده از مواد اولیه ارزان تر و فراوان تر، بتوانند همان محصول را تولید کنند(مانندتولید الکل از ضایعات کشاورزی یا تراشه های چوب به جای هیدروکربن های سبک یا محصولات کشاورزی خوراکی).
-می توان درصد تبدیل ماده اولیه به محصول را با استفاده از فرایندهای زیستی که کامل تر از فرایندهای رایج عمل می کنند بالا برده و میزان ماه اولیه مورد نیاز را کاهش داد.
بازیافت مواد اولیه از جریان خرو جی:
می توان با استفاده از عوامل زیستی، بخشی از ناخالصی های همراه ماده اولیه تبدیل نشده خروجی را جدا سازی کرده و به بازیافت آن کمک نمود.
و...
3- صرفه جویی در مواد مصرفی گران قیمت
مواد مصرفی،موادی هستند که خوراک (ماده اولیه) فرایند صنعتی را تشکیل نمی دهند؛ اما در حین انجام فرایندهای صنعتی استفاده از آن ها ضروری است.کاتالیست ها ،موادضد خوردگی، مواد فعال سطحی، جاذب ها و مواردی از این قبیل،نمونه هایی از مواد مصرفی هستند.گاهی این مواد مصرفی دارای ارزش اقتصادی زیادی هستند(مانند کاتالیست های گران قیمت همچون پلاتین).این مواد ممکن است طی فرایند ،مصرف شده و به پایان برسند، مواد مانند لخته ساز(فلاکولانت) و مواد فعال سطحی و یا ممکن است تنها به شکلی در بیایند که دیگر کارایی قبلی خود را نداشته باشند و بتوان به نحوی آنها را دوباره به شکلی قابل استفاده درآورد(مانند برخی از ماتالیست های مسموم شده یا شکسته شده و جاذب های اشباع شده). در هر دو حالت، زیست فناوری برای کاهش نیاز به استفاده از مواد مصرفی گران قیمت ،راه حل های مناسبی دارد.
کاهش نیاز به ماده مصرفی گران قیمت:
-می توان مواد مصرفی مورد نظر را با استفاده از موادی با کارایی مشابه که با روش های زیستی تولید شده باشند و یا منشا تولید آنها زیستی باشد،جایگزین نمود(مانندمواد بازدارنده خوردگی با منشا زیستی،مواد فعال سطحی زیستی،آنزیم ها به جای کاتالیست های رایج).
-می توان با جایگزین کردن برخی از مواد مصرفی با پایه زیستی، نیاز به استفاده از ماده مصرفی دیگری را از بین برده یا کاهش داد(مانند جایگزینی حلال های آب دوست با پایه زیستی به جای حلال های آب گریز و در نتیجه کاهش نیاز به مواد فعال سطحی برای مخلوط نمودن محلول با آب).
-می توان تغییراتی در خواص فیزیکی محصول اصلی یا محصولات جانبی ایجاد نمود که نیاز به استفاده از برخی مواد مصرفی را در فرایند جداسازی نهایی آن ها کاهش می دهد مانند رسوب دهی زیستی ترکیبات گوگردی جانبی در فرایند گوگرد زدایی از برش های نفتی که قابلیت ته نشینی بهتری نسبت رسوب دهی شیمیایی آن داشته و نیاز به استفاده از مواد منعقد کننده را کاهش می دهد).
بازیافت با احیای مواد مصرفی:
- می توان از عوامل زیستی برای بازیافت یا احیای دوباره مواد مصرفی قابل بازیافت و یا قابل احیا استفاده نمود(مانند بازیافت فلزات گران بها از جریان پساب ها).
ایجاد تغییر در تمام یا بخشی از فرایند:
-می توان فرایند های زیستی را جایگزین فرایندهای رایج نمود، به نحوی که در روش جدید ،نیازی به استفاده از برخی مواد مصرفی وجود نباشد (مانند گوگرد زدایی زیستی از نفت و گاز که نیاز به استفاده از هیدروژن و کاتالیست های مربوطه را مرتفع می نماید).
- می توان برخی محصولات ویژه که تولید آن ها به استفاده از مواد مصرفی گوناگون و گران قیمت نیاز دارد را در فرایند های کاملا طبیعی، غیر صنعتی و بدون پیچیدگی های عملیاتی تولید نمود (مانند تولید مواد دارویی در بدن جانوران یا گیاهان در اثر تغییرات ژنتیکی).
و...
4-کاهش سرعت تخریب یا تحلیل رفتن منابع طبیعی
برخی از منابع طبیعی به طور مستقیم و برخی دیگر به طور غیر مستقیم، چنان ارزش هایی را ایجاد می کنند که آن ها را به ثروت مادی و معنوی بسیار ارزشمندی تبدیل می نماید. منابع طبیعی، یا به صورت ماده اولیه به مصرف می رسند و یا برای بالا بردن کیفیت زندگی و تامین نیازهای ضروری انسان ها و دام های آن ها به کار می آیند.بنابر این، از بین رفتن ، به هدر رفتن، پایین آمدن کیفیت یا از دست رفتن کارایی طبیعی آن ها، خسارات سنگینی را به جوامع بشری تحمیل خواهد نمود.اغلب فعالیت های صنعتی باعث بروز چنین مشکلاتی در منابع طبیعی می شوند.اما رفته رفته با پیشرفت فناوری ها، این اثرات منفی در حال کاهش هستند.برخی از این مشکلات ، تنها با استفاده از فناوری های نوین، به نحو مطلوب قابل رفع هستند.زیست فناوری یکی از فناورهای نوین است که با روش های زیر می تواند نقش بسزایی در جلوگیری از تخریب یا تحلیل رفتن منابع طبیعی داشته باشد.
کاهش امکان آلوده شدن منابعی نظیرآب، خاک و هوا:
-می توان سامانه های زیستی به وجود آورد که با بهره گیری از عوامل زیستی، آلودگی هایی را که صنایع مختلف تولید می کنند را از منابع طبیعی پاک نمود (مانند تصفیه زیستی پساب ها یا زیست پالایی خاک آلوده به مواذ خطرناک).
-می توان مواد اولیه و یا مواد مصرفی جدیدی تولید نمود که نسبت به مواد اولیه یا موادمصرفی سنتی، آلودگی کمتری برای محیط زیست داشته باشند و به این ترتیب از کاهش کیفیت منابع آب، کاهش کیفیت هوا، کاهش توانایی خاک در حفظ حیات برخی گونه های گیاهی و میکرو ارگانیسم ها، مسموم شدن اکو سیستم ها برای برخی گونه های جانوری و گیاهی و نظایر این ها جلوگیری نمایند (مانند سموم و کودهای زیستی، مواد فعال سطحی زیستی و سوخت های زیستی).
-می توان با استفاده از فنون مبتنی بر زیست فناوری، تغییراتی را در فرایندهای صنعتی به وجود آورد که نیاز به استفاده از ماده آلاینده را مرتفع می نماید (مانند استخراج زیستی طلا از سنگ معدن آن، که نیاز به استفاده از سیانید ها را از بین می برد).
-می توان با استفاده از فرایندهای زیستی، تغییراتی در خواص مواد آلاینده ایجاد نمود که جداسازی آن ها را بسیار ساده تر می کند (مانند تبدیل آلاینده های محلول به ترکیبات نا محلول).
جلوگیری از مصرف بیش از حد منابع طبیعی:
- می توان از هدر رفتن مواد معدنی فلزی و غیر فلزی در زمان استخراج آن ها از معادن جلوگیری نمود (مانند فروشویی زیستی فلزات از سنگ های معدنی بسیار کم عیار که سبب جلوگیری از استخراج بیشتر سنگ های معدنی از معادن می شود).
- می توان با استفاده از فرایندهای زیستی خاص، محصولات را از مواد اولیه ای غیر از منابع طبیعی ارزشمند تولید نمود(مانند تولید متان یا برخی الکل ها از زباله های زیست تخریب پذیر).
- می توان برخی از محصولاتی را که تولید آن ها آلاینده بوده یا منابع طبیعی نسبتا زیادی را مصرف می نماید را با محصولات زیستی دارای کارایی مشابه جایگزین نمود (مانند استفاده از روان کننده های زیستی به جای روان کننده های روغنی).
- می توان با استفاده از محولات زیست فناوری، نیاز به استفاده از منابع طبیعی (خوراک) توسط دام و آبزیان را به صورت چشم گیری کاهش داد (مانند استفاده از هورمون های رشد نو ترکیب که باعث بالا رفتن سرعت جانوران به ازای خوراک یکسان می شود).
-می توان با کاهش حجم تولید زباله های شهری و صنعتی و یا تبدیل آن ها به مواد مفید تر طی فرایندهای زیستی، زمین کمتری را به دفن آن ها اختصاص داد ( مانند فرایندهای کمپوست سازی)
5-کاهش هزینه های مالی
فعالیت تمام صنایع نیازمند صرف هزینه های مالی زیادی برای ساخت، فعالیت، تعمیر و نگهداری تجهیزات، تامین مواد اولیه و مواد مصرفی، تامین انرژی، دستمزد کارکنان و تصفیه جریان های آلوده خروجی و مواردی نظیر این ها هستند.
زیست فناوری می تواند نقش برجسته ای در کاهش این هزینه ها داشته باشد.برخی از این موارد در بخش های پیشین گفته شد، اما موارد دیگری نیز وجود دارد که زیست فناوری می تواند به صورت مستقیم و غیر مستقیم باعث کاهش هزینه ها شود:
-برخی از فرایندهای زیستی نسبت به فرایندهای غیر زیستی که کار مشابهی را انجام می دهند ساده تر بوده و به همین علت در زمان احداث، فعالیت ،تعمیر و نگه داری تجهیزات ، نیرو های انسانی و مواد مصرفی، هزینه هایی به مراتب پایین تر خواهند داشت.
-هزینه های تعمیر و نگهداری در بسیاری از موارد مربوط به جایگزینی قطعات خورده شده یا رسوب گرفته با قطعات جدید و یا اعمال روش هایی برای کاهش این اثرات می شود.عوامل زیستی یا برخی محصولات زیستی وجود دارند که می توانند با هزینه ای کمتر، ایجاد آلودگی کمتر و گاهی کارایی بیشتر، از بروز خوردگی یا رسوب گرفتگی جلوگیری کنند.
-گاهی مواد مصرفی زیستی که جایگزین مواد مصرفی سنتی می شوند؛ دارای ارزش اقتصادی کمتری هستند، حال آنکه ممکن است دارای همان کارایی یا حتی کارایی بیشتری نسبت به آن نیز باشند.
-حذف یا کاهش نیاز به برخی مراحل عملیاتی همچون فرایندهای جداسازی یا تصفیه که به نوبه خود هزینه هایی را تحمیل می کنند ، می توانند باعث کاهش چشم گیری در هزینه ها شود، زیست فناوری می تواند در برخی موارد باعث حذف یا کاهش نیاز به وجود این مراحل شود.
-کاهش نیازبه انرژی باعث کاهش هزینه های مربوط به تامین انرژی می شود که در بخش مربوطه مورد اشاره قرار گرفت.
در برخی موارد، استفاده از فرایندهای زیستی، نیاز به استفاده از برخی تخصص ها یا نیروهای کار معمولی را کاهش می دهد و به این ترتیب، هزینه نیروی انسانی کاهش پیدا می کند.نمونه های فراوانی از این قبیل را می توان برشمرد که در اینجا به همین میزان بسنده می شود.
با توجه به نمونه هایی که مورد اشاره قرار گرفتند، مشخص می شود که بسیاری از مواردی که باعث مصرف نادرست در بخش های صنعتی می شوند، با استفاده از فنون زیستی و یا محصولات حاصل از زیست فناوری یا مواد دارای پایه زیستی قابل رفع هستند و صرفه جویی های زیادی در اثر استفاده از زیست فناوری و دستاوردهای آن در صنایع مختلف قابل دست یابی است.در سال 1388، که سال اصلاح الگوی مصرف نام گذاری شده است، می توان نگرش های تازه ای نسبت به الگوهای مصرف در بخش های مختلف صنعتی داشته و راه حل های مناسبی برای آنها اتخاذ نمود.