پایان نامه با موضوع مصرف انرژی، کشاورزی پایدار، نیروی انسانی

(مانند مناطق مسکونی، صنعتی، جاده‏ها، پارک‏ها و مسیرهای خطوط برق). انتشار مواد نیتروژنی از خاک تحت کشت نیشکر، می‏تواند با اقدامات بهبود دهنده مدیریت استفاده از کودها کاهش یابد. کنترل سطوح نیترات خاک می‏تواند برای کاهش انتشار N2O به‏دلیل دی‏نیتراته شدن مفید باشد. افزون بر فاضلاب، گازهای گلخانه‏ای از دیگ‏های بخار، یکی از منابع اصلی آلودگی محیطی از کارخانجات نیشکر می‏باشد (آمیتاباه27 و همکاران، 1999).
سوزاندن باگاس در کوره‏های بخار، گاز CO2تولید می‏کند، اما می‏توان به آن به‏عنوان یک تعادل کلی در سیستم انرژی زیستی نیشکر نگاه کرد و آن‏را با تولید گازهای گلخانه‏ای حاصل از سوخت‏های غیر قابل بازیافت فسیلی مقایسه نمود (بی‏هاری28، 2001). بویلرها اغلب NOX و SOX نیز منتشر می‏کنند (چانگ و لی29، 1989). اگرچه این انتشار ممکن است در محدوده مجاز باشد (رائز و دیکسون30، 1998). SO2، هنگامی که از نفت به‏عنوان سوخت استفاده می‏شود، می‏تواند نگرانی ویژه‏ای ایجاد کند (یونیپ، 1982). در مقابل، یکی از مزایای زیست محیطی سوزاندن باگاس در بویلرهای کارخانه، میزان کم سولفور در این منبع سوختی می‏باشد. اگرچه انتظار می‏رود غلظت آن‏ها نسبتا کم باشد، اما لازم است گسترش آتش بویلرها مثل NOX و PAHs در ارزیابی‏های محیطی مورد توجه قرار گیرند. افزون بر انتشار بالقوه از دیگ‏های بخار، ممکن است در فرآوری شکر از سولفیتاسیون استفاده شود که می‏تواند منجر به آزادشدن SO2 شود. رطوبت نسبتا بالای (90درصد) دود خروجی بویلرها می‏تواند باعث ایجاد رسوبی شیری رنگ شود، که می‏تواند از حدود استانداردهای کنترلی آلودگی فراتر رود. با استفاده از مبدل‏های حرارتی می‏توان گازهای خروجی اگزوز را دوباره گرم کرد و از کدورت و رطوبت نسبی آن کاست (چانگ و لی، 1991).
گازهای گلخانه‏ای
یکی از نگرانی‏های عمده زیست‏محیطی، انتشار دی‏اکسید‏کربن و سایر گازهای گلخانه‏ای می‏باشد. مهمترین گازهای گلخانه‏ای عبارت است از: دی‏اکسید‏کربن، متان، اکسید نیتروژن.
دی‏اکسیدکربن
این گاز در دما و فشار استاندارد گازی است بی‏بو، بی‏رنگ و حالت جامد آن‏ها همان یخ خشک است. مقدار دی‏اکسید کربن منتشر شده از سوخت‏های فسیلی رقم بسیار بزرگ 2/6-2/5 گیگاتن در سال است. این گاز به طور یکنواخت به‏وسیله تمام سوخت‏ها و بخش‏های مختلف پراکنده می‏شود و به همین علت کاهش آن بسیار مشکل است. چرخه تولید دی‏اکسیدکربن موجود در تولید شکر پیچیده بوده که شامل تولید گازهای گلخانه‏ای از عملیات فرآوری (مانند سوزاندن باگاس) و همچنین تعادل میان تولید گازهای گلخانه‏ای توسط خاک، دیگر منابع کشت (مثل سوزاندن پیش از برداشت نیشکر و وسایل نقلیه و ماشین‏ها) و دی‏اکسیدکربن جذب شده توسط محصول می‏باشد (شفیعی‏بافتی و همکاران، 1391). به طور کلی مواد سوختی‏ای که در آن‏ها نسبت هیدروژن به کربن بیشتر باشد، CO2 کمتری تولید می‏کنند. منابع انرژی‏های نو مثل انرژی هسته‏ای، باد، خورشید و … به طور مستقیم گاز گلخانه‏ای وارد هوا نمی‏کنند ولی در کارخانه‏ای که تجهیزات لازم برای این قبیل نیروگاه‏ها می‏سازند مقداری گاز CO2 تولید و انتشار می‏دهد که در عمل قابل مقایسه با مصرف مستقیم سوخت‏های فسیلی نیست (غیاث‏الدین، 1385).
متان
تا سال 1991 مقدار متان (CH4) در دنیا به میزان سالانه 1درصد در حال افزایش بود. چنین تصور می‏شود که 2 تا 12 درصد از گازهای گلخانه‏ای انسان منشأ به متان تعلق داشته باشد. در شناخت ما از منابع و چال‏های متان در اتمسفر نیز، عدم قطعیت‏هایی وجود دارد. محیط‏های طبیعی، گاز متان به هوا آزاد می‏کنند. سهم عمده در این رهاسازی با موریانه‏ها و تالاب‏های آب شیرین است. موریانه‏ها طی مراحل فرآوری چوب، و نیز با تجزیه‏ی مواد گیاهی در محیط‏های آبی کم‏اکسیژن تالاب‏های آب شیرین گاز متان تولید و آزاد می‏نمایند. از جمله این، چندین منبع متان انسان-منشا می‏توان از سوزانیدن زیست توده، تولید زغال و گاز طبیعی و فعالیت‏های کشاورزی نظیر شالیکاری و پرورش گاو نام برد (متان از طریق فعالیت‏های بی‏هوازی شالیزارهای غرقاب آزاد می‏شود و گاو نیز متان را به عنوان بخشی از فرآیندهای هضمی خود رها می‏کند). گاز متان در سیستم تولید شکر در مزرعه از سوزاندن مزارع پیش از برداشت و در کارخانه فرآوری شکر تولید می‏گردد که باعث آلودگی هوا می‏گردد.
اکسید نیتروژن
اکسید نیترو از مهمترین انواع اکسیدهای ازت است که در ترکیب طبیعی هوا وجود دارد و منشا تولید آن در طبیعت فعالیت باکتری‏ها در خاک‏هایی است که به خوبی تهویه نمی‏شوند. این گاز به شدت سمی بوده و بخصوص در اثر احتراق سوخت‏های فسیلی بویژه بنزین و محصولات نفتی در درجه حرارت‏های بالا و در گاز خارج شده از اگزوز اتومبیل‏ها وجود دارد. این گاز در مقابل نور و با حضور هیدروکربورها به سرعت تبدیل به دی‎‏اکسید ازت می‏شود. این گاز به مدت چند روز در هوا می‏ماند زیرا در اثر تماس با بخار آب هوا تبدیل به اسیدنیتریک شده و سپس تبدیل به نیترات‏ها بخصوص نیترات آمونیوم گردیده و همراه با آب باران وارد خاک می‏شود. آثار زیست‏محیطی اکسیدهای ازت بر روی انسان متغییر است و از جمله آن‏ها می‏توان از تحریک چشم، گلو، بینی و شش‏ها و افزایش آسیب‏پذیری در مقابل عفونت‏های ویروسی نظیر آنفلوآنزا نام برد. اکسیدهای نیترو رشد گیاهان را مختل کرده و به بافت‏های برگ آسیب می‏رساند (اردکانی، 1383).
ذرات
نگرانی اصلی درباره انتشار ذرات در فرآوری نیشکر، مربوط به ذراتی است که از سوختن باگاس در دیگ‏های بخار آزاد می‏شوند. دیگر ذرات معلق آلودگی (گرد و غبار) می‏تواند نتیجه استفاده از باگاس، آهک و زغال سنگ (که به‏عنوان یک منبع سوخت مورد استفاده قرار می‏گیرند) و نیز به‏عنوان نتیجه ترافیک سنگین حمل و نقل باشد. دود خارج شده از دودکش بویلرهای معمول و تجاری با سوخت باگاس که تصفیه نشده است، حاوی ذراتی با غلظت mg/Nm3 5000- 3000 می‏باشد (لرا و جاویتا31، 1999)، اگرچه غلظت‏های بالاتر نیز توسط چانگ و لی، به مقدار mg/Nm3 1000-6000 و نیز mg/Nm3 12000-8000 ثبت شده است.

مطالعات انجام شده در زمینه‌ی مصرف انرژی در کشاورزی جهان
انرژی و شاخص‏های آن به عنوان یکی از مهمترین عوامل و نشانگرهای پایداری تلقی می‏گردند و در بسیاری از مطالعات به عنوان مهم‏ترین عامل محیط زیستی پایداری در نظر گرفته می‏شود. اصولا هدف از محاسبه انرژی و شاخص‏های آن تجزیه و تحلیل روند آن، افزایش بازدهی در مراحل مرتبط با آن و بررسی تاثیرات زیست محیطی کشاورزی می‏باشد. روش بررسی جریان و شاخص‏های انرژی به شکل گسترده‏ای برای تحلیل مسائل مختلف کشاورزی پایدار استفاده می‏گردد و تجزیه و تحلیل آن به عنوان شاخص پیش‏بینی پایداری کشاورزی به کار می‏رود. می‏توان گفت که کارایی انرژی برای بیان بسیاری از اهداف کشاورزی پایدار مناسب است و استفاده مـؤثریکی از نیازهای اساسی کشاورزی پایدار مناسب است (منگ32 و همکاران، 2010؛ وان‏کانبرگ33 و همکاران، 2007).
دی‏سیکویرا فرییرا34 و همکاران (2013) با بررسی انرژی اتانول تولیدی از نیشکر در برزیل بیان کردند بهتر است تولید نیشکر در برزیل در راستای تولید بیشتر اتانول و با مصرف انرژی کمتر با کنترل مصرف نهاده‏ها جهت کنترل بازار جهانی اتانول برنامه‏ریزی گردد.
واک‏لاووسکی35و همکاران (2010) با بررسی توان تولید بیوانرژی نیشکر در برزیل بیان کردند کشت هدفمند گیاه نیشکر جهت تولید بیوانرژی علاوه بر ارزیابی عملکرد محصول و توان انرژی ساکارز تولیدی، به دلیل پتانسیل بالای انرژی این گیاه امری ضروری بوده و می‏تواند برزیل را به جایگاه ممهی در تولید بیوانرژی تبدیل نماید.
کیزیلسلان36(2009) انرژی نهاده‌های مصرفی در تولید گیلاس در ترکیه را مورد بررسی قرار داد. اطلاعات از منطقه ترکات، که مهم‌ترین منطقه تولید گیلاس در ترکیه است، جمع‌آوری شد و نتایج زیر در پایان مطالعه به‌دست آمد: 42% انرژی ورودی مربوط به کود است که بیشترین سهم در انرژی‌های ورودی است. انرژی الکتریکی و سوخت به ترتیب 22% و 21% از انرژی‌های ورودی را شامل می‌شوند. نسبت انرژی 96/0به‌دست آمد که نشان داد استفاده از نهاده‌ها به طور مؤثر انجام نمی‌شود.
اسنگان37و همکاران (2007) میزان انرژی نهاده-ستانده در تولید زردآلوی خشک را برای دو دسته از مزارع در ترکیهبه‌دست آوردند. دسته اول 66 مزرعه را شامل می‌شد که دارای مساحت 1 تا 3 هکتار بودند و دسته دوم 31 مزرعه که دارای مساحت بالاتر از 1/3 هکتار بودند. بررسی نتایج نشان داد میزان انرژي ورودی برای مزارع دسته اولGJ/ha 64/28 و براي مزارع دسته دوم GJ/ha 88/17 است. همچنین برای دسته اول نسبت انرژی 24/1 و بهره‌وری برابر 24/0 و برای دسته دوم نسبت انرژي برابر 31/1 و بهره‌وری 25/0 بهدست آمد.
ییلماز38 و همکاران (2005) میزان انرژی مستقیم و غیرمستقیم مصرفی برای تولید پنبه را محاسبه کرده و تأثیر اندازه مزارع را در مصرف انرژی در ترکیه مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که برای تولید پنبه به GJ/ha 73/49 انرژی نیاز است. نسبت انرژی برای پنبه 74/0 و بهره‌وری انرژی برابر Kg/Mj 06/0 بود. مهم‌ترین بخش هزینه‌ها مربوط به نیروی انسانی، هزینه‌های ماشین، اجاره زمین و هزینه آفت‌کش‌ها بود. با وجود اینکه نیروی انسانی کمتر از 3 درصد از کل انرژی مصرفی در کشت پنبه را تشکیل می‌دهد، بیش از 24 درصد هزینه‌های تولید را به خود اختصاص داده است و در مقابل، کودهای شیمیایی که سهم آن‌ها از بودجه انرژی 9/28 درصد می‌باشد تنها 5/5 درصد از هزینه‌های تولید را به خود اختصاص می‌دهند. همچنین مزارع بزرگتر در بهره‌وری انرژی، بازده مصرف انرژی و عملکرد اقتصادی موفق‌تر بودند.
کنک سی39و همکاران (2005) اعلام کردند که آماده سازی بستر و آبیاری، دو عملیات عمده انرژی‏خواه در کشت گندم، پنبه، ذرت، کنجد، گوجه‏فرنگی، هندوانه و خربزه در ترکیه به شمار می‏روند و به طور متوسط نیمی از انرژی ورودی مربوط به کود (به‌ویژه کودهای ازت) بوده است.
سینگ و همکاران (2004) ضمن بررسی مقدار تأثیر نهاده‏های مصرفی در کشت گندم بر روی عملکرد دریافتند که 1 مگاژول افزایش در مصرف انرژی با مصرف کود، سوخت دیزل و آفت‏کش‏ها در مناطق بررسی شده، می‏توان عملکرد گندم را به ترتیب 7/1، 2/3 و 9 تن در هکتار افزایش دهد. بدین ترتیب با استفاده از مقدار متداول مصرف انرژی در این مناطق می‏توان عملکرد گندم را بین 2/4 تا 3/22 درصد افزایش داد. همچنین اعلام کردند عواملی مانند استفاده از واریته‏های پر محصول، سامانه‏های کشت فشرده، افزایش مصرف کودها و سموم شیمیایی و سطح بالای مکانیزاسیون کشاورزی، افزایش مصرف انرژی در کشاورزی مدرن را سبب شده است.
در بررسی‏هایی که دورینگ40 (2001) در خصوص تولید گندم و استفاده بهینه از انرژی نشان داده شد که فقط انرژی و تثبیت آن توسط کودهای نیتروژنی به مقدار 55 درصد، کار ماشین‏ها و سوخت تراکتورها 14 درصد، خشک کردن 11 درصد، کودهای فسفات پتاسیم 9 درصد، سم‏ها 6 درصد، بذرافشانی 6/1 درصد، کار نیروی انسانی 2/1 درصد و انرژی ماشین‏ها افزایش بشیار مهمی در کارایی انرژی دارد.
طبق تحقیقی که توسط پروانچون41 و همکاران (2002) بر روی کشت یک هکتار سیب زمینی صورت گرفته بود کودها 33 درصد، ماشین‏ها 48 درصد، بذر 6 درصد، آفت‏کش‏ها 3 درصد و سایر منابع 10 درصد از حجم انرژی ورودی را تشکیل می‏دهند.
سينگ و همکاران (2000) طي تحقيقي به بررسی روند مصرف انرژی و رابطه بين انرژي نهاده‌ها و عملكرد پنبه در هند پرداختند. نتایج نشان داد آماده کردن زمین، آبیاری و وجین کردن علف‌های هرز 70% از انرژی مصرفی را به خود اختصاص داده بودند. آن‌ها از توابع مختلفي برای برقراری رابطه بین نهاده‌ها و عملکرد استفاده كردند و گزارش كردند كه با افزايش 1 تا 3 درصدي در انرژي مصرفي، به‌خصوص انرژي مصرفي خاك‌ورزي، آبياري و سمپاشي مقدار عملكرد پنبه مي‌تواند 6 تا 8% افزايش يابد. آن‌هااعلام کردند ميزان انرژي انساني و دام در مزارع متوسط به 76/0 مزار