
(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
