کارگروه 42، در تعریف بیوپالایش آورده است: بیوپالایش به فرآیندی پایدار بر روی منابع زیستی می‌گویند که این منابع را به طیفی از محصولات بازاری و انرژی تبدیل می‌کند.
بنابراین یک مجتمع بیوپالایشی میتواند شامل کارخانه، فرآیند و یا مجموعه‌ای از ماشین‌آلات باشد که برای هدف مذکور تعبیه شده‌اند. یکی از دلایل اصلی برای ایجاد بیوپالایشگاه‌ها، جنبه پایدار بودن آن است. همه زنجیره ارزش بیوپالایشگاه‌ها می‌بایست از منظر محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین این ارزیابی می‌بایست شامل نتایج ممکن پالایش بر رقابت برای غذا و منابع زیستی و تاثیر آن بر استفاده از آب و کیفیت خاک تعادل گازهای گلخانه‌ای باشد و کارایی انرژی و ریسک مواد سمی را نیز در نظر گیرد. از آنجایی که ارزیابی مقوله پایداری، با عدد و رقم مطلق قابل قضاوت نیست لازم است تا پایداری بیوپالایش با فرآیندهای معمول برای تولید محصولات مشابه مقایسه و ارزیابی شود.
ارزش اقتصادی بیوپالایش
ارزش اقتصادی منابع دوستدار محیط زیست به‌واسطه درآمدی که محصولات آن در بازار ایجاد می‌کند منهای هزینه‌های تولید شامل هزینه جاری و سرمایه بدست می‌آید. در بسیاری از موارد، ارزش بازاری بالای محصولات با هزینه بالای تولید آن محصولات همراه خواهد بود و البته بالعکس، قیمت پایین با هزینه پایین همراه است. از سوی دیگر بزرگی بازار محصولات بستگی به قابلیت اقتصادی بیوپالایش دارد. در مواقع بسیار اتفاق می‌افتد که محصولات با قیمت بازاری بالا، بازار کوچکی دارند مانند محصولات شیمیایی و در عین حال قیمت پایین محصول بازار بزرگی دارد مانند سوخت وسایل نقلیه.
ویژگی‌های یک مجتمع بیوپالایشگاهی موفق
به منظور ایجاد مجتمع‌های بیوپالایشگاهی موفق دو شرط اساسی وجود دارد:
1. حداکثر استفاده از محصولات واسطه و محصولات جانبی برای تولید مواد شیمیایی و مواد اولیه بیشتر
2. برقراری تعادل میان مواد بیوشیمیایی پرحجم و با ارزش و مواد اولیه با بیوسوخت‌های پرحجم و باارزش
یک مجتمع بیوپالایشگاهی ممکن است یک یا چند محصولات شیمیایی با حجم اندک ولی ارزش خیلی بالا تولید کند، اما در عین حال مایعاتی با حجم بسیار زیاد را حمل کند که بتواند برق و انرژی حرارتی موردنیاز خود را تولید کند. محصولاتی که ارزش زیادی دارند، سودآوری را افزایش می‌دهند در حالی که محصولاتی که دارای حجم زیادی هستند باعث برآورده شدن نیازهای مربوط به انرژی در سطح ملی می‌شود، ضمن اینکه تولید برق هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و باعث کاهش گازهای آلاینده می‌شود.
در حال حاضر در هر پالایشگاهی، تعداد بسیار زیادی محصولات شیمیایی تولید می‌شوند، اما نهایتا این بازار داخلی یک کشور است که تعیین می‌کند کدام محصولات باید تولید شوند. تولید محصولات شیمیایی یک از مهم ترین بخش‌های اقتصادی یک مجتمع بیوپالایشگاهی است (چرا که انعطاف‌پذیری لازم برای تولید به‌موقع نیازهای بازار را دارد). از آنجایی که ترکیب مواد اولیه در کارخانه باعث استخراج آسان مواد شیمیایی اولیه می‌شود، پروسه تولید این محصولات با پروسه تولید آنها از نفت کاملا متفاوت است. در نتیجه، یک صنعت تولید محصولات بیوشیمیایی در مقایسه با صنعت پتروشیمی، بر اساس انتخاب‌های مختلف از پلت فورم‌ها ساخته می‌شود.
دوستداران واقعی محیط زیست
تاثیر محصولات بیوپایه بر روی انتشار گازهای گلخانه‌ای بستگی به نوع خوراک مورد استفاده، نحوه استفاده از زمین‌های زراعی و کارایی حاصل از ترکیب این دو عامل است. ارزیابی میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای حاصل از این گونه محصولات با استفاده از یک مدل کامل دوره‌های زندگی بستگی به این موضوع دارد که آیا تغییر نحوه استفاده از زمین را در تحلیل خود بگنجانیم یا خیر؟
تغییر نحوه استفاده از زمین‌های زراعی بر توازن گازهای گلخانه‌ای از طریق تبدیل اکوسیستم‌های اولیه تاثیر می‌گذارد که نتیجه آن تولید کربن است. این متغیر کلیدی در تعیین دوره‌های زندگی واقعی گازهای آلاینده به تازگی کشف شده است و به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود.[1]
تغییر مستقیم نحوه استفاده از زمین (DLUC)[2] در صورتی اتفاق می‌افتد که تولید خوراک مورد استفاده در مجتمع‌های بیوپالایشگاهی (مانند دانه سویا که برای تولید بیودیزل استفاده می‌شود) جایگزین نحوه اولیه استفاده از زمین می‌شود (مثلا جنگل)، و از این طریق باعث تغییر میزان کربن ذخیره شده در زمین مورد نظر می‌شود. این تاثیر تاکنون در مقالات متعدد و به دقت مورد مطالعه قرار گرفته است اما ارزش‌های قراردادی همواره ممکن است از ارزش‌های واقعی متفاوت باشند. علاوه بر این، این نتیجه بستگی به انتخاب دوره زمانی نیز دارد.
البته بسیاری از کارشناسان و صاحبنظران در این مورد اتفاق نظر دارند که تولید خوراک لازم برای تولید بیوماس باعث کاهش مساحت جنگل‌ها شده است و این نوعی از تغییر مستقیم نحوه استفاده از زمین است. نکته مهم این است که اگر ما به دنبال این هستیم که از بیوماس به عنوان یک منبع پایدار انرژی برای آینده استفاده کنیم، این اتفاق نباید رخ دهد.
نوع دوم تغییر در نحوه استفاده از زمین مدت‌هاست که مورد غفلت واقع شده است، دلیل اصلی این سهل انگاری عدم دقت در تشخیص کیفیت و کمیت این نوع تغییر است. این نوع تغییرات نیز باید متوازن باشند تا توازن انتشار گازهای گلخانه‌ای نیز حفظ شود.
تغییر غیرمستقیم در کاربری زمین (ILUC)[3] نیز زمانی اتفاق می‌افتد که فشار بر روی بخش کشاورزی- به دلیل جایگزین شدن نحوه استفاده قبلی با تولید خوراک مورد نیاز برای تولید بیوماس- باعث تغییر کاربری زمین‌های زراعی در سایر مناطق نیز بشود. جایگزینی کاربری فعلی زمین زراعی برای تولید بیوسوخت‌ها یا سایر محصولات بیو پایه میتواند باعث تغییرات کاربری زمین در سایر نقاط شود. در کل چهار نوع تغییر غیرمستقیم در کاربری زمین وجود دارد:
1. فضایی
2. موقتی
3. تغییر کاربری
4. تغییر فعالیت تولیدی
که هر کدام از این موارد به نوبه خود با مکانیسم‌های متفاوت باعث می‌شوند که تولید بیوماس در نحوه فعالیت زمین زراعی تغییراتی را ایجاد نماید.
ریسک‌های مربوط به کیفیت
مهم‌تر از همه این موارد، کلیت دستورالعمل‌هایی که بیوپالایشگاه‌ها بر اساس آنها کار می‌کنند، در حال حاضر توسط مردم پذیرفته نشده است و موضع اکثر ان. جی. او ها نیز در این مورد مبهم است. علاوه بر این، برخی گزاره‌ها مانند اینکه بیوپالایشگاه‌ها تنوع اقلیمی را تهدید می‌کنند، به دلیل حضور شرکت‌های بزرگ چندملیتی به جوامع روستایی آسیب وارد می‌کنند، شرایط نیروی کار را در جهت منفی تحت تاثیر قرار می‌دهند، از آب بیش از اندازه لازم استفاده می‌کنند یا بر عرضه مواد غذایی خوراکی تاثیر منفی می‌گذارند، نگرانی در این مورد را تشدید می‌کنند.همه این عوامل نشان دهنده ریسک کیفیت و ریسک تجاری برای شرکت‌هایی است که می‌خواهد در صنعت بیوپالایشگاهی سرمایه‌گذاری کنند.
قطع قانونی درختان
نااطمینانی‌های بسیار زیادی در مورد انتشار آلاینده‌ها در اثر قطع درختان وجود دارد، یک تحقیق جامع در این مورد نشان داده است که به ازای قطع هر یک درخت معادل 8 گیگا تن یا 8.096 تن دی‌اکسید کربن تولید می‌شود. این رقم تقریبا 18 درصد از کل انتشار کربن در سال 2004 است. عوامل اصلی قطع درختان جنگلی تقاضا برای زمین کشاورزی و بیوماسی بوده است که برای گرمایش و پخت و پز خانوارهای استفاده می‌شده است. اگر به جای سوخت‌های فسیلی از بیو سوخت‌ها استفاده شود، میزان تولید آلاینده‌ها کاهش می‌یابد، البته مشروط به اینکه منبعی پایدار برای تولید بیوماس وجود داشته باشد.
در مقیاس جهانی، افزایش تقاضا برای زمین‌های زراعی به منظور تولید مواد خوراکی و خوراک‌های سوختی (200 تا 500 میلیون هکتار تا سال 2020) ادامه خواهد یافت و همین موضوع باعث می‌شود که نسبت بزرگتری از تغییر کاربری زمین‌های زراعی به منظور تولید بیوماس مورد استفاده قرار گیرد. پیش‌بینی می‌شود که تقاضا برای زمین‌های زراعی برای تولید بیوماس بین 56 و 166 میلیون هکتار باشد.
اگرچه در حال حاضر تولید بیوماس تنها 1 درصد از زمین‌های زراعی را به خود اختصاص داده است اما تاثیرات نهایی آن ممکن است خیلی فراتر باشد، به ویژه در مناطق مشخص پر ریسک مانند مناطقی که انتشار کربن بسیار زیاد و بالاتر از حد استاندارد است. همچنین این موضوع ممکن است باعث از دست رفتن مناطق محافظت شده نیز بشود.
[1] Searchinger, T., et al., Use of U.S. Croplands for Biofuels Increases Greenhouse Gases Through Emissions from Land-Use Change. Science, 2008. 319(5867): p. 1238-1240.
[2] Direct land-use change
[3] Indirect land-use change