پسماند شهری و تولید گاز متان، راهکاری پایدار برای اقتصاد سبز ایران

فرهنگ اقتصاد _ پسماند شهری یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی و اقتصادی شهرهای بزرگ ایران است. در حالی که رویکرد سنتی جمع‌آوری و دفن پسماند هزینه‌بر، غیربهینه و آلاینده است، استفاده از فناوری‌های تبدیل پسماند آلی به گاز متان (Biogas) می‌تواند علاوه بر کاهش آلودگی، به تولید انرژی تجدیدپذیر و اشتغال پایدار منجر شود.

این مقاله با تمرکز بر داده های شهرهای تهران و قم، به بررسی ظرفیت تولید متان از زباله‌های آلی، مزایای اقتصادی نسبت به دفن سنتی، اثرات زیست‌محیطی، و مدل پیشنهادی ترکیب این رویکرد با «بورس پسماند شهری» می‌پردازد. پسماند شهری، اگر به‌درستی مدیریت شود، می‌تواند یکی از ستون‌های اصلی اقتصاد سبز ایران باشد. تبدیل پسماند آلی به گاز متان، ضمن کاهش هزینه‌های دفن، انتشار آلاینده‌ها و آسیب به سلامت عمومی، به تولید انرژی تجدیدپذیر، اشتغال سبز و درآمد پایدار شهری منجر می‌شود. این کار اگر به درستی اقدام شود، پیامد های مثبتی برای کارگران شهرداری (جمع‌آوری سنتی) و راه‌حل اشتغال و‌از جمله موارد زیر دارد: ۱)کاهش نیروی کار جمع‌آوری خیابانی در فرم سنتی؛ اما افزایش مشاغل رسمی در تفکیک، حمل تخصصی، مدیریت بورس پسماند، کارخانجات بازیافت و مراکز کمپوست. ۲) جمع‌آورندگان غیررسمی باید تبدیل به تعاونی‌و‌ یا شرکت خصوصی شوند و با برنامه بیمه و تسهیلات جذب گردند. این رویکرد درآمد، امنیت اجتماعی و درآمد بالاتر را فراهم می‌کند. مطالعات UNEP نشان می‌دهد مدل‌های waste-to-wealth می‌توانند «شغل‌های سبز» و پایدار ایجاد کنند. تهران به‌عنوان نمونه اقتصادی و قم به‌عنوان الگوی فرهنگی، می‌توانند پیش‌قراول اجرای این تحول در سطح ملی باشند. در مدیریت نوین پسماند، یکی از اهداف اصلی، تبدیل زباله به انرژی (Waste to Energy) است؛ به‌گونه‌ای که از مواد دورریختنی، انرژی حرارتی یا سوخت جایگزین تولید شود. دو روش اصلی در این زمینه، تولید RDF یا (Refuse Derived Fuel) تولید متان از هاضم‌های بی‌هوازی (بیوگاز) است. هر دو فناوری در مسیر کاهش دفن زباله، کاهش گازهای گلخانه‌ای و تأمین انرژی نقش مؤثری دارند.بیوگاز گازی است که عمدتاً از متان (۵۵ تا ۶۵ درصد) و دی‌اکسیدکربن تشکیل شده و از تجزیه مواد آلی مانند پسماند غذایی، فاضلاب، یا کود دامی در محیط بی‌هوازی به‌وسیله میکروارگانیسم‌ها تولید می‌شود. محصول نهایی در این روش گازی است که قابلیت استفاده برای تولید برق، حرارت یا تزریق به شبکه گاز طبیعی را دارد. در سناریوی تبدیل پسماند آلی شهری از طریق فرایند هضم بی هوازی، موجب بازیافت، تولید کامپوست، سوخت حاصل از زباله یا سوخت مشتق از پسماند(RDF) یا (Refuse Derived Fuel) می شود. در واقع RDF نوعی سوخت جایگزین است که از پسماندهای شهری، صنعتی یا تجاری غیرقابل بازیافت تولید می‌شود. در این فرایند، زباله‌ها پس از جداسازی مواد قابل بازیافت (مثل فلزات و شیشه)، خشک، خرد و فشرده می‌شوند تا ماده‌ای با ارزش حرارتی بالا به‌دست آید که می‌تواند در صنایع مختلف به‌ویژه سیمان، نیروگاه‌ها و صنایع سنگین به‌جای سوخت فسیلی استفاده شود. اگر ۲۰–۳۰٪ جریان قابل‌فروش را هدف بگیریم، درآمد ناشی از فروش مواد بازیافتی و انرژی می‌تواند هزاران میلیارد تومان در سال برای شهرها درآمد ایجاد کند (میزان دقیق وابسته به نرخ بازیافت، کیفیت تفکیک، قیمت مواد و نرخ تبدیل).علاوه بر این تاثیر بر «مبلمان شهری و منظر شهری» نیز باید در نظر گرفت، زیرا با تفکیک مبدا و شبکه تحویل منطقه‌ای، نیاز به سطل‌های بزرگ پراکنده و وانت‌های کوچک خیابانی کاهش می‌یابد و به‌جای آن، ایستگاه‌های پیشرفته تفکیک محله‌ای بصورت مراکز کوچک، جایگزین می شود. همچنین نصب سطل‌های هوشمند با فشرده‌سازی (Smart bins) و پنل اطلاعاتی، موجب کاهش اشغال پیاده‌روها و از بین رفتن بوی نامطبوع در سطح شهری خواهد شد. کاهش فعالیت دست‌فروش‌ها و کارتن‌خوارها در خیابان‌ها و تمیز شدن منظر شهری از این بابت بسار با اهمیت است. ایجاد فضای بهتر شهری برای مبلمان شهری (نشیمن، فضای سبز، مسیر دوچرخه) به‌دلیل کاهش پشته‌های زباله و ماشین‌های جمع‌آوری‌و همچنین هزینه تعمیر و نگهداری مبلمان شهری از محل آلودگی کاهش می‌یابد (بو، لکّگی، آسیب‌دیدگی از تردد ماشین‌ها).

در تهران، مدیریت پسماند عمدتاً زیر نظر “سازمان مدیریت پسماند شهرداری تهران” انجام می‌شود. سیستم فعلی مبتنی بر جمع‌آوری سنتی با کامیون‌ها و تفکیک پس از جمع‌آوری در مراکز مکانیزه (نظیر آرادکوه) است.‌این سیستم هزینه‌بر است، زیرا حمل‌ونقل گسترده، دفن بخش زیادی از زباله، و تلفات قابل بازیافت را در پی دارد. با این حال، ظرفیت اجرای مدل‌های پیشرفته مانند تبدیل پسماند به انرژی (Waste-to-Energy) و تصفیه بیوگاز در تهران به‌دلیل حجم زیاد مواد اولیه، بسیار بالاست.‌ در قم، ساختار جمع‌آوری ساده‌تر ولی منسجم‌تر است. چند سالی است که شهرداری قم واحدهای کمپوست‌سازی فعال راه‌اندازی کرده و بخشی از زباله آلی (حدود ۱۵٪) به کود آلی تبدیل می‌شود.

هرچند قم هنوز از فناوری‌های پیچیده‌تر مانند هضم بی‌هوازی یا تولید RDF استفاده نکرده، اما در تفکیک اولیه و پردازش پسماند آلی، پیشروتر از بسیاری از شهرهای هم‌مقیاس ایران عمل کرده است.

بر اساس آمار موجود، ایران روزانه بیش از ۵۸ هزار تُن پسماند شهری تولید می‌کند که سهم تهران به‌تنهایی بین ۷٬۰۰۰ تا ۹٬۰۰۰ تُن در روز و سهم قم حدود ۸۰۰ تُن در روز است. حدود ۶۰ تا ۷۰ درصد این پسماندها را مواد آلی و زیست‌تجزیه‌پذیر تشکیل می‌دهند که قابلیت بالایی برای تولید گاز متان و انرژی زیستی دارند. روش فعلی مدیریت پسماند در بیشتر شهرها مبتنی بر جمع‌آوری کارگری، حمل سنتی و دفن در مراکز مانند آرادکوه است. این مدل نه‌تنها هزینه مالی سنگینی بر بودجه شهرداری تحمیل می‌کند (در تهران سالانه بیش از ۱۲ هزار میلیارد تومان)، بلکه باعث تولید گاز متان کنترل‌نشده و شیرابه‌های سمی می‌شود. در مقابل، فناوری «تبدیل پسماند به انرژی» (Waste to Energy) به‌ویژه از طریق هاضم‌های بی‌هوازی (Anaerobic Digesters) می‌تواند پسماند آلی را به متان، کود آلی و برق تجدیدپذیر تبدیل کند. تولید گاز متان از پسماند، در سیستم‌های هضم بی‌هوازی، زباله‌های آلی (مانند باقی‌مانده مواد غذایی، میوه و سبزیجات، و لجن فاضلاب) در مخازن بسته بدون حضور اکسیژن تجزیه می‌شوند.حاصل این واکنش، مخلوطی از گاز متان (CH₄) و دی‌اکسیدکربن (CO₂) است که معمولاً حدود ۵۵ تا ۶۵ درصد آن متان خالص است. متان تولیدی می‌تواند به عنوان سوخت زیستی (Biogas) استفاده شود و جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی باشد. این تبدیل طی فرآیندی شامل چهار مرحله اصلی صورت می پذیرد: ۱) هیدرولیز» یا Hydrolysis به معنی تجزیهٔ یک ماده با کمک آب است. در هیدرولیز، مولکول آب (H₂O) وارد واکنش می‌شود و باعث شکستن پیوندهای شیمیایی در یک ترکیب بزرگ‌تر می‌شود یعنی شکستن مواد پیچیده مانند سلولز و پروتئین. در فرایند تولید گاز متان از پسماند شهری، مرحله اول هیدرولیز است؛ یعنی مولکول‌های بزرگ آلی مثل سلولز، چربی و پروتئین در اثر آنزیم‌ها و آب به مولکول‌های کوچکتر و قابل‌تجزیه‌تر تبدیل می‌شوند. این مواد سپس با انجام مراحل بعد (اسیدوژنز، استوژنز، و متانوژنز) به گاز متان و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شوند ۲) اسیدوژنز(Acidogenesis)، یعنی، تبدیل ترکیبات آلی ساده (که در مرحله‌ی هیدرولیز از مواد پیچیده، آزاد شده‌اند) به اسیدهای آلی، الکل‌ها، هیدروژن (H₂) و دی‌اکسید کربن (CO₂) توسط باکتری‌های بی‌هوازی. «اَسیدوژنز» یکی از مراحل کلیدی در فرایند تجزیه بی‌هوازی مواد آلی است، یعنی مرحله‌ای که بعد از هیدرولیز و قبل از استوژنز (acetogenesis) و متانوژنز (methanogenesis) رخ می‌دهد. در تصفیه فاضلاب و پسماند شهری، کیفیت اسیدوژنز تعیین‌کننده‌ی سرعت و بازدهی کل فرایند است. ۳) استات‌ژنز، یا Acetogenesis سومین مرحله از فرایند تجزیه بی‌هوازی (Anaerobic Digestion) است، که بعد از اسیدوژنز و قبل از متانوژنز انجام می‌شود.

یعنی تبدیل اسیدها به استات و هیدروژن. بدون استات‌ژنز،، متانوژن‌ها (تولیدکنندگان متان) نمی‌توانند رشد کنند، چون خوراک اصلی‌شان استات است. ۷۰٪ از متان بیوگاز معمولاً از همین استات تولید می‌شود. ۴) متانوژنز(Methanogenesis)، یعنی تولید گاز متان توسط باکتری‌های متانوژن، بدون نیاز به اکسیژن. گاز متان حاصل، پس از تصفیه می‌تواند برای تولید برق، گرمایش شهری، یا تزریق به شبکه گاز شهری مورد استفاده قرار گیرد.

ظرفیت بالقوه در تهران و قم: در تهران، اگر تنها ۵۰ درصد از پسماند آلی (حدود ۳٬۰۰۰ تُن در روز) وارد سیستم هضم بی‌هوازی شود، میزان تولید متان سالانه به حدود ۴۵ میلیون مترمکعب می‌رسد که معادل تأمین گاز طبیعی برای ۸۰ هزار خانوار در سال است. در قم نیز با پردازش حدود ۳۵۰ تُن پسماند آلی در روز، امکان تولید ۵ میلیون مترمکعب متان در سال وجود دارد. در قم، به دلیل مقیاس کوچکتر و فرهنگ دینی منسجم، اجرای پایلوت فرهنگی بسیار سریع‌تر خواهد بود، در حالی که تهران موتور اقتصادی و فناوری این تحول است. به این ترتیب، دو شهر تهران و قم در مجموع می‌توانند حدود ۵۰ میلیون مترمکعب گاز متان در سال تولید کنند که از نظر انرژی معادل ۳۵ هزار تن سوخت فسیلی است.

مقایسه اقتصادی روش نوین با روش  جمع‌آوری سنتی پسماند شهری:  الف) هزینه فعلی سیستم سنتی: در مدل فعلی، شهرداری تهران سالانه حدود ۱۲٬۰۰۰ میلیارد تومان برای جمع‌آوری، حمل و دفن پسماند هزینه می‌کند، بدون اینکه درآمدی از این فرآیند حاصل شود.در قم نیز این عدد حدود ۹۰۰ میلیارد تومان است. ب) در مدل تولید متان، سرمایه‌گذاری اولیه برای احداث هاضم‌های بی‌هوازی حدود ۳٬۵۰۰ میلیارد تومان برای تهران و ۲۵۰ میلیارد تومان برای قم برآورد می‌شود. اما در مقابل، از محل فروش متان، کود آلی و کاهش هزینه دفن، درآمد خالص سالانه در تهران می‌تواند بیش از ۲٬۵۰۰ میلیارد تومان و در قم حدود ۲۵۰ میلیارد تومان باشد. به این ترتیب، دوره بازگشت سرمایه بین ۲ تا ۳ سال است و پس از آن پروژه سودآور می‌شود.

مزایای زیست‌محیطی و شهری، تبدیل پسماند به گاز متان از طریق سیستم تجزیه مواد آلی بی هوازی: ۱) کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای‌،دفن پسماند، یکی از بزرگ‌ترین منابع انتشار متان (CH₄) در ایران است. تبدیل کنترل‌شده آن در هاضم‌ها باعث کاهش ۷۰ تا ۸۰ درصدی انتشار متان آزاد می‌شود. ۲) جلوگیری از آلودگی آب و خاک: با حذف دفن سنتی، شیرابه‌های آلوده‌کننده سفره‌های زیرزمینی از بین می‌روند.۳)کاهش آلودگی هوا و بوی نامطبوع:‌ فرآیند کنترل‌شده هضم بی‌هوازی، برخلاف آرادکوه، بدون انتشار بوی زننده و ذرات معلق انجام می‌شود. ۴ً) تولید کود آلی (Digestate)، پس‌مانده فرایند هضم بی‌هوازی قابل استفاده در کشاورزی است و می‌تواند جایگزین بخشی از کودهای شیمیایی شود. ۵) افزایش بهداشت عمومی و زیبایی شهری: با حذف زباله‌گردی، کاهش تردد کامیون‌های حمل زباله و پاکیزگی محیط، سیمای شهری بهبود می‌یابد.

هم‌افزایی با بورس پسماند شهری: ایجاد بورس پسماند شهری، باعث می‌شود مواد آلی تفکیک‌شده مستقیماً به نیروگاه‌های بیوگاز و شرکت‌های بازیافت عرضه شود.

این ارتباط، چرخه‌ی «اقتصاد چرخشی» را کامل می‌کند؛ یعنی زباله در مبدأ تفکیک، در بورس قیمت‌گذاری و در مقصد به انرژی تبدیل می‌شود. منظور از بورس پسماند شهری، بازاری سازمان‌یافته برای داد و ستد پسماندها است، به‌ویژه پسماندهایی که قابلیت بازیافت یا تبدیل به انرژی دارند. این بازار ممکن است شامل موارد زیر باشد: ۱) پسماند خشک (کاغذ، پلاستیک، فلزات، شیشه و غیره) که قابل بازیافت‌اند؛ ۲)پسماند آلی که می‌توان آن را به کود یا بیوگاز تبدیل کرد؛ ۳) پسماند ویژه (پزشکی، صنعتی، الکترونیکی) که نیاز به فرآوری خاص دارد؛ ۴) انرژی یا مواد با ارزش استخراج‌شده از پسماند (کربن، بیوگاز، کود آلی، متان، سوخت‌های پسماندی). در بورس پسماند، عرضه‌کنندگان (مثلاً شهرداری‌ها، شرکت‌های جمع‌آوری، مراکز تفکیک، تولیدکنندگان پسماند) و خریداران (کارخانجات بازیافت، نیروگاه‌های زباله‌سوز یا تبدیل به انرژی، کشاورزان برای کود) به صورت شفاف قیمت، کیفیت، زمان تحویل، حجم و شرایط معامله را تعیین می‌کنند.

البته اجرای این کار مهم چالش‌ها و الزامات اجرایی متعددی بهمراه دارد از جمله : ۱) نیاز به هماهنگی نهادی میان وزارت کشور، شهرداری‌ها، سازمان محیط زیست و وزارت نیرو. ۲) نبود زیرساخت قانونی شفاف برای عرضه انرژی زیستی در بورس کالا. ۳) ضعف در تفکیک از مبدأ که باعث کاهش خلوص زباله‌های آلی می‌شود. ۴) مقاومت پیمانکاران سنتی جمع‌آوری زباله که منافعشان در وضعیت فعلی است. ۵) لزوم آموزش و فرهنگ‌سازی عمومی برای مشارکت مردمی در تفکیک. پسماند شهری، اگر به‌درستی مدیریت شود، می‌تواند یکی از ستون‌های اصلی اقتصاد سبز ایران باشد. تبدیل پسماند آلی به گاز متان، ضمن کاهش هزینه‌های دفن، انتشار آلاینده‌ها و آسیب به سلامت عمومی، به تولید انرژی تجدیدپذیر، اشتغال سبز و درآمد پایدار شهری منجر می‌شود. تهران به‌عنوان نمونه اقتصادی و قم به‌عنوان الگوی فرهنگی، می‌توانند پیش‌قراول اجرای این تحول در سطح ملی باشند.

🔹 منابع

۱.سازمان مدیریت پسماند شهرداری تهران (۱۴۰۳) – گزارش عملکرد سالانه مدیریت پسماند.

۲.مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی (۱۴۰۲) – مطالعه تطبیقی مدل‌های Waste-to-Energy در ایران.

۳.وزارت کشور، دفتر خدمات شهری (۱۴۰۱) – سند ملی اقتصاد چرخشی و مدیریت پسماند.

۴.«تحلیل اقتصادی پسماند شهری تهران»، پژوهشگاه صنعت نفت، ۱۴۰۲.

🌍 منابع انگلیسی

۱.UNEP (2024) – Global Waste Management Outlook 2024.

۲.ScienceDirect (2024) – Economic and waste flow analysis of available scenarios to minimize environmental impact in Tehran.

۳.ResearchGate (2019) – Municipal Solid Waste Characterization, Tehran-Iran.

۴.PMC (2023) – Life cycle assessment of Tehran municipal solid waste management system.

۵.European Biogas Association (2023) – Biogas production and policy framework in developing countries.