مهدخت
متین پژوهشگر انرژی مرکز پژوهش‌های مجلس
علی
یاراحمدی مسئول پژوهش‌های اتحادیه اوپکس
نهشته‌های آلی موجود در زمین در طی میلیون‌ها سال رسوب‌گذاری،
مهاجرت و در نهایت تجمع در ساختار‌های زمین شناسی مناسب مخازن هیدروکربوری فعلی
زمین را تشکیل داده اند. پس از شکل‌گیری مخازن هیدروکربوری، با گذر زمان و ادامه
رسوب‌گذاری، نیروی وزن لایه های رسوبی بالایی و حرارت دریافتی از زمین سبب شده که
فازهای مختلف سیالات این مخازن در فشار و دمای بالایی با یکدیگر در تعادل قرار
گیرند. با تولید از مخازن نفتی، این سیالات دچار کاهش فشار و دمای ناگهانی شده،
تعادل بین بخش های مایع و گاز آنها به هم خورده و هیدروکربن های گازی موجود در نفت‌خام
که در طی میلیون ها سال و در فشار و دمای بسیار بالا در نفت به صورت محلول باقی
مانده‌اند، از نفت خارج می‌شوند. میزان انحلال گازهای محلول در نفت، بسته به نوع
نفت و شرایط فشار و دمای اولیه آن می‌تواند از صفر تا 100 مترمکعب گاز در یک بشکه
نفت‌خام متغیر باشد. پس از کشف میادین نفتی و شروع استخراج از آنها به ویژه در قرن
گذشته، به دلایل مختلفی از جمله قیمت نسبی بالای نفت، قیمت پایین‌تر گاز، سودآوری بیشتر توسعه میادین نفتی در قیاس با جمع‌آوری گازهای همراه تولیدی و در نتیجه آن رقابت برای
افزایش تولید نفت و همچنین نبود قوانین الزام‌آور و ملاحظات زیست محیطی، اقدامات
جدی در بسیاری از کشورهای تولید کننده نفت برای جمع‌آوری و استفاده از گازهای
تولیدی همراه نفت صورت نگرفته و در نتیجه به سمت مشعل برای سوزانده شدن هدایت شده‌اند.
میزان مشعل سوزی (فلرینگ) این گازها در جهان تنها در سال 2021 میلادی حدود 7/152
میلیارد مترمکعب برآورد شده است. با افزایش نیاز به انرژی و بالا رفتن قیمت گاز،
سوزاندن حجم عظیم گاز مشعل، کشورهای با حجم مشعل سوزی بالا را علاوه بر تبعات
بالای زیست محیطی، متوجه پیامدهای اقتصادی آن نیز کرده، به نحوی که در سال های
اخیر بسیاری از کشورهای دنیا با وضع قوانین مختلف و دیگر اقدامات سعی بر کاهش مشعل
سوزی نموده اند.
تعریف
فلرینگ
گازهای مشعل، یکی از فراورده ها یا محصولات جانبی در
صنعت نفت و گاز و صنایع وابسته است که به طور عمده در بخش های بالادستی نفت و گاز
در قالب گازهای همراه تولید نفت و همچنین در بخش های پایین دستی نفت و گاز(
پالایشگاه و پتروشیمی) هنگام فراورش، تولید می شوند. گازهای مشعل که عمده ترکیب آن
ها متان با هفتاد تا نود درصد است، در بخش های مختلف صنعت نفت و گاز، به دلایلی از
جمله؛ الزامات و ملاحظات ایمنی و فنی، نبود قوانین الزام آور، محدودیت های اقتصادی
و قیمت پایین گاز در مقایسه با نفت و در نهایت نبود تاسیسات و زیرساخت های لازم
برای جمع‌آوری و ساماندهی، امکان جمع‌آوری آنها وجود نداشته و در
نتیجه سوزانده می شوند. سوزاندن گازهای مشعل (یا فلرینگ) عبارت است از سوزاندن
کنترل شــده گاز تولید شده که به دلایل فنی یــا اقتصادی نمی‌توان
آن را برای فروش یا فرآورش اســتفاده کرد.
اگرچه بیشترین بخش
تشکیل دهنده گازهای مشعل سوزانده شده، گازهای همراه حین تولید نفت‌خام است، اما
فلرینگ در فرآیندهای مختلفی در صنعت نفت و گاز رخ می‌دهد. فرآیندهای فلرینگ را
میتوان به سه گروه اضطراری، فرآیندی و تولیدی طبقه بندی کرد . فلرینگ اضطراری می‌تواند در هنگام آتش‌سوزی، شکستن
شیرها یا خرابی کمپرســور رخ دهد؛ بنابراین در مدت زمان کوتاهی حجم زیادی از گاز
با ســرعت بالا می‌ســوزد. فلرینگ فرآیندی معمولا با ســرعت کمتری همراه اســت
مثلا طی فرآیندهای پتروشیمی، برخی از گازهای زائد از جریان تولید خارج شــده و سپس
سوزانده می شوند.
حجم گاز سوزانده شده در چنین فرآیندهایی می‌تواند در طول عملکرد عادی و خرابی
کارخانه به ترتیب از چند مترمکعب در ســاعت تا هزاران مترمکعب در ساعت متفاوت
باشد. فلرینگ تولیدی در فرایند های مختلف در صنایع بالادستی نفت و گاز از جمله
اکتشاف و بهره‌برداری وجود دارد. این گروه از فلرینگ که معمولا در حجم های بالاتر
(خصوصا در کشور ما) نسبت به دو گروه قبلی رخ می‌دهد، می تواند به صورت مقطعی،
(مثلا حین فرآیند حفاری، اکتشاف یا تعیین پتانسیل تولید نفت و گاز چاه) و یا به
صورت پیوسته در واحد های بهره برداری وجود داشته باشد. مهم ترین و عمده ترین بخش
از گازهای مشعل سوزانده شده ناشی از همین بخش است. در کشور ما و بسیاری از کشورهای
دنیا بیش از 80 درصد (حدود 83 درصد)
حجم فلرینگ در صنایع نفت و گاز مربوط به تولید نفت و مابقی آن ناشی از تولید گاز
طبیعی است.
وضعیت
سوزاندن گازهای مشعل در جهان
روند
نسبتا صعودی قیمت نفت، قیمت پایین‌تر گاز و
در نتیجه آن رقابت برای افزایش تولید نفت، در کنار نبود قوانین الزام‌آور جهت کاهش
میزان فلرینگ، ملاحظات محیط زسیتی و بسیاری دلایل دیگر باعث حجم بالای گاز سوزی
(فلرینگ) در جهان بوده است به طوری که میزان آن در سال 2021 به بیش از
7/152 میلیارد مترمکعب رسیده است. برای درک بزرگی این حجم گاز سوزانده شده میتوان
اشاره کرد که این حجم فلرینگ در جهان تقریبا برابر 37
درصد از مصرف گاز اتحادیه اروپا در سال گذشته بوده است. سوزاندن این حجم عظیم گاز
علاوه بر اتلاف حجم قابل توجهی انرژی، با انتشار میلیون‌ها تن گاز کربن دی اکسید
موجب آسیب گسترده محیط زیستی کره زمین و تغییرات نامطلوب آب و هوایی (گرمایش زمین)
می‌شود. تنها در سال 2021 میلادی، سوزاندن این حجم عظیم گازهای مشعل موجب انتقال
حدود 4/7 اگزاژول گرما و انتشار حدود 400 میلیون تن گاز کربن دی اکسید به اتمسفر
کره زمین شده است. این رقم معادل حدود 05/1 درصد مصرف انرژی و 2/1 درصد از انتشار
گاز کربن دی اکسید کل دنیا از همه منابع آن می باشد. طی سالهای اخیر ده کشور روسیه، عراق،
ایران، آمریکا، الجزایر، ونزوئلا، نیجریه، لیبی، مکزیک و چین بیشترین حجم فلرینگ
در دنیا را داشته‌اند. در سال 2021 میلادی, کشورهای روسیه، ایران و عراق به ترتیب
با سوزاندن بیش از4/26 ،44/18و 77/17 میلیارد مترمکعب گاز، بیشترین حجم فلرینگ
دنیا را داشته اند.
توزیع فلرینگ در دنیا
میزان فلرینگ و
همچنین میزان تولید نفت در 10 کشور دنیا با بالاترین میزان فلرینگ در طی 10 سال
گذشته نشان از این دارد که حجم فلرینگ
هر کشور متاثر از میزان تولید نفت آن است، اما باید توجه داشت عوامل دیگری همچون
نوع نفت تولیدی، درجه فراریت نفت، میزان نسبت گاز محلول در نفت و گستردگی شبکه جمع‌آوری
گازهای مشعل هر کشور نیز بر میزان
فلرینگ مؤثرند. بیشترین حجم گازهای مشعل سوزانده شده در کشورهای دنیا طی ده سال اخیر تا 2021 متعلق به
روسیه با
بیش از 25 میلیارد متر مکعب و بیشترین میزان تولید نفت 10 کشور اول
دنیا در سوزاندن گاز مشعل متعلق به امریکا با حجم دوازده میلیون بشکه در روز در
همین بازه زمانی می باشد .
ضرورت
بهداشتی و زیست محیطی جمع آوری و ساماندهی گازهای مشعل
سوزاندن
گازهای مشعل(فلرینگ) یکی از چالش های مهم در حوزه محیط زیست نیز میباشد که امروزه جهان با آن روبروست. این میزان فلرینگ در
دنیا در سال 2021 میلادی، حدود 4/7 اگزاژول گرما و حدود 400 میلیون تن گاز دی
اکسید کربن (CO2) وارد اتمسفر کرده که این مقادیر به ترتیب
معادل 05/1 درصد از کل گرما و 2/1 درصد از کل دی اکسید کربن ورودی به اتمسفر زمین
است. به طور کلی فلرینگ با پیامدهایی نظیر گرمایش هوای زمین و ورود گازهای مضر و
مخرب لایه ازن، بر زندگی همه مردم جهان اثر گذاشته و به صورت خاص زندگی مردم محلی
(در نواحی نزدیک به مشعل ها) را از منظر سلامتی، بهداشت و محیط زیست دچار آسیب
نموده است. در ادامه به برخی از این پیامدها اشاره شده است:
انتشار صوت و گرما در نزدیکی مشعل : یکی از مشکلاتی که بر کیفیت زندگی
مردم محلی تاثیر گذار است، مسئله انتشار گرما و صوت ناشی از سوزاندن گازهای مشعل
در این نواحی است. البته این موضوع در ایعاد کلان نیز همان طور که اشاره شد با
تجمیع میزان گرمای انتشار یافته به اتمسفر توسط مشعل ها در گرمایش جهانی و تغییر
زیست بوم ها نیز تاثیر سوء دارد. میزان انتشار گرما اطراف مشعل بر حسب فاصله ده
متری 66/5 کیلووات بر متر مربع با 3/86 دسی بل میزان انتشار صداست که همین ارقام
در فاصله صدمتری به ترتیب به 42/5 و 68/83 کاهش می یابد . این ارقام که بر اساس
میانگین داده های جهانی و همچنین شبیه سازی کامپیوتری بدست آمده، به وضوح تاثیر
وجود مشعل در کاهش کیفیت زندگی مردم محلی را از حیث آلودگی صوتی و گرمایی نشان می‌دهد.
در کشور ما در مناطق شهری نظیر آبادان که تاسیسات پالایشگاه و پتروشیمی در نزدیکی
بافت شهری و منازل مسکونی مردم واقع شده، این موضوع بر زندگی مردم تاثیر مستقیم
دارد.
انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده ها : بررسی‌ها نشان می‌دهد که سوزاندن گازهای مشعل می‌تواند باعث
انتشار صدها نوع گاز سمی، آلاینده و گلخانه ای به اتمسفر شود. پیامدهای انتشار این
گازها در دو مقیاس جهانی و محلی قابل بررسی و ارزیابی است. در مقیاس جهانی انتشار
این گازهای با پیامدهایی ازجمله تغییرات نامطلوب اقلیمی و تخریب لایه ازن همراه
بوده، همچنین در مقیاس محلی به‌طور خاص بر سلامتی مردم اثر سوء داشته و به زیست بوم‌های محلی آسیب وارد میکند. در
دو جدول ذیل میزان غلظت آلاینده های منتشر شده از مشعل برحسب فاصله از آن و تخمینی
از مقدار کل گازهای آلاینده ورودی به اتمسفر در سال 2021 میلادی دیده می‌شود.
اثرات آلاینده‌ها بر روی سلامت انسان ها : در مطالعات پزشکی
متعددی تأثیر سوء گازهای مشعل در کشورهای درگیر این مشکل بررسی شده است. توجه به
این پژوهشها، از آن جهت حائز اهمیت است که سلامتی بخش بزرگی از جمعیت
مناطق جنوبی کشور ما، به دلیل همجواری با مناطق عملیاتی نفت و گاز، مستقیماٌ در
معرض آثار سوء آلاینده های ناشی از احتراق گاز مشعل قرار دارد. برای مثال، بررسی
ها نشان می‌دهد قرار داشتن طولانی مدت در معرض هوای آلوده به گازهای حاصل از
احتراق گاز مشعل می تواند عملکرد سیستم تنفسی افرادی که در مناطق عملیاتی بالادست
صنایع نفت و گاز مشغول به کار هستند را تحت تأثیر قرار دهد و استنشاق ذرات معلق و
اکسیدهای گوگرد موجب تشدید بیماری های مضمن تنفسی مانند آسم و برونشیت در این
افراد شود. آثار سوء آلاینده‌های ناشی از گاز مشعل بر سلامت انسان
تنها به دستگاه تنفسی محدود نمی‌شود. در یک پژوهش شاخص های آزمایشگاهی عملکرد کلیه مانند سطح اوره،
کریتینین، پتاسیم، فسفات های غیرآلی و اسید اوریک برای یک جامعه‌ی آماری 800 نفره
مطالعه شده است. بر اساس نتایج این پژوهش، افرادی که در معرض استنشاق هوای آلودهی مناطق دارای گاز مشعل بوده اند در ابتلا به
بیماری های کلیوی بسیار مستعدتر هستند. تاثیر عمده گازهای منتشر شده از سوزاندن
گازهای مشعل بر سلامتی انسان ها عبارتند از : ازن در غلظت پایین سبب تحریک چشم ها و در
غلظت های بالا به صورت خاص در کودکان و بزرگسالان سبب مشکلات تنفسی می‌شود، هیدروژن
سولفید که در غلظت های پایین موجب آسیب چشم و بینی شده و به تبع آن بی خوابی و
سردرد می‌شود، دی اکسید نیتروژن سبب آسیب به دستگاه تنفسی و ریه و تشدید
علائم آسم می‌شود. در غلظت های بالا سبب متاهموگلوبین شده که از جذب اکسیژن توسط
خون جلوگیری می کند، دی اکسید نیتروژن که سبب آسیب به دستگاه تنفسی و ریه و
تشدید علائم آسم می‌شود. در غلظت های بالا سبب متاهموگلوبین شده که از جذب اکسیژن
توسط خون جلوگیری می کند. ذرات ریز(PM)، دی اکسید سولفور، آلکان ها، آلکن ها و مواد آروماتیک هم هر یک بسیار سمی و سرطانزا
بوده، روی سیستم عصبی تاثیر گذاشته و در غلظت های کم باعث مشلات خونی، تحریک پوست
و افسردگی می‌شود.
فرسایش
خاک و آلودگی آب : طبق بررسی های انجام شده در نواحی
مجاور مشعل های گازی، آثار سوء ناشی از فلرینگ بر خاک و آب این نواحی نیز بسیار
مشهود است. مطابق این بررسی ها، برخی ویژگی های ضروری برای رشد گیاهان از جمله
ظرفیت تبادل یون، مقدار نیتروژن و میانگین مقدار مواد آلی در خاک مناطق مجاور مشعل
بسیار پایین تر از حد معمول هستند. همچنین مقدار اسیدیته خاک این مناطق که تاثیر
مستقیمی در جذب ریزمغذی ها توسط ریشه گیاهان و رشد مطلوب آنها دارد، بالاتر از
مقدار استاندارد آن است. کیفیت آب مناطق مجاور مشعل های گازی نیز از دیگر مسائل
متاثر از فلرینگ است، به نحوی که بسیاری از شاخص های تعیین کننده کیفیت آب این
نواحی چون طعم، رنگ، دما ،نمک های محلول و هدایت الکتریکی آن وضعیت نامطلوبی داشته
و از مقادیر استاندارد آن فاصله زیادی دارند.
تاثیر
روی گونه های گیاهی و جانوری : تغییرات به وجودآمده در کیفیت
خاک و آب مناطق آلوده که در قسمت قبل بیان شد تأثیر مستقیمی روی پراکندگی گونه های
گیاهی و جانوری دارد. به‌طور مثال، بر اساس تحقیقات صورت گرفته، آثار سوء گاز مشعل
بر روی فرسایش خاک حداقل تا شعاع 500 متری مشعل های گازی محسوس بوده و روی کیفیت
پوشش گیاهی اثر مستقیم دارد. به تبع آسیب به گونه های گیاهی، زیست بوم جانوری
منطقه هم در معرض تهدیدات جدی قرار می گیرد. حرارت بسیار بالای مشعل (از طریق
جریان همرفت و نیز تشعشع)، دمای ارتفاعات بالای جو را تحت تأثیر قرار داده و می‌تواند
مانعی بزرگ برای پرواز پرندگان و حرکت آنها در مسیرهای عادی مهاجرتشان باشد.
موانع و محدودیت های
جمع‌آوری و ساماندهی گازهای مشعل
توجه به تبعات خسارت
بار و اتلاف انرژی گسترده ناشی از فلرینگ (با وجود نیاز روز افزون کشورها به منابع
انرژی) موجب آن شده است که موضوع جمع‌آوری و ساماندهی گازهای مشعل در دستور کار بسیاری
از کشورهای تولید کننده نفت از جمله کشور ما قرار گیرد. اگرچه که مهم‌ترین عامل در
توفیق یا عدم توفیق این کشورها عزم و اراده جدی آنها برای انجام این کار است، با
این وجود میتوان برخی محدودیتها و موانع را در ابعاد مختلف برای این امر به (طور
خاص برای ایران) برشمرد. از جمله این موانع میتوان به محدودیت‌های اقتصادی-مالی، نهادی و
فنی-تکنولوژیکی اشاره کرد. محدودیت های اقتصادی-مالی شامل مواردی از جمله
مشکلات مربوط به تامین مالی این پروژهها، پایین
بودن قیمت برق تولیدی از این گازها و قیمت نسبی پایین‌تر
گاز اشاره می‌شود. نبود قانون جامع و کامل برای جمع‌آوری
این گازها و بوروکراسی اداری در اجرای این طرح ها از جمله موانع نهادی است. همچنین
میتوان به فرسودگی تجهیزات
موجود برای جمع‌آوری این گازها به عنوان یکی
از مهم‌ترین چالش های فنی تکنولوژیکی اشاره کرد.
نتیجه گیری
ایران یکی از کشورهای با میزان
بسیار بالایی از انتشار گازهای مشعل (فلرینگ) می باشد. قرار گرفتن ایران در اقلیم
نسبتا خشک توام با انتشار حجم قابل توجه آلاینده ها و گازهای گلخانهای موجب تشدید تبعات این معضل شده است. فلرینگ به طور کلی
با پیامدهایی نظیر تغییرات نامطلوب آب و هوایی و به طور خاص با کاهش کیفیت زندگی
مردم نواحی مجاور مشعل ها بر زندگی مردم تاثیر منفی گذاشته است. دامنه تبعات
نامطلوب این رخداد افزون بر زندگی انسانها،
تخریب پوشش گیاهی، جانوری ، فرسایش خاک و آلودگی آب ها را نیز شامل می‌شود. مشعل سوزی گسترده در ایران،
موجب انتشار سالیانه بیش از 45 میلیون تن گاز دی اکسید کربن و دیگر آلاینده های
سمی و مضر و همچنین متصاعد ساختن مقدار گرمای بسیار زیادی به اتمسفر شده است.
این امر علاوه بر پیامدهای نامطلوب محیط زیستی که در کل کشور به همراه داشته، بر
زیست بوم های محلی و سلامت مردم در نواحی مجاور مشعل ها نیز آثار مخرب فراوانی
داشته و موجب کاهش کیفیت زندگی در این نواحی شده است.
مطالعه روند مشعل سوزی در کشورهای مختلف دنیا، نشان از
نقش مهم قانون و قانونگذاری در کاهش حجم آن دارد. به طور مثال در کشور
نیجریه پس از وضع قوانین کنترل کننده مشعل سوزی در بازه زمانی از سال 1975 تا
2021، حجم مشعل سوزی بیش از 70 درصد کم شده و شدت فلرینگ نیز در این مدت به یک سوم
کاهش یافته است. در بسیاری از کشورهای دنیا، مشعل سوزی توسط قوانین و مقرراتی که
منحصرا برای این امر وضع شده کنترل می‌شود و در بسیاری دیگر از کشورها نیز، قوانین
بالادستی محیط زیستی یا مدیریت منابع انرژی این کشورها چارچوب‌هایی برای مدیریت و
ساماندهی سوزاندن گازهای مشعل دارد.