تجزیه ‌و تحلیل شاخص‌های انرژی و اثرات زیست‌محیطی تولید گرمک دیم با رویکرد ارزیابی چرخه زندگی (مطالعه موردی: ایلام)

ماشین های کشاورزی

مقاله 27، دوره 11، شماره 2 - شماره پیاپی 22، 1400، صفحه 491-504   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v11i2.82119

نویسندگان

علی کعب؛ محمد شریفی^* ؛ حامد مرادی

گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه، ارزیابی نظام تولید گرمک دیم از نظر شاخص‌های انرژی و آلاینده‌های زیست‌محیطی با رویکرد ارزیابی چرخه زندگی بود. داده‌های مورد نیاز برای این مطالعه از طریق تکمیل پرسشنامه و مصاحبه‌ی حضوری با 64 تولیدکننده‌ی محصول گرمک دیم در شهرستان ایوان غرب واقع در استان ایلام به‌دست آمد. نتایج نشان داد کل انرژی ورودی و خروجی در تولید گرمک دیم به‌ترتیب برابر با 39021.59 و 39190.43 مگاژول بر هکتار بوده و سوخت دیزل، ماشین‌های کشاورزی و کود نیتروژن به‌ترتیب با سهم 51، 24 و 14 درصد، پرمصرف‌ترین نهاده‌های انرژی بودند. سهم انرژی مستقیم، غیرمستقیم، تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر به‌ترتیب برابر با 57%، 43%، 7% و 93% درصد بود. شاخص کارایی انرژی و افزوده خالص انرژی در این مطالعه به‌ترتیب مقدار 1.004 و 84.168 مگاژول بر هکتار به‌دست آمد. همچنین نتایج حاصل از اثرات زیست‌محیطی که در گروه‌های اثر (تخلیه مواد غیر آلی، اسیدی شدن، اختناق دریاچه‌ای، پتانسیل گرمایش جهانی، نقصان لایه‌ی ازن، مسمومیت انسان‌ها، مسمومیت آب‌های سطحی، مسمومیت آب‌های آزاد، مسمومیت خاک و اکسیداسیون فتوشیمیایی) نشان داد که سوخت دیزل، کود نیتروژن و ماشین‌های کشاورزی بیشترین تأثیر را از بین نهاده‌های ورودی داشته‌اند. از بین گروه‌های اثر، مسمومیت آب‌های آزاد بیشترین بار زیست‌محیطی را در تولید محصول مورد مطالعه دارد. نتایج شاخص بوم شناخت (EcoX) گرمک دیم تولید شده برابر با 0.23 EcoX به ازای یک تن گرمک تولیدی محاسبه گردید. مدیریت صحیح استفاده از ماشین‌های کشاورزی، تجهیز مزارع با ماشین‌های مناسب و جدید و عدم استفاده از تراکتور و ادوات فرسوده می‌تواند انرژی مصرفی و آلاینده‌های زیست‌محیطی ناشی از تولید را به حداقل برساند. استفاده‌ی کمتر از کودهای شیمیایی (به‌خصوص نیتروژن) و جایگزینی آن با کودهای اکولوژیک نیز می‌تواند در این امر تأثیرگذار باشد.

کلیدواژه‌ها

انرژی؛ اثرات زیست‌محیطی؛ شاخص بوم شناخت؛ گرمک دیم

مراجع

1. Alexandrou, A., P. Vyrlas, D. Adhikari, and D. Goorahoo. 2009. Energy inputs for cantaloupe production in San Joaquin Valley, California. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. Vol. IX. 1150-2220.

2. Auer, J., N. Bey, and J. M. Schäfer. 2017. Combined Life cycle assessment and life cycle costing in the Eco-Care-Matrix: A case study on the performance of a modernized manufacturing system for glass containers. Journal of Cleaner Production 141: 99-109.

3. Bakhtiari, A. A., A. Hematian, and A. Sharifi. 2015. Energy analysis and greenhouse gas emissions assessment for saffron production cycle. Environmental Science and Pollution Research 22 (20): 16184-16201.

4. Banaeian, N., and M. Namdari. 2011. Effect of ownership energy use efficiency in watermelon farms –a data envelopment analysis Approach. International Journal of Renewable Energy Research 1 (3): 75-82.

5. Cellura, M., S. Longo, and M. Mistretta. 2012. Life Cycle Assessment (LCA) of protected crops: an Italian case study. Journal of Cleaner Production 28: 56-62.

6. Esengun, K., G. Erdal, O. Gunduz, and H. Erdal. 2007. An economic analysis and energy use in staketomato production in Tokat province of Turkey. Renewable Energy 32: 1873-1881.

7. Hosseini, S. M., S. Afzalinia, and K. Mollaee. 2016. Energy indices in irrigated wheat production under conservation and conventional tillage and planting methods. Journal of Agricultural Machinery 6 (1): 236-249. (In Farsi).

8. Huijbregts, M. A. J, Z. J. N. Steinmann, P. M. F. Elshout, G. Stam, F. Verones, and M. Vieira. 2017. ReCiPe2016: a harmonised life cycle impact assessment method at midpoint and endpoint level. International Journal of Life Cycle Assessment 22: 138-47.

9. Iriarte, A., J. Rieradevall, and X. Gabarrell. 2010. Life cycle assessment of sunflower and rapeseed as energy crops under Chilean conditions. Journal of Cleaner Production 18 (4): 336-345.

10. ISO. 2006. Environmental Management: Life Cycle Assessment: Principles and Framework. ISO 14040.

11. Jolliet, O., M. Saade-Sbeih, S. Shaked, A. Jolliet, and P. Crettaz. 2016. Environmental Life Cycle Assessment. CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton.

12. Kaab, A., M. Sharifi, and H. Mobli. 2019c. Analysis and optimization of energy consumption and greenhouse gas emissions in sugarcane production using data envelopment analysis. Iranian Journal of Biosystem Engineering 50: 19-30.

13. Kaab, A., M. Sharifi, H. Mobli, A. Nabavi-Pelesaraei, and K.W. Chau. 2019a. Combined life cycle assessment and artificial intelligence for prediction of output energy and environmental impacts of sugarcane production. Science of The Total Environment 664: 1005-19.

14. Kaab, A., M. Sharifi, H. Mobli, A. Nabavi-Pelesaraei, and K.W. Chau. 2019b. Use of optimization techniques for energy use efficiency and environmental life cycle assessment modification in sugarcane production. Energy 181: 1298-320.

15. Khodarezaie, E., H. Veisi, O. Noori, M. Taheri, and K. Khosbakht. 2017. Environmental impact assessment of olive (Olea europaea L.) production using Life Cycle Assessment: A case study, Tarom County, Zanjan province. Journal of Agroecology 9 (2): 458-474. (In Farsi).

16. Khoshnevisan, B. 2013. Modeling and optimization of emissions and energy consumption of some crops (potato, wheat, greenhouse cucumber and greenhouse tomato) in Freydonshahr city in Esfahan province. A Master of Science Thesis in Agricultural Mechanization Engineering, Faculty of Agricultural Engineering and Technology Department of Agricultural Machinery Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran. (In Farsi).

17. Khoshnevisan, B., Sh. Rafiee, M. Omid, A. Keyhani, and M. Movahedi. 2013a. Evaluation of energy and environmental indices of potato cultivation with a life cycle approach: Case study of FereydounShahr city in Isfahan province. Iranian Journal of Biosystem Engineering 44 (1): 57-66. (In Farsi).

18. Khoshnevisan, B., Sh. Rafiee, M. Omid, M. Yousef, and M. Movahedi. 2013b. Modeling of energy consumption and GHG (greenhouse gas) emissions in wheat production in Esfahan province of Iran using artificial neural networks, Energy 52: 333-338.

19. Kouchaki-Penchah, H., M. Sharifi, H. Mousazadeh, H. Zarea-Hosseinabadi, and A. Nabavi-Pelesaraei. 2016. Gate to gate life cycle assessment of flat pressed particleboard production in Islamic Republic of Iran. Journal of Cleaner Production 112: 343-350.

20. Mandal, S., S. Roy, A. Das, G. I. Ramkrushna, R. Lal, B. C. Verma, A. Kumar, R. K. Singh, and J. Layek. 2015. Energy efficiency and economics of rice cultivation systems under subtropical Eastern Himalaya. Energy for Sustainable Development. 28: 115-121.

21. Manfredi, M., and G. Vignali. 2014. Life cycle assessment of a packaged tomato puree: a comparison of environmental impacts produced by different life cycle phases. Journal of Cleaner Production 73: 275-284.

22. Milutinović, B., G. Stefanović, PS. Dekić, I. Mijailović, and M. Tomić. 2017. Environmental assessment of waste management scenarios with energy recovery using life cycle assessment and multi-criteria analysis. Energy 137: 917-926.

23. Ministry of Jihad-e-Agriculture of Iran. 2018. Center for Information and Communication Technology - Ministry of Agriculture, amar.maj.ir.

24. Mohseni, P., A. M. Borgheei, and M. Khanali. 2019. Energy Consumption analysis and environmental impact assessment of grape production in Hazavah region of Arak city. Journal of Agricultural Machinery 9 (1): 177-193. (In Farsi).

25. Mollafilabi, A. 2019. Comparison of Environmental Impacts for Rice (Oryza sativa L.) Agroecosystems in the First and Second Planting Patters by using Life Cycle Assessment (Case Study: Sari County). Journal of Agroecology 10 (4): 949-964. (In Farsi).

26. Mousavi-Avval, S. H., Sh. Rafiee, M. Sharifi, S. Hosseinpour, B. Notarnicola, G. Tassielli, P. A. Renzulli, and M. Khanali. 2017. Use of LCA indicators to assess Iranian rapeseed production systems with different residue management practices. Ecological Indicators 80: 31-39.

27. Nabavi-Pelesaraei, A., R. Abdi, and Sh. Rafiee. 2016b. Neural network modeling of energy use and greenhouse gas emissions of watermelon production systems. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 15: 38-47.

28. Nabavi-Pelesaraei, A., Sh. Rafiee, H. Hosseinzadeh-Bandbafha, and S. Shamshirband. 2016a. Modeling energy consumption and greenhouse gas emissions for kiwifruit production using artificial neural networks. Journal of Cleaner Production 133: 924-931.

29. Nabavi-Pelesaraei, A., Sh. Rafiee, S. S. Mohtasebi, H. Hosseinzadeh-Bandbafha, and K. W. Chau. 2018. Integration of artificial intelligence methods and life cycle assessment to predict energy output and environmental impacts of paddy production. Science of the Total Environment 631-632: 1279-1294.

30. Nabavi-Pelesaraei, A., Sh. Rafiee, S. S. Mohtasebi, H. Hosseinzadeh-Bandbafha, and K. W. Chau. 2017. Energy consumption enhancement and environmental life cycle assessment in paddy production using optimization techniques. Journal of Cleaner Production 162: 571-86.

31. Ozkan, B., H. Akcaoz, and C. Fert. 2004. Energy input–output analysis in Turkish agriculture. Renewable Energy 29: 39-51.

32. Ozkan, B. R., F. Ceylan, and H. Kizilay. 2011. Comparison of energy inputs in glasshouse double crop (fall and summer crops) tomato production. Renewable Energy 36: 1639-1644.

33. Pishgar-Komleh, S. H., M. Ghahderijani, and P. Sefeedpari. 2012b. Energy consumption and CO2 emissions analysis of potato production based on different farm size levels in Iran. Journal of Cleaner Production 33: 183-191.

34. Pishgar-Komleh, S. H., P. Sefeedpari, and M. Ghahderijani. 2012a. Exploring energy consumption and CO2 emission of cotton production in Iran. Journal of Renewable and Sustainable Energy 4: 033115.

35. Romero-Gamez, M., E. Audsley, and E. M. Suarez-Rey. 2012a. Life cycle assessment of cultivating lettuce and escarole in Spain. Journal of Cleaner Production 73: 193-203.

36. Romero-Gamez, M., E. M. Suarez-Rey, A. Anton, N. Castilla, and T. Soriano. 2012b. Environmental Impact of Screenhouse and Open-Field Cultivation Using a Life Cycle Analysis: The Case Study of Green Bean Production. Journal of Cleaner Production 28: 63-69.

37. Suh, S., M. Lenzen, G. J. Treloar, H. Hondo, A. Horvath, G. Huppes, and O. Jolliet. 2004. System Boundary Selection in Life-Cycle Inventories Using Hybrid Approaches. Environmental Science & Technology 38 (3): 657-64.

38. Taheri-Garavand, A., A. Asakereh, and K. Haghani. 2010. Energy elevation and economic analysis of canola production in Iran a case study: Mazandaran province. International Journal of Environmental Sciences 1: 236-242.