آثار زیست‌محیطی خودروهای از رده خارج شده

چکیده

بسیاری از کشورها از ابتدای سال 1990 با توجه به قوانینی که برای کاهش تاثیر ضایعات خودروهای فرسوده بر روی محیط زیست وضع شده بود، برنامه‌های خود را در ارتباط با کاهش این ضایعات اعلام کردند. به هر حال کاهش عمر خودروهای در حال تردد باعث افزایش سیکل زمانی انتشار گاز CO2 می‌شود. این امر حتی در مورد خودروهایی که قرار است در آینده تولید شوند نیز صادق است، مگر اینکه در مورد بهینه‌سازی مصرف سوخت آنها پیشرفت‌های موثر و البته بموقع‌تری نسبت به گذشته حاصل آید. کاهش «عمر مفید» خودروهایی که از بنزین استفاده می‌کنند. بدون استفاده از کاتالیزورهای مبدل البته باعث کاهش دوره انتشار گازهایی مانند NOx و Voc در محیط می‌شود و در واقع ممکن است مقدار نشر این گازها را در محیط زیست کمتر کند. اما از لحاظ اقتصادی، استفاده از کاتالیزورهای مبدل بر روی این خودروها بسیار به صرفه‌تر از حالت قبلی است.

به هر حال در آینده‌ای نزدیک تاثیر عمر مفید خودروها بر دوره انتشار گازهایی از قبیل NOx و Voc کاهش خواهد یافت.

1. مقدمه

عملکرد خودروها در زمینه استفاده بهینه از انرژی و کاهش یافتن تولید گازهای زیان‌آور نشان‌دهنده این مطلب است که در این زمینه پیشرفت‌های خوبی صورت گرفته است. برای روشن شدن این ادعا می‌توان به طراحی‌های جدیدی که در خودروها برای استفاده بهینه از انرژی، کاهش مقاومت در برابر هوا و همچنین استفاده از کاتالیزورها که در لوله اگزوز خودروها نصب می‌شود، اشاره کرد.

بنابراین بطور عادی و با توجه به یک وضعیت متعادل باید انتظار داشت که هر‌اندازه متوسط عمر مفید خودروها کاهش یابد، مصرف انرژی و میزان تولید گازهای آلاینده نیز کاهش پیدا کند.

تحقیقی که در موسسه ملی «تحقیقات سلامت عمومی و محیط زیست» کشور هلند (RIVM) انجام گرفت ‌بر این نکته تاکید داشت که اگر تمام خودروهایی که در این کشور از بنزین به عنوان سوخت خود استفاده می‌کنند و از مبدل‌های کاتالیزوری 3‌زمانه نیز برخوردار نیستند، با خودروهای جدید عوض شوند ‏با 30 درصد کاهش در ‌انتشار گازهای آلاینده NOx  روبرو خواهیم بود.

بنابراین به نظر می‌رسد کوتاه کردن طول عمر خودروها‏ تاثیرات مثبتی را بر محیط زیست خواهد گذاشت. در دهه 90 برخی از کشورها (یونان‏، دانمارک، اسپانیا، فرانسه، ایرلند، نروژ و ایتالیا) قوانینی را در مورد اوراق کردن خودروهای فرسوده و نحوه از بین بردن ضایعات آنها وضع کردند. در این زمینه تحقیقاتی نیز در آن زمان انجام شد. «کاوالک» و «ستیوانا» در سال 1997 به این نتیجه رسیدند که اوراق کردن خودروهای با عمر 20 سال یا بیشتر، از لحاظ اقتصادی بصرفه می‌باشد بخصوص در امریکا.

در سال 1992 کنگره امریکا (اداره بررسی و ارزیابی فناوری) به این نتیجه رسید که انجام یک برنامه‌ریزی دقیق در مورد دوره عمر خودروها و زمانی که هر خودرو باید از ناوگان حمل‌و‌نقل کنار گذاشته شود از لحاظ هزینه و صرفه اقتصادی در مقایسه با برنامه‌ریزی‌هایی که در زمینه کاهش آلاینده‌های محیط زیست در دست اجرا و یا در حال اجرا شدن بود، برابری می‌کرد و حتی در بعضی از موارد تعیین یک سن دقیق برای خارج کردن خودروها از ناوگان، کم‌هزینه‌تر نیز می‌توانست باشد. به علاوه در برخی از کشورها از جمله آلمان،‏ ژاپن و سوئد سیاست‌هایی از قبیل بستن مالیات سنگین برای خودروهایی که آلاینده‌های زیادی تولید می‌کنند در حال پیگیری بود. در ارتباط با وضع قوانین ذکر شده اشکالاتی وجود داشت که می‌توان به 3 مورد آن اشاره کرد:

1. اولا، تحقیقات مربوط به این موسسه هلندی تنها برپایه استفاده از خودرو است و صرفاً به تولید آلاینده‌ای که از خودرو حاصل شده است می‌پردازد در صورتی که کاهش دوره استفاده از یک خودرو باعث تولید گازهای آلاینده در سایر پروسه‌های مربوط به تولید خودرو نیز می‌شود. همانطور که می‌دانیم هر‌ اندازه یک خودرو سریعتر کنار گذاشته شود نیاز به تولید خودرو افزایش می‌یابد و این بدین معنی است که کارخانه‌های تولید‌کننده خودرو به مواد اولیه و انرژی بیشتری نیاز پیدا می‌کنند، ضمن‌آن‌که افزایش تولیددر نهایت منجر به افزایش انتشار گازهای آلاینده توسط همین کارخانه‌ها و البته حجم عظیم تولیداتشان می‌شود. بنابراین اگر در بررسی انجام گرفته توسط این موسسه، مواردی از این دست لحاظ می‌شد، مطمئناً نتایج حاصله تغییر می‌کرد.

2. از آنجایی که ماشین‌های جدید بزرگتر و سریعتر هستند، بنابراین مصرف سوخت آنها نیز بخاطر کاهش وزن و همچنین افزایش شتاب در مقایسه با نمونه‌های قدیمی، افزایش خواهد یافت، حتی این احتمال وجود دارد که نحوه استفاده از این خودروها نیز ممکن است با نمونه‌های قبلی تفاوتی نکند، بنابراین تاثیر چندانی در میزان آلاینده‌ها نخواهد گذاشت.

3. سومین مورد این است که با اضافه کردن یک‌سری وسایل و تجهیزات جانبی به خودروهای قدیمی، به نتایج بهتری از لحاظ هزینه در مقایسه با اوراق کردن و از رده خارج کردن آنها می‌توان دست یافت.

در این مقاله رابطه بین متوسط عمر خودروها و دوره مصرف انرژی مورد نیازشان و گازهای آلاینده منتشر شده از آنها و همچنین تولید‏ مواد اولیه‏، مصرف و اوراق کردن خودروها به‌علاوه مساله بازیافت مورد توجه قرار خواهد گرفت. مقایسه‌ای هم بین نحوه عملکرد خودروهای قدیمی و مدل‌های جدید انجام خواهد گرفت و نهایتا دو گزینه از رده خارج کردن خودروها و اضافه کردن تجهیزات اضافی برای تحت کنترل درآوردن آلاینده‌های خودروها از منظر اقتصادی مورد بررسی قرار‌خواهد گرفت. (تمامی اطلاعات استفاده شده از ناوگان خودروهای کشور هلند استخراج شده است.)

 

مصرف انرژی در خودرو

جدول 1 میزان انتشار گاز CO2 را در ناوگان خودروهای هلند بین سال‌های 1970 تا 1997 نشان می‌دهد، این جدول همچنین بیانگر روند رو به بهبود استفاده از انرژی در این دوره نیز می‌باشد.

 

Table1

 

این بهبود در کشورهای دیگر نیز  حتی خیلی بهتر از هلند اتفاق افتاده است که به عنوان مثال می‌توان امریکا را نام برد. البته می‌توان از ناوگان خودروها در غرب آلمان،‏ انگلستان‏‌، ایتالیا و فرانسه یاد کرد که در زمینه مصرف سوخت به هیچ بهبودی دست نیافته‌اند و اگر هم کاهشی در زمینه مصرف سوخت بوده بسیار جزئی بوده. البته این امر را می‌توان ناشی از افزایش قدرت‏، حجم و وزن خودروهای تولیدی این کشورها دانست. همچنین افزایش استفاده از خودرو، تولید  و انتشار گاز CO2 در بین سال‌های 1970 تا 1997 را با یک روند رو به رشد روبرو کرده است. در ناوگان خودروهای هلند از سال‌1995 شروع به برنامه‌ریزی کردند که تا سال2020 به یک کاهش 14 الی 17درصدی به ازای هر‌کیلومتر دست پیدا کنند، این اتفاق طی سال‌های 1990 تا 1994 رخ نداد زیرا از سال 1987 تا  1990، حجم، وزن و قدرت موتور خودروها همچنان افزایش داشت،  به عنوان مثال در 1990 تا 1994 متوسط وزن خودروهای جدید 68 کیلوگرم یا چیزی  معادل 7درصد افزایش داشته است.

3.مصرف انرژی در فرآیند ساخت، تولید و بازیافت خودروها

پژوهش‌های مربوطه نشان‌دهنده یک اختلاف فاحش در برآورد انرژی مورد نیاز برای تولید یک خودرو است. بررسی انرژی مورد نیاز خودروهای جدید در هلند بین سال‌های 1990 تا 1994 نشان‌دهنده این مطلب است که 15 تا 20 درصد از انرژی مورد نیاز مربوط به تولید‏، نگهداری و از رده‌خارج کردن خودرو است و باقیمانده آن یعنی بین 80 تا 85 درصد مربوط به مصرف سوخت توسط خودروها در هنگام رانندگی است.

چنانچه خودرو بازیافت شود، بخشی از این انرژی قابل بازیافت است. در کشور هلند 70 درصد خودروهای از رده خارج شده از لحاظ وزنی بازیافت می‌شوند.

محاسبات «مول» و «کرامر» بیانگر این مطلب است که 50 درصد انرژی خالص مورد نیاز برای مواد اولیه تولید خودروها از طریق بازیافت قابل دریافت است. در کشور هلند 35 درصد انرژی خالص مورد نیاز برای مواد اولیه خودروها از طریق بازیافت به‌دست می‌آید. این درصد در آینده البته افزایش خواهد یافت.

4.مقایسه انرژی مورد نیاز برای مصرف خودرو و تولید خودرو

با توجه به انرژی مصرفی خودرو و انرژی مورد نیاز برای تولید یک خودرو، می‌توان سن بهینه یک خودرو را طبق معادله زیر محاسبه کرد:

N=EM/[Eu-Eu*(1-a)ⁿ]

 N: سن بهینه خودرو به سال

 Em: انرژی به‌دست آمده از فرآیند بازیافت

Eu:  کاهش انرژی برای هر کیلومتر در خودروهای جدید.

متغیرهای کلیدی افت  در انرژی مورد نیاز برای تولید یک خودروی جدید در نتیجه اوراق کردن خودروها و به‌دست آوردن یا افزایش انرژی ناشی از استفاده از خودروهای جدید است.

سن بهینه و یا جواب مطلوب، در واقع از تعامل بین انرژی اتلاف شده و کاهش مصرف انرژی در خودروهای جدید (به واسطه مصرف کمتر سوخت‌شان) به‌دست می‌آید.

در هلند مصرف انرژی ناشی از استفاده خودروها در ناوگان فعلی آن براساس طول عمر 12 سال محاسبه شده است.

با توجه به محاسبه حد بالایی که در مدل «مول» آمده به این نتیجه می‌رسیم که انرژی لازم برای استفاده از یک خودرو (در کل دوران استفاده از آن) 4 برابر انرژی مورد نیاز برای تولید همان خودرو است و مصرف انرژی سالیانه برای یک خودرو در واقع چهار‌پنجم یا یک سوم انرژی مصرف شده برای تولیدش است. بالطبع کاهش (فرض شده) در انرژی مصرفی سالیانه به میزان 8 درصد، باعث افزایش طول عمر بهینه خودرو به میزان 19 سال می‌شود. در حد پایین محاسبات مول که در آن 15 درصد انرژی مصرفی مربوط به تولید خودرو بوده‏‌عمر مفید خودرو‏ 15 سال برآورد شده است.

دقت داشته باشید که اعداد مطلق برای مصرف انرژی مهم نیستند‏ بلکه تنها رابطه بین انرژی مورد نیاز برای تولید و مصرف آن در خودرو است که مهم می‌باشد.

جدول 2 نشان دهنده سن بهینه خودرو برپایه شرایطی از قبیل:

الف. رابطه بین انرژی مصرفی خودرو در هنگام ساخت و انرژی مصرفی خودرو در هنگام استفاده

ب. کاهش مصرف انرژی به واسطه استفاده از خودروهای مدل جدید در هر کیلومتر.

 

جدول 2 نشان می‌دهد که اوراق و از رده خارج کردن خودروهای قدیمی و فرسوده از دیدگاه دوره زمانی انرژی تنها زمانی قابل قبول است که روند بهینه‌سازی سالانه مصرف سوخت از یک درصد بیشتر باشد و بطور موازی انرژی لازم برای تولید یک خودرو کمتر از 15 درصد انرژی مصرفی ناشی از استفاده خودرو باشد.

میزان افزایش سالانه یک درصد در مصرف بهینه انرژی در جدول 1 نشان داده نشده است. به هر حال در زمان اصلاح این داده‌ها برای افزایش متوسط وزن خودروها، این محاسبات به نظر دقیق و درست می‌آمدند.

به نظر می‌رسد کاهش مصرف سوخت به ازای هر خودرو، تنها در آینده اتفاق می‌افتد، زمانی که میل به خرید ماشین‌های بزرگتر و مجلل‌تر متوقف شود. با وجود آنکه پیشرفت‌های زیادی در زمینه استفاده بهینه از سوخت در آینده صورت خواهد گرفت ‏‌اما به نظر  نمی‌‌آید بتوان از نقش خودروهای قدیمی‌تر و فرسوده در میزان تولید و افزایش گازهای آلاینده چشم پوشی کرد. یکی از ابزارهای قوی برای افزایش چشمگیر امر بهینه سازی در مصرف سوخت، ‏‌افزایش قیمت آن است که باعث می‌شود تا افراد خودروهایی بخرند که در آنها استانداردهای کاهش مصرف سوخت رعایت شده باشد.

5. مواد اولیه سبک‌تر، مصرف انرژی کمتر

ارتباط بین سن یک خودرو و میزان مسافت طی شده در سال تا اینجا بطور ضمنی فرض شده بود که هیچ ارتباطی بین سن خودرو و مسافت طی شده در طول سال وجود ندارد به بیان دیگر چنین فرض شده بود: خودروی کسی که قدیمی می‌شود بلافاصله آن را با یک خودروی جدید عوض می‌کند و البته با همان رفتارهای قبلی به رانندگی با آن می‌پردازد. به هر حال آمار نشان می‌دهند که متوسط مسافت طی شده در طول سال با توجه به سن خودرو‏ کاهش می‌یابد. جدول 3 نشان می‌دهد که متوسط مسافت سالانه طی شده توسط خودروهای با عمر بالای 10 سال کمتر از نصف مسافت طی شده توسط خودروهایی است که تنها چند سالی از عمر آنها می‌گذرد. این امر به این دلیل است که خودروهای جدیدتر از قابلیت اطمینان و ضریب امنیت بیشتری برخوردار هستند و علاوه بر این مزایا، از راحتی بیشتر،‏ مصرف سوخت کمتر و لذت بیشتر در حین رانندگی برخوردار هستند. بنابراین قابل پیش‌بینی است، افرادی که در آینده رانندگی بیشتری می‌کنند دنبال خرید چنین خودروهایی باشند. اگر خودروهای جدید بطور اساسی از سیستم مصرف سوخت بهینه‌ای استفاده کنند‏ باعث کاهش در هزینه‌های طی مسافت در کیلومتر می‌شود که این خود  افزایش مصرف بنزین در پی دارد، به علاوه انگیزه افراد برای راندن خودروهایشان بطوری که باعث مصرف حداقل سوخت شود نیز کاهش خواهد یافت، در واقع آن مقدار از انرژی که به کمک تکنولوژی جدید در خودروهای جدید از اتلاف آن جلوگیری به عمل آمده و زحماتی که برای کاهش مصرف سوخت در این نوع خودروها کشیده شده است با توجه به مطلب بالا از بین می‌رود.

 

6.سایر آلاینده‌ها

متوسط دوره زمانی حیات آلاینده‌های NOx منتشر شده از خودروهای جدید «یورو 2» در هر‌کیلومتر، که به سیستم مبدل‌های کاتالیزوری 3 زمانه در اگزوز خود مجهز هستند حداقل 80 درصد کمتر از میزان آلاینده‌های منتشر شده از همین خودروها بدون تجهیز به مبدل‌های کاتالیزوری است. همچنین در مقام قیاس باید گفت، علاوه بر مقایسه بالا در زمینه آلاینده‌های دیگر از قبیل CO و Voc نیز به همین نتیجه می‌رسیم، بطوری که تولید این دو نوع آلاینده در خودروهای جدید مجهز به مبدل کاتالیزوری (مدل یورو2) بسیار کمتر از خودروهای فاقد این نوع مبدل است.

ما در مورد مدت زمانی که این آلاینده‌ها در هوا باقی می‌مانند تحقیقی نکرده‌ایم. اما به هر حال با توجه به میزان کاهش انتشار این نوع از آلاینده‌ها از خودروهایی که مجهز به مبدل کاتالیزوری هستند و با توجه به نسبت آلاینده‌های تولید شده توسط خودروها به کل آلاینده‌های تولید شده در سطح یک کشور‏، پرواضح است که آلاینده‌های خارج شده از خودروهای قدیمی که از سوخت بنزین استفاده می‌کنند و به مبدل‌های کاتالیزوری هم مجهز نیستند نه تنها کاهش نیافته بلکه میزان نشر این آلاینده‌ها در محیط از زمان بیشتری نیز برخوردار است و در واقع مدت بیشتری در هوا باقی می‌مانند. مطلب فوق این سوال را مطرح می‌کند که آیا از رده خارج کردن و اوراق کردن چنین خودروهایی صرفه اقتصادی دارد یا خیر؟

یک راه‌حل، قرار دادن مبدل کاتالیزورهای سه زمانه (تنظیم شده یا نشده) در این نوع خودروهاست. این نوع مبدل‌ها البته نوع تنظیم نشده آنها در آلمان به قیمت 125 دلار به فروش می‌رسد که با هزینه نصب به 3000 دلار خواهد رسید. با توجه به آماری که موسسه حمایت از محیط از کارخانه فروشنده این مبدل‌ها جمع‌آوری کرده کاهش NOx| CO و Voc در هر کیلومتر به میزان 55 تا 80 درصد بوده است. این ارقام. خوش‌بینانه به نظر می‌رسند. اجازه دهید کاهش آلاینده‌ها را به میزان 40 درصد در نظر بگیریم. این کاهش به میزان نیمی از کاهشی است که از رده خارج نمودن یک خودرو به‌دست می‌دهد. هر دو راه حل یعنی «از رده خارج کردن و یا اوراق نمودن یک خودرو» و «اضافه کردن تجهیزات جانبی به یک خودرو» دارای میزان برابری از صرفه اقتصادی‌ است به شرط آنکه متوسط ارزش خودرویی که اوراق شده است دو برابر هزینه مجهز کردن یک خودرو به تجهیزات کاهش مصرف سوخت باشد.

بطور مثال اگر متوسط ارزش یک خودرو از رده خارج شده برابر 600 دلار باشد و متوسط هزینه اضافه کردن تجهیزات لازم برای کاهش مصرف سوخت  آن 300 دلار باشد (حداکثر نرخ پیش‌بینی) آنگاه نتیجه می‌گیریم که راه‌حل دوم یا همان نصب تجهیزات اضافی، توانایی رقابت با راه‌حل اول را دارد. در هلند بیشتر خودروهایی که مجهز به این نوع فیلترها نیستند در بین سال‌های 1984 تا 1992 تولید شده‌اند.

 

متوسط ارزش این خودروها

به هر حال اضافه کردن مبدل‌های کاتالیزوری، بصرفه‌تر از اوراق کردن خودروها به نظر می‌رسد.

یک پیچیدگی که برای این نوع قوانین وجود دارد این است که وادار کردن مردم به از رده خارج کردن و اوراق نمودن خودروهایشان و سپس دریافت مبلغی به عنوان پاداش‏ راه حل خوبی نیست. چون به هر حال افراد بابت اوراق ماشین خود مبلغی را دریافت می‌کنند.‏ بنابراین دادن این امتیاز به خودروهایی که از تجهیزات جانبی مانند فیلترهای کاهش آلاینده‌ها استفاده می‌کنند به این صورت که این نوع خودروها در زمان‌هایی که در شهرها آلودگی شدید باشد نیز می‌توانند تردد کنند‏ محرک بسیار بهتری نسبت به مورد قبل است  و مردم به سمت استفاده از این نوع تجهیزات بیشتر ترغیب می‌شوند.

استفاده از مواد خام

از آنجایی که تقریبا 100 درصد مواد تشکیل دهنده ماشین‌های از رده‌خارج شده مورد بازیافت قرار نمی‌گیرند‏ بنابراین ادامه روند اوراق کردن ماشین‌های قدیمی باعث کاهش دسترسی به مواد خام اولیه و منابع آنها می‌شود.

نتیجه

کاهش متوسط عمر خودروهای موجود در ناوگان شهری می‌تواند باعث افزایش در دوره زمانی استفاده از انرژی و آلاینده‌های CO2 شود. این امر حتی ممکن است باعث افزایش تولید خودرو در کارخانه‌ها شود بدون اینکه تغییری در وضعیت مصرف سوخت آنها نسبت به یک‌سال گذشته رخ داده باشد. بزرگترین ابهامی که در ارتباط با این موضوع وجود دارد مربوط به رابطه بین انرژی مصرف شده برای تولید یک خودرو و انرژی مصرف شده در هنگام استفاده از خودرو است.

تحقیقات بیشتر در این زمینه با ارزش به نظر می رسد. از رده خارج کردن خودروهای قدیمی که با بنزین کار می‌کنند و به مبدل‌های کاتالیزوری تصفیه سوخت و آلاینده‌های خروجی مجهز نیستند در کاهش دوره زمانی آلاینده‌هایی از قبیل NOx‏، VOC و CO‌ موثر است ولی از لحاظ صرفه اقتصادی با راه‌حل اضافه کردن این نوع مبدل‌ها به خودروها، قابل رقابت نیست.