خلق سیاست‌های تازه‌ این چنینی آینده اقتصادی بس بهتری را برای جامعه بشری نوید می‌دهد. نوسانات شدید قیمتی اخیر در منابع فسیلی و مواد اولیه و همچنین نوسان تقاضای این محصولات موجب شده تا نیاز به سیستمی رقابتی در بلندمدت برای استفاده از آنها پررنگ شود.

رسیدن به اقتصاد مبتنی بر خلاقیت و کارآمدی هزینه با استفاده از منابع انرژی تجدید شونده زیستی و تولید کالاهای دوستدار محیط زیست، نیازمند سیستم‌های بهینه پالایشی زیستی (بیوپالایشی)(Biorefining Systems) است. برای تهیه انرژی‌های دوستدار محیط زیست لازم است تا از منابع زیستی (بیوماس) در حجم زیاد استفاده شود و این امر احتمالا منجر به افزایش قیمت غذا و دیگر کالاها خواهد شد و در پی آن رقابتی نه چندان مناسب برای غذا، کاغذ محصولات چوبی و ... به‌وجود می‌آید. همچنین استفاده از منابع دوستدار محیط زیست می‌‌تواند آثار مخربی را برای محیط زیست نیز داشته باشد، مانند تقلیل وسعت جنگل‌ها، تنوع زیستی، مرغوبیت خاک و افت منابع آبی در دسترس. از سوی دیگر، برنامه های حمایت از جنگل و توسعه انواع جنگل‌ها در بلندمدت نباید محدود به اقتصادهای در حال ظهوری مانند الجزایر و کنیا باشد و باید مناطق غیرجنگلی در کل جهان از جمله در اقتصادهای توسعه یافته را شامل شود.

استفاده کارآمد و پایدار از منابع دوستدار محیط زیست که اهمیت زیادی برای اقتصاد آتی مبتنی بر محیط زیست دارد، تنها با فرآیندهای بیوپالایشی و تولیدات آن میسر است. هدف نهایی نباید تنها این باشد که از منابع زیستی برای مسائل غیر غذایی استفاده شود. در واقع استفاده بیشتر از منابع زیستی برای مسائل غیرغذایی باید همراه با افزایش کارایی در چرخه غذایی کشوهای صنعتی باشد.

محصولات کشاورزی انرژی‌زا و تکنولوژی بیوپالایش پتانسیل عظیمی برای توسعه پایدار انرژی‌ها و مواد زیستی خواهد بود که منجر به چارچوب جدیدی در تولید این محصولات خواهد شد. سازمان بین‌المللی انرژی در سال 1978، ارگانی را در زیرمجموعه خود راه‌اندازی کرد که به‌واسطه آن کشورها بتوانند اطلاعات و تحقیقات خود را در زمینه انرژی دوستدار محیط زیست با هم رد و بدل کنند. چشم‌انداز این ارگان با نام انرژی دوستدار محیط زیست، آن است که در آینده بیو انرژی بتواند سهم قابل‌توجهی از تقاضای انرژی را پاسخ گوید، ضمن آن که تولید و استفاده از این نوع انرژی از نظر اجتماعی و محیط زیستی پذیرفته شده باشد و در عین حال از نظر اقتصادی صرفه داشته باشد. در سال 2007 این ارگان تحت کارگروه 42، اقدام به ارزیابی مفهوم بیوپالایش و جمع‌آوری دیدگاه‌های تازه برای امکان راه‌های جدید برای رسیدن به سوخت‌های زیستی کارآمد، پایدار و ایمن و همچنین محصولات شیمیایی نمود.

تعریف بیوپالایش

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 بیوپالایشیمی‌‌تواند 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.

یک مجتمع بیوپالایشیمی‌‌تواند از انواع منابع زیستی شامل منابع جنگلی، کشاورزی، دریایی و زباله‌های صنعتی و خانگی مانند چوب، محصولات کشاورزی و ارگانیک استفاده کند. محصولاتی هم که توسط بیوپالایش تولید می‌شود شامل محصولات نهایی و واسطه‌ای مانند غذا، خوراک دامی، مواد شیمیایی و انرژی شامل سوخت، برق و گرما می‌شود. اکنون تمرکز اصلی سیستم‌های بیوپالایش، بر تولید سوخت‌های زیستی برای حمل و نقل است. مساله انتخاب بهترین سوخت‌های زیستی برای ترکیب با بنزین، گازوئیل و CNG است.

انتظار می‌رود تا سهم بیوپالایش در یک فضای رقابتی همزمان با دیگر حامل‌های انرژی افزایش یافته و ثروت کشورها با عرضه محصولات متنوع و انرژی زیستی افزایش یابد که در عین حال از منظر محیط زیست این محصولات و انرژی پایدار باشد. بیوپالایش هم برای کشورهای صنعتی مفید است و هم برای کشورهای در حال توسعه. آری رقابت جدید، فرصت‌های شغلی و بازارهای جدید از پی آن سر بر می‌آورد.

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. در جدول 1، میزان هزینه تولید یک گیگا ژول انرژی توسط منابع فسیلی و زیستی آمده است که حکایت از هزینه بالای منابع زیستی دارد. پایین‌ترین هزینه مربوط به تولید حرارت از منابع زیستی می‌شود و بالاترین هزینه مربوط است به محصولات شیمیایی. مقایسه هزینه منابع فسیلی و زیستی نشان می‌دهد که هزینه های سرمایه‌ای در تولید برق و مواد شیمیایی بالاست.

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 مورد نیاز 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 نهایتاً 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 کاملاً متفاوت است. در نتیجه، یک صنعت تولید محصولات بیوشیمیایی در مقایسه با صنعت پتروشیمی، بر اساس انتخاب‌های مختلف از پلت فورم‌ها ساخته می‌شود.

در حال حاضر هیچ پاسخ قطعی برای این سوال وجود ندارد که یک «مجتمع بیوپالایشگاهی بهینه» دارای چه ویژگی‌هایی است. اگرچه، یک مجتمع بیوپالایشگاهی که کارایی بالایی دارد و از نظر اقتصادی پایدار و به صرفه است، مجتمعی است که در آن فرآیندهای تبدیل مواد اولیه به محصولات نهایی بهینه‌تر باشند، انعطاف‌پذیری لازم را داشته باشند، باعث استخراج حداکثری انرژی‌های شیمیایی از خوراک شوند و توانایی استخراج محصولاتی را داشته باشند که وابستگی کمتری به سوخت، مواد شیمیایی و مواد اولیه‌ دارد. نمودار زیر یک مفهوم ساده از سه پلت‌فورم مربوط به مدل طراحی شده توسط لابراتوار ملی انرژی‌های تجدیدپذیر را نشان می‌دهد که شامل پلت‌فورم میکرو ارگانیسم نیز هست. این مفهوم نشان می‌دهد که در یک مجتمع بیوپالایشگاهی، چگونه هر یک از فرآیندهای تبدیل شکل می‌گیرند.

جایگاه صنعت بیوپالایشگاهی در مناطق مختلف دنیا

انتظار آن است که صنعت بیوپالایشگاهی در چندسال آتی برای تولید محصولات تجاری در مقیاس بزرگ آمادگی داشته باشد. از سوی دیگر یکی از بازیگران مهم این عرصه، شرکت‌های کوچک با تکنولوژی‌های برتر در کنار کمپانی‌های بزرگ چندملیتی خواهند بود که تمایل دارند بر روی انرژی‌های پایدار سرمایه‌گذاری کنند. از سوی دیگر سیاست‌های کشورها در این زمینه می‌‌تواند نقش اساسی را ایفا کند. به طور کلی، همه کشورهای تولیدکننده سوخت‌های زیستی، سیاست‌های مختلف یارانه‌ای و غیریارانه‌ای را برای حمایت از صنایع بیوسوختی خود، کاهش CO2 و افزایش درآمد کشاورزی به کار می گیرند. تولید برق با منابع زیستی نیز مانند موارد قبلی مورد حمایت آنان است.

در ایالات متحده، صنعت بیوسوخت در سال‌های اخیر پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته است. تمرکز اصلی در این کشور افزایش کارایی تولید بیوسوخت‌ها است. در حال حاضر متوسط کارایی کارخانه های ایالات متحده 60 درصد است. از سوی دیگر این کشور در خط مقدم افزایش استانداردها برای بیوسوخت‌ها قرار دارد و این کشور سعی دارد تا این صنعت را متحول نماید. آمریکا با مشوق های مختلف نه تنها برای کمپانی‌های داخلی بلکه همچنین برای شرکت‌های بین‌المللی، در تلاش است تا صنعت بیوسوخت‌ها را به پیش برد. هدف این کشور آن است که در سال 2022، 36 میلیارد گالن بیوسوخت تولید کند.

در برزیل، این کشور توانسته از صنعت نیشکر برای سوخت استفاده کند و اکنون ترکیب بنزین و بیواتانول در خودروها استفاده می شود اما این موفقیت داخلی به دلیل تعرفه های بالا به دیگر کشورها سرایت نکرده است، زیرا صادرات نیشکر و اتانول از برزیل بسیار محدود است. صنعت اتانول و نیشکر، امروز بیش از گذشته به خصوص برای تولید بیوپلاستیک مورد توجه سرمایه گذاران است. برزیل سیاست افزایش تولید نیشکر و مکانیزه کردن کلیه پروسه برداشت را به پیش می برد. صنعت بیوانرژی برزیل تحت موافقتنامه‌ای با ایالت سائوپائولو برزیل که بیشترین حجم نیشکر را در خود جای داده است، سعی دارد این هدف را محقق کند. تاکنون 55 درصد برداشت نیشکر در این کشور مکانیزه بوده است.

اتحادیه اروپا برخلاف ایالات متحده و برزیل، نتوانسته نقشی چشمگیر را در انرژی های تجدیدپذیر و سوخت حمل و نقل داشته باشد،هر چند مشوق‌های تحقیقاتی، سرمایه‌گذاری‌های مستقیم  و سیاست‌های عمومی‌در این حوزه نیز برای ارتقا استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در حال اجراست. با وجود این اقدامات عدم رهبری اتحادیه اروپا در این صنعت بدین موضوع برمی‌گردد که بیوپالایشگاه‌ها در این منطقه به مراتب کمتر از ایالات متحده است، ضمن آن که بودحه تحقیقاتی در این منطقه نیز بسیار ناکافی است. به همین خاطر است که محققان بیوپالایشگاهی از این اتحادیه به دیگر کشورها مهاجرت می‌کنند. با وجود این، تا سال 2020 اتحادیه اروپا انتظار دارد که 20 درصد انرژی برق آن از منابع تجدیدپذیر باشد. از سوی دیگر قرار است تا 10 درصد سوخت حمل و نقل نیز از این منابع باشد.

در چین نیز، بر روی بیوپالایشگاه‌ها سرمایه‌گذاری می‌شود و در برنامه پنج ساله‌این کشور تولید انرژی از منابع زیستی مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون چین مجوز چندین کارخانه تولید اتانول از محصولات کشاورزی را داده است. البته باید گفت که به دلیل سیاست امنیت غذایی در این کشور، چین اجازه استفاده از غلات در تولید اتانول را نمی‌دهد.

در جدول 2 خلاصه‌ای از سیاست‌ها و یارنه‌هایی که در نقاط مختلف دنیا برای حمایت از صنایع بیوپالایشگاهی صورت گرفته است آمده است.