اخلاق
اجتماعی

میزان نوع دوستی و دگرخواهی در سازمان
میزان احترام به ارزش­های جامعه (رعایت مناسبت­ها، آیین و رسوم، اعتقادات محلی و ارج نهادن به آنها)
میزان رعایت حقوق بشر در محیط سازمانی از قبیل آزادی بیان، رشد، تجمع و …(نبود شکوایه ،گلایه و انتقادی در زمینه نقض حقوق بشر در سازمان)

نتایج و
دستاوردها

نتایج ادراکی
(نمادین)

وجود پنداشت تعهد به همه ذی­نفعان در سازمان (ترویج این تصور در سازمان که کارکنان و مدیران نسبت به ذی­نفعان سازمان متهعدند)
وجود پنداشت از سازمان به­عنوان یک شهروند مسئول و پاسخ­گو (ترویج این تصور در سـازمان که سـازمان همانند یک شهروند واقعی در قبال محیط پیرامونش مسئول و پاسخ­گو است)
وجود پنداشت در خصوص توانمندی و ظرفیت پاسخ­دهی سازمان در قبال فشارهای جامـعه )وجـود این باور در کارکنان و مدیران که سازمان قادر است به مطالبات و خواسته­ های اجتماعی ناشی از اقداماتش پاسخ دهد(

نتایج
عملکردی
(محسوس)

وجود سازوکارهای درون سازمانی پاسخ­گویی اجتماعی از قبیل گزارش­دهی، اطلاع­رسانی، روابـط عمومی فعالانه و (تدارک واحد یا واحدهایی در سازمان برای پاسخ­دهی به خواسته­ های جامعه)

وجود همکاری­ها و شراکت­های سازمان با دیگر سازمان­ها درجهت بهبود پاسخ­گویی اجتماعی سازمانی (وجود بسترها همکاری با سازمان­های دیگر برای پاسخ­گویی بهتر نسبت به تبعات اجتماعی سازمان به شهروندان)
وجود قانون­گرایی در جهت پاسخ­گویی مناسب سازمان در قبال تبعاتش در جامعه )تدوین دستورالعمل­ها،آیین­ نامه­ ها و … در جهت پاسخ­گویی سازمان نسبت به تبعات اقدامات مختلفش درجامعه)

۹-۵-۱-۲ مدل کیفیت خدمات الکترونیک^[۱۹۱] E- SQ
امروزه اکثر سازمان­های دولتی از جمله؛ راهور بخش زیادی از خدمات خود را به­ صورت الکترونیکی ارائه می­ کند، لذا ضرورت دارد به مدل­های کیفیت خدمات الکترونیکی نیز پرداخته شود.
برخی از محـققان دانشـگاهی مقـیاس­های سنجش خدمات را برای ارزیابی وب­سایت­ها توسعه دادند (Parasuraman & Zeithaml & Malhotra, 2005). کیفیت خدمات، یکی از فاکتورهای کلیدی تعیین­کننده موفقیت یا شکست در تجارت الکترونیک است. خدمات الکترونیکE-service می ­تواند، نقش خدمات در محیط Cyber تعریف شده باشد. مطالعه‌ای که توسط سانتوز^[۱۹۲] در سال ۲۰۰۳ انجام شد، مدلی مفهومی از کیفیت خدمات الکترونیک را با عوامل تعیین­کننده‌اش پیشنهاد کرد. مدل پیشنهاد می‌کند که کیفیت خدمات الکترونیک در ابعاد ذاتی، با فن­آوری و طراحی مناسب، دسترسی راحت‌تری را در وب­سایت برای مشتریان فراهم می‌کند و در ابعاد فعال، پشتیبانی خوب، سرعت بالا و تعمیرات و نگهداری می‌تواند، به افزایش نرخ آمار، جذب و حفظ مشتری کمک کند (چهل­مردیان، ۱۳۸۸).
لیاکونو، واتسون و گودو (۲۰۰۰)؛ کیفیت خدمات تحت پوشش وب را بوجود آوردند. آنها برای ارزیابی کیفیت خدمات وب­سایت­ها مقیاسی در ۱۲ ابعاد ارائه کردند؛ اطلاعات مناسب برای کار^[۱۹۳]، تعامل^[۱۹۴]، اطمینان^[۱۹۵]، پاسخ­گویی به­هنگام^[۱۹۶]، طراحی^[۱۹۷]، هوشمند^[۱۹۸]، جذاب دیدنی^[۱۹۹]، نوآوری^[۲۰۰]، حساسیت طلب^[۲۰۱]، ارتباطات یکپارچه^[۲۰۲]، فرآیندهای تجاری ^[۲۰۳](کسب­وکار) و قابلیت تعویض^[۲۰۴] (جایگزینی). به هر حال هدف اصلی بیشتر تولید اطلاعات برای طراحان وب­سایت بود، تا این­که کیفیت خدمات را با تجربه مشتریان ارزیابی نمایند. این تحقیق جهت ارزیابی وب­سایت آن را در معرض دید دانشجویان قرار داد، تا بجای خریداران واقعی آن را ارزیابی نمایند. بنابراین، هر چند ابعاد کیفیت وب^[۲۰۵]، دیگر ابعاد (نوآوری، فرآیندهای کسب­وکار و قابل تعویض) نزدیکی بیشتری با آنها دارد. علاوه بر این توسعه­دهندگان مقیاس، یک بُعد کیفیت که خدمات مشتری نامیده می­ شود را نادیده گرفتند. زیرا آن تحت روش­شناسی تحقیق نتوانست، اندازه ­گیری نماید. به­همین دلیل، وب کوال شامل یک بُعد نیست. بارنر و ویدگن^[۲۰۶] (۲۰۰۲)؛ یک مقیاس متفاوتی برای ارزیابی تجارت الکترونیکی^[۲۰۷] سازمان­ها، پیشنهاد دادند که به آن کیفیت وب نیز نامیده می­شد. این مقیاس شاخص کیفیت سایت (ادراکات مشتری با میزان اهمیت) را پنج عامل شامل؛ قابلیت استفاده، طراحی، اطلاعات، اعتماد و هم­دلی ارائه می­نماید. یو و دونتو^[۲۰۸] (۲۰۰۱)؛ جهت ارزیابی کیفیت سایت نُه عامل را در چهار بُعد شامل؛ سهولت استفاده، طراحی زیبا، سرعت پردازش و امنیت گسترش داد.
سزیمانسکی و هیس^[۲۰۹] (۲۰۰۰)؛ در بررسی آنلاین نقش ادراکات مشتری تجارت آنلاین کالا (محصولات ارائه ­شده و اطلاعات مربوط به محصول) طراحی سایت و امنیت مالی میزان رضایت را مورد ارزیابی قرار دادند. این مطالعه به وضعیت خدمات تکمیلی به مشتری توجه نداشت؛ بلکه آنها فقط به وضعیت وب­سایت توجه داشتند. ضمناً رضایت از کیفیت خدمات را مورد سنجش قرار داد. ولفینبرگر و گیلی^[۲۱۰] (۲۰۰۳)؛ بر دو گروه مشتریان آنلاین و آفلاین متمرکز شدند، یک مقیاس ۱۴ آیتمی بنام eTailQ را توسعه دادند. این مقیاس ۴ بعُد به­شرح زیر دارد:
- طراحی وب­سایت (شامل برخی پیوندهای مرتبط، ظاهر طراحی)؛
- قابلیت اطمینان، اعتماد (شامل نمایش دقیق از محصول، تحویل به­موقع و دقیق سفارشات)؛
- حفظ حریم خصوصی، امنیتی (احساس امنیت و اعتماد از سایت)؛
- خدمات به مشتریان؛ (علاقمندی به­حل مشکلات، تمایل کارکنان برای کمک و پاسخ سریع به سؤالات).
هر چند این مقیاس جای سؤال دارد؛ ولی دو بعُد آن یعنی امنیت و حفظ حریم خصوصی و قابلیت اطمینان، اعتماد از اعتبار بالاتری برخوردارند، دو بعُد دیگر کمتر مورد توجه قرار گرفت.
در طراحی وب­سایت برای مثال؛ عواملی چون سیمای ظاهری سایت و صحت اطلاعات، میزان شخصی نمودن، انتخاب، سرعت انجام پردازش مدنـظر است. دیگر عوامل مانند؛ سهولت ارتباط با شرکت، اشتیاق در پاسخ­گویی به­ نیاز مشتریان، توجه شرکت به­حل مشکلات و سرعت در پاسخ به استعلامات بنام خدمات به مشتری نامیده­اند. این ابعاد همانند سایر آیتم­ها، به ارزیابی مشتری از کیفیت خدمات وب­سایت بستگی دارد. پاراسورامن و زیتهامل و مالهوترا^[۲۱۱] (۲۰۰۲)؛ با بازنگری در مباحث نظری در خصوص کیفیت خدمات الکترونیک E-SQ، پنج معیار را برای درک کیفیت خدمات مطرح کردند.
الف) دسترسی به اطلاعات و محتوای آن
ب) سهولت در کاربرد یا قابلیت استفاده
ج) امنیت، حفظ حریم شخصی
د) سبک گرافیکی
ه) قابلیت اطمینان یا اعتماد
در تعدادی از تحقیقات این معیارها مورد آزمون قرار گرفتند. برخی از معیارها در عمل از معیارهای دیگر مهم­تر بودند. مثلاً دسترسی و صحت اطلاعات مهم بود، زیرا زمانی که کاربر بتواند محتویات را کنترل نماید، دستوری که طول تولید اطلاعات وابسته می­دهد، کاربران را قادر می­ کند که با یکپارچه­سازی و حفـظ آن از این طریق اطلاعات خود را بهبود بخشند (آریلی^[۲۱۲]، ۲۰۰۰). سهولت در کاربری، زیرا معاملات اینترنتی برای خیلی از مشتریان پیچیده و بغرنج است. رعایت حریم شخصی (محافظت از اطلاعات شخصی) و امنیت (حفاظت کاربر از خطر کلاهبرداران و از دست دادن منابع مالی) اهمیت دارد (E.G, Montoya-weisse et al, 2003). سبک گرافیکی، برآیند تجسم رنگ­ها و اشکال، سبک چیدمان، اندازه و نوع چاپ، تعداد عکس­ها و نمودارها، نشان دادن تحریک­پذیری، بر ادراکات مشتری تأثیر دارد (Hoffman and Novak 1996, Hoque and lohse, 1999, Schlosser and kanfer,1999). بالاخره، قابلیت اطمینان و اعتماد از عـوامل مهـم E-SQ می­باشد (palmer,Baily and Faraj 1999, Wolfinbarger and Gall 2003). ولفین بارگر و گال (۲۰۰۳)؛ نتیجه گرفتند که اعتماد و قابلیت اطمینان، مهم­ترین عامل رضایت مشتری از کیفیت خدمات اینترنتی است (Parasuraman & Zeithaml & Malhotra , 2005).
ارزیابی از هریک از سطوح
E-SQ انجام می­ شود.
نتیجه ارزیابی E-SQ - کل E-SQ ارزش درک­شده، غیره هریک موجب هدایت رفتار می­گردد.
فنی، طراحی ظاهری تأثیر بر ارزیابی E-SQ
شکل ۲۴-۲: توالی ارزیابی ابعاد کیفیت خدمات الکترونیکی
(Parasuraman & Zeithaml & Malhotra, 2005)
زیتهامل، پاراسورامن و مالهوترا (۲۰۰۰)، با بررسی دوازده وب­سایت، ابعاد کیفیت خدمات الکترونیک را در یازده بعُد تنظیم نمودند:

شکل ۴- ۲۰ مجموعه‌های فازی تعریف شده بر روی عامل‌ ارزشمندی اطلاعات
درجه عضویت
دامنه متغیر
ارزشمندی زیاد
ارزشمندی متوسط
ارزشمندی کم
۴-۲-۴-۳- اثربخشی اطلاعات^[۴۹]
همان‌طور که ارزشمندی اطلاعات از ویژگی‌های مهم یک وب‌سایت است، چگونگی فراهم شدن اطلاعات و نوع آن‌ها نیز دارای اهمیت است. این عامل‌ بانام‌های بسیار زیادی شناخته می‌شود. به‌طور مثال کیفیت اطلاعات موجود در وب‌سایت یا دقت این اطلاعات همین مفهوم را می‌رسانند.
اثربخشی اطلاعات درجه‌ای از دقت، کامل بودن، به‌روز بودن و مرتبط بودن اطلاعات با کاربران است (مونتایاویس و همکاران، ۲۰۰۳).
این متغیر با اختصار EOI در محاسبات ذکرشده است.
شکل ۴- ۲۱ مجموعه‌های فازی تعریف شده بر روی پارامتر اثربخشی اطلاعات
درجه عضویت
دامنه متغیر
اثربخشی زیاد
اثربخشی متوسط
اثربخشی کم
۴-۲-۴-۴- سازمان‌یافتگی^[۵۰]
سازمان‌یافتگی اطلاعات به معنای توانایی وب‌سایت در مرتب کردن محتوا، داده‌ها و تصاویر است به‌نحوی‌که شفافیت اطلاعات ارائه‌شده به کاربر را بالابرده و دست‌یابی کاربران به اطلاعات موردنظرشان را تسهیل می کند .
در ابتدا سازمان‌یافتگی اطلاعات در طراحی وب‌سایت برای طراحان زیاد مهم نبود. با گذشت زمان طراحان متوجه شدند که حجم زیاد اطلاعات اگر به‌صورت سازمان‌یافته و مرتب در اختیار کاربر قرار گیرد بسیار مفید خواهد بود.

سازمان‌یافتگی اطلاعات به‌وسیله عناصری همچون مرتب بودن پیوندها، تصاویر و محتوا، توانایی درک آن، خوانایی، بخش‌بندی اطلاعات و پیچیدگی آن ارزیابی می‌شود (لئونگ و همکاران، ۲۰۰۲).
این عامل‌ به‌طور خلاصه در محاسبات و تحلیل با نام ORG آورده شده است.
درجه عضویت
دامنه متغیر
سازمان‌یافتگی زیاد
سازمان‌یافتگی متوسط
سازمان‌یافتگی کم
شکل ۴- ۲۲ مجموعه‌های فازی تعریف شده بر روی عامل‌ سازمان‌یافتگی
۴-۲-۴-۵- ساختار^[۵۱]
ساختار وب‌سایت به نحوه طراحی و قرارگیری عناصر در کنار هم گفته می‌شود. در کل چهار نوع ساختار برای یک وب‌سایت وجود دارد. ساختار کاملاً درختی، درختی با کلید بازگشت به خانه، درختی با پیوندهای افقی و شبکه پهناور. در ساختار درختی پیوندها بسیار منظم و گسسته هستند و هر چه به ساختار شبکه‌ای نزدیک می‌شویم نظم پیوندها شکسته شده و از ساختار درختی دور می‌شویم (هویزینگ، ۲۰۰۰).
طبق آمارهای سال ۲۰۱۴، حدود ۶۰% وب‌سایت‌ها ساختار بسیار ساده درختی یا درختی با کلید بازگشت به خانه دارند (لارچ و ریچارد، ۲۰۱۴).
ساختار درختی به کاربران کمک می‌کند که به‌سادگی به اطلاعات موردنظر خود دست پیدا کنند. هر چه ساختار وب‌سایت کارآمدتر و مؤثرتر باشد، قدرت پردازش اطلاعات بالاتر رفته و هزینه جست‌وجو کاهش پیدا می‌کند. همچنین سرعت جست‌وجو بالاتر رفته، احتمال موفقیت بیشتر شده و گرایش به وب‌سایت افزایش می‌یابد (هویزینگ، ۲۰۰۰).
این متغیر در ادامه تحلیل‌ها و محاسبات به‌اختصار به‌صورت STR ذکرشده است. در ادامه شکل مربوط به مجموعه‌های فازی تعریف‌شده بر روی دامنه این متغیر نشان داده‌شده است.
درجه عضویت
دامنه متغیر
نظم ساختاری بالا
نظم ساختاری متوسط
بی نظمی ساختاری
شکل ۴- ۲۳ مجموعه‌های فازی تعریف شده بر روی پارامتر ساختار
۴-۲-۴-۶- رابط کاربری^[۵۲]
رابط کاربری، واسط بین کاربر و ماشین است و تحلیل‌ها و محاسبات را پشت یک ظاهر پنهان می‌کند. رابط کاربری تنها بخش قابل‌لمس توسط کاربر است و کاربر تنها با آن سروکار دارد.
معیارهای متفاوتی برای ارزیابی و مقایسه رابط‌های کاربری وجود دارد. یکی از این روش‌ها کاربردپذیری است. کاربردپذیری شاخصی است که در آن میزان سهولت کار با رابط کاربری سنجیده می‌شود. کاربردپذیری نیز معیارهای متنوع و متفاوتی دارد که ذکر آن خارج از بحث این پایان‌نامه است اما مهم‌ترین آن‌ها کارایی، مؤثر بودن، امنیت و آموزش پذیری رابط کاربری است (میکا، ۲۰۰۵).
می‌توان یک وب‌سایت را بر اساس کاربردپذیری رابط کاربری آن ارزیابی کرد. این متغیر در محاسبات و تحلیل‌ها با نام UIF ذکرشده است. در زیر شکل مربوط به مجموعه‌های فازی تعریف‌شده بر روی دامنه این متغیر نشان داده‌شده است.
درجه عضویت
دامنه متغیر
کاربردپذیری بالا

تبیین و اشاعه فرهنگ‌سازمانی متناسب با ساختار زنجیره و برنامه‌های مدیریت دانش

• نگهداری سرمایه فکری

• نگهداری کارکنان دارای مهارت‌های کاربردی در سازمان

• گزینش مناسب نیروی فکری

استراتژی و برنامه‌ریزی جذب و نگهداری سرمایه‌های فکری سازمان

۴-۴-۳- گام دوم: کدگذاری محوری

کدگذاری محوری مرحله دوم تجزیه و تحلیل در گراندد تئوری است. هدف از این مرحله برقراری رابطه بین طبقه‌های تولید شده (در مرحله کدگذاری باز) است. این کار (عمل) بر اساس مدل پارادایم انجام می‌شود و به محقق (نظریه‌پرداز) کمک می‌کند تا فرایند نظریه را به سهولت انجام دهد. اساس فرایند ارتباط دهی در کدگذاری محوری بر بسط و گسترش یکی از طبقه‌ها قرار دارد (دانایی فرد،۱۳۸۳)^[۱۹۶]. لازم به ذکر است انجام روند کدگذاری محوری از این راه پیچیده‌تر بوده و باید ضمن آن چهار عمل تحلیل مجزا و به طور همزمان انجام شود:

• ایجاد ارتباط بین یک طبقه کلی با مقولات به وسیله اظهارات بیان شده؛

• • تأیید اظهارات با مراجعه به داده‌های واقعی (رجوع به شواهد برای تأیید یا تکذیب فرضیه)؛

• تلاش برای توسعه خصوصیات طبقه کلی و مقولات (جهت غنای تحلیلی نظریه)؛

• بررسی تنوع در پدیده با ارتباط به وجود آمده بین طبقه‌ها (دانایی فرد، ۱۳۸۳)^[۱۹۷].

ازآنجاکه در طراحی مدل بایستی نخست مؤلفه‌ها تعیین و سپس رابطه بین آن‌ها تبیین گردد و پس از آن منطق انتخاب این مؤلفه‌ها و ارتباط بین آن‌ها تشریح شود. در گام دوم بر اساس داده‌های به دست آمده، مؤلفه‌های مدل مدیریت دانش زنجیره تأمین تجارت الکترونیکی G2C مورد نظر قرار گرفت که ۶ مؤلفه به شرح زیر در شکل شماره ۴-۱ قابل مشاهده است، ارائه گردید. مؤلفه‌های ۶ گانه بر پایه داده‌های به دست آمده از مصاحبه‌های عمیق و پردازش و مقوله‌بندی آن‌ها به دست آمده است. نتایج به دست آمده در اختیار برخی اساتید قرار گرفت و اعتبار سنجی شدند.

بستر حاکم:
طراحی چارچوب مفهومی مدیریت دانش: طراحی مجدد فرایندهای زنجیره، ایجاد فرایندهای مدیریت دانش در طول زنجیره و شفافیت نتایج ناشی از چارچوب برای کارکنان
شرایط علی:
توسعه و ارتقاء کشور
سهولت در ارتباطات و ارائه خدمات
پیامدها: طراحی و ارائه مدل مدیریت دانش در زنجیره خدمات
سهولت ارائه خدمات، صرفه‌جوئی در هزینه و منابع، پیشرفت کشور، توسعه و آبادانی
راهبردها: تدوین مکانیزم ارتباطی مدیریت دانش و زنجیره تأمین تجارت الکترونیکی G2C
بسترسازی متناسب، آموزش، سیاست‌های انگیزشی، تشویق به مشارکت، ارزیابی و پایش
شرایط مداخله گر:
طراحی مجدد فرایندهای زنجیره، پشتیبانی مدیران از فعالیت‌ها، ساختاردهی دانش در زنجیره، ارتقاء نظام ارزشیابی
شکل (۴-۱) کدگذاری محوری براساس مدل پارادایم

تشریح مدل پارادایم در عمل

دلایل انتخاب هر یک از طبقات اصلی به شرح زیر می‌باشد:

• طبقه محوری: میزان مشارکت کارکنان زنجیره در برنامه مدیریت دانش: این مقوله همان برچسب مفهومی است که برای چارچوب یا طرح بوجود آمده، در نظر گرفته می‌شود. با توجه به اینکه در این پژوهش، پیاده‌سازی مدل مفهومی مدیریت دانش زنجیره تأمین تجارت الکترونیکی G2C مورد مطالعه قرار گرفته است، پس از گردآوری داده‌ها و تحلیل آن‌ها در مرحله کدگذاری باز، و بررسی ویژگی‌های ارائه شده، این طبقه به‌عنوان طبقه محوری انتخاب شد که دربردارنده‌ی موارد ذیل است:

مسئولیت‌پذیری و کنترل توسط کلیه کارکنان درگیر در زنجیره تأمین خدمات، پایش و ارزیابی بازخور خدمات توسط کارکنان، ترویج و اشاعه دانش و تمایل به یادگیری در کارکنان، تشویق به مشارکت در برنامه‌های مدیریت دانش.

• شرایط علی: این شرایط باعث ایجاد و توسعه پدیده یا طبقه محوری می‌شوند که شامل: توسعه و ارتقاء کشور، سهولت در ارتباطات و ارائه خدمات، استفاده از نظرات متخصصان و خبرگان سازمان، توجه به سرپرستی بخش‌های مختلف زنجیره، اهمیت دستاوردهای ارائه خدمات برای سازمان، ارزیابی دانش فعلی فردی و سازمانی در زنجیره، برنامه‌ریزی و ارائه راه‌کار بر اساس نقاط قوت و ضعف دانشی در زنجیره، ایجاد رویه یکپارچه مدیریت دانش بر اساس نیاز سازمان (مربوط به طبقه تعیین خط‌مشی مدیریت دانش).

• راهبردها: این مؤلفه بیانگر رفتارها و فعالیت‌ها و تعاملات هدف‌داری هستند که در تبعات طبقه محوری و تحت تأثیر شرایط مداخله‌گر و بستر حاکم است. به این طبقه‌ها راهبرد نیز گفته می‌شود که در پژوهش حاضر عبارت‌اند از: تدوین مکانیزم ارتباطی مدیریت دانش و زنجیره تأمین تجارت الکترونیکی G2C، بسترسازی متناسب با شرایط زنجیره، آموزش سازمانی، سیاست‌های انگیزشی جهت ترغیب کارکنان، تشویق به مشارکت در رویه‌های مدیریت دانش در زنجیره و ارزیابی و پایش فرایندها. ارزیابی دانش در طول زنجیره به صورت زمان‌بندی شده، کارگاه‌های آموزشی کارکنان، نظام‌های کنترلی در یادگیری کارکنان در سازمان، نگهداری سرمایه‌های فکری سازمان، نگهداری تجارب و مهارت‌های کاربردی در حافظه سازمان، گزینش مناسب نیروی فکری، آموزش‌های عملی به کارکنان، یادگیری ضمن خدمت، نهادینه کردن آموخته‌ها و درس‌های آموخته، استفاده از ابزار مناسب در دسترسی به دانش، شناسایی راه‌کارهای دسترسی سریع به دانش، سرعت در کسب، خلق و انتقال دانش فردی و سازمانی.

کلیه این داده ها و داده های متشابه در دسته روندهای بررسی شده در تحلیل محیط داخلی دسته بندی گردید.
۴-۳-۲-۴ تم ۴B-: نقاط قوت شهر تهران:
بررسی نقطه قوت های مورد برنامه ریزی یکی از مراحل اساسی هرگونه برنامه ریزی استراتژیک است. چرا که با شناخت همین نقاط قوت است که هرگونه برنامه ریزی دقت و اثرگذاری بالایی پیدا خواهد کرد. در بررسی اسناد طرح جامع شهر تهران نکات و داده های بسیاری وجود داشت که نشان­دهنده توجه تدوین کنندگان طرح به نقاط قوت شهر تهران بود. نقاط قوتی که با تمرکز و سرمایه گذاری مناسب و درست روی آن ها می توان مزیت رقابتی شهر را ایجاد نمود.
این داده ها گاه به بیان قوت شهر تهران در امکانات پیشرفت می پرداختند مانند:
“نیروی انسانی در استان تهران دارای تحصیلالات و مهارت های بیشتری از کشور است“(۴.۱۱)
“جدول ۴۶ . امکانات شهر تهران برای برآوردن نقش ملی و فراملی” (۴.۳۰)

“وجود زیرساختهای مهم شهری( بزرگراهها، فضاهای سبز، شبکه های تاسیساتی، تجهیزات و خدمات شهری و…)” (۲.۱۷)
“قابلیت ها و امکانات ایجاد شده در استان تهران آنچنان برتریها و مزیتهایی برای این استان و نقطه شهری تهران ایجاد کرده که این عرصه را در معرض گسترده ترین جریان مهاجرتی کشور قرار داده است.” (۳.۱۲)
و…
و گاه به بیان قوت های شهر تهران در حوزه های مالی. مانند:
“استان تهران در بخش در آمدهای استانی نیز جایگاه ممتازی دارد.” (۳.۱۸)
و…
گاه به بیان قوت شهر تهران در مرکزیت جغرافیایی می پرداختند مانند:
“حضور در مرکز کشور دسترسی به تخصصها و فن آوریهای سطوح بالا و امکانات فرهنگی و رفاهی را میسر می سازد که بدلیل جاذبه های پیش گفته، این قابلیت‌ها در این منقطه تمرکز یافته اند” (۳.۱۰)
و…
و گاه به بیان قوت شهر تهران در حوزه های اجتماعی. مانند:
“اینها نشانه های وجود یک سرمایه اجتماعی عظیم و انباشت شده در شهر تهران اند که در تمام حوزه ها و عرصه های اجتماعی (اقتصادی، سیاسی و فرهنگی )در بازار تهرا ن، وزارتخانه ها، در دانشگاه ها و موسسات پژوهشی، تئاترها و هنرکده های عمومی و خصوصی، فرهنگسراها، روابط لازم برای توسعه را فراهم می آورد .” (۴.۱۴)
و..
گاه به بیان نقاط قوت شهر تهران از منظر اقتصادی می پرداختند مانند:
“در زمینه سرمایه فیزیکی بودجه عمرانی شهرداری تهران ۴۰ درصد شهرداری های کل کشور است یا سرمایه گذاری بخش خصوصی در بخش مسکن بین ۳۰ الی ۴۰ درصد کل مناطق شهری کشور بوده است.” (۴.۱۳)
“نسبت اشتغال در شهر تهران در کشور فزونی دارد” (۴.۱۲)
و…
وگاه به بیان قوت های شهر تهران از منظر سیاسی:
“اعتبار موقعیت سیاسی اداری و اقتصادی ویژه ای که پایتخت بودن بدان بخشیده هم از بعد منابع و هم از جهت مصارف جایگاه ممتازی یافته است.” (۳.۱۷)
و…
گاه قوت های صنعتی مورد اشاره بود:
“مهمترین عوامل تمرکز صنعتی در تهران عبارتند از: ۱. مرکزیت اداری ۲. نزدیکی به بازار مصرف و شبکه تویع ۳. دسترسی به نیرو انسانی ماهر ۴. تمرکز موسسات مالی و اعتباری ۵و تمرکز کارآفرینان و صاحبان سرمایه ۶. دسترسی به تسهیلات زیربنایی” (۳.۱۴)
و…
و گاه قوت های علمی:
“سهم اقتصاد دانش در تهران بالاست.” (۴.۰۹)
و…
تمامی این داده ها ذیل تمی با عنوان “نقاط قوت شهر تهران در تحلیل فضای داخلی” دسته بندی گردید.
۴-۳-۲-۵ تم B-5: نقاط ضعف شهر تهران:
بررسی نقطه ضعف مورد برنامه ریزی یکی از مراحل اساسی هرگونه برنامه ریزی استراتژیک است. چرا که با شناخت همین نقاط ضعف است که هرگونه برنامه ریزی دقت و اثرگذاری بالایی پیدا خواهد کرد. در بررسی اسناد طرح جامع شهر تهران نکات و داده های بسیاری وجود داشت که نشان دهنده توجه تدوین کنندگان طرح به نقاط ضعف و آسیب پذیر شهر تهران بود. نقاط ضعفی که با تمرکز برنامه ریزی برای آن ها و ارائه راهکارهای مناسب و جدی می تواند بقای مناسب شهر را تضمین کرد.
داده های بسیاری در اسناد مورد بررسی موجود بود که نشان­دهنده توجه تدوین کنندگان طرح به نقاط ضعف شهر تهران بود. این داده ها در دسته های زیر قابل تقسیم بندی بودند:
داده های بیان کننده ضعف های اجتماعی مانند:
“تهران؛ شهری روان با رفاه عمومی و زیرساخت های مناسب، همراه با تعدیل نابرابری ها و تأمین عادلانه کلیه حقوق شهروندی” (۱.۰۶)
“لزوم اعمال ضوابط و مقررات هماهنگ برای کلیه “مراکز جمعیت و فعالیت ” واقع در این حریم و عدم تعیین حریم جداگانه برای کانون های جمعیتی و کلیه سکونتگا ه های موجود در آن، از طریق تهیه طرح حریم در قالب طرح جامع تهران، همراه با ضوابط و مقررات ساخت و ساز.” (۱.۱۳)
“بررسی مکان گزینی اقشار اجتماعی در مجموعه شهری و اسکان غیررسمی” (۸.۱۴)
“رویکرد انزوا جویانه در کشور اتکا به درآمد نفت و غفلت از بهره گیری مناسب از سرمایه گذاریهای پیشین در شهر تهران که باعث خروج سرمایه های مالی خروج سرمایه های انسانی، انباشت ناکافی سرمایه های اجتماعی، تجهیز و رشد ناکافی شبکه های زیربنایی صنایع و خدمات برتر آن گشته و جایگاه گذشته خود را در منطقه از دست داده است” (۲.۱۹)
“مجموعه برنامه های عمرانی قبل از پیروزی انقلاب انقلاب اسلامی ایران موفق به ایجاد تعادل های منطقه ای نشدند و به تشدید نابرابریها و قطبی شدن فضایی و بخشی یاری رساندند” (۳.۰۴)
“از دیگرمحورهای مورد نظر دولت درسالیان اخیر کاهش نابرابری های منطقه ای از طریق قطب های توسعه منطقه ای بوده است“(۷.۲۴)
و…
داده های بیان کننده ضعف های اقتصادی مانند:
“شهروندان تهران علاوه بر مشکلات عمومی جامعه ایران نظیر گرانی عمومی و هزینه مسکن خود را با مشکلات ویژه و تشدید شده در شهر تهران نظیر ترافیک و آلودگی هوا مواجه می بینند“(۲.۳۶)
“جلوگیری از سوداگری و کسب و کار غیرمولد در مسکن و زمین شهری“(۱.۴۱)
و…
داده های بیان کننده ضعف های زیست محیطی مانند:
“جایگزینی تدریجی صنایع متوسط و کوچک با فناوری بالا و پاک به جای صنایع بزرگ آلاینده و انبارهای موجود با رعایت قوانین و مقررات موجود“(۱.۴۴)
“پالایش فعالیتها و انتقال مراکز آلاینده و پایانه های حمل بار به خارج از محدوده شهر“(۱.۴۴)
“مقابله موثر با آلودگی هوا” (۲.۳۱)
و…
داده های بیان کننده ضعف های زیرساخت شهری مانند
“کمبود سطوح خدماتی در شهر تهران“(۱۰.۰۲)
و…
داده های بیان کننده ضعف های مخاطراتی مانند:
“ایمنسازی در برابر سوانح طبیعی (زلزله، سیل و…)” (۱.۵۸)
“تامین امنیت سازه های موجود و در حال ساخت در برابر زلزله و دیگر حوادث طبیعی” (۲.۳۰)

بازده تولید و مشکلات اقتصادی و زیست محیطی دو فرایند بسیار قابل مقایسه است. تاکنون، هیچ برتری تجاری یا تکنولوژیکی شفافی بین دستاوردهای این دو روش به اثبات نرسیده است [۴, ۸, ۹].
در فرایند تبدیل بیوشیمیائی می توان به گزینش پذیری و بازده تبدیل بالا دست یافت. هرچند، این روش نیازمند فرایندهای آماده سازی^[۸] بسیار حساس است که طی آن ساختار بیومس تغییر یافته و سلولز و همی سلولز در معرض هیدرولیز آنزیمی قرار می گیرند. این فرایند آماده سازی و هزینه بالای آنزیم، هزینه کلی فرایند را افزایش می دهد. در مقابل، فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی تکنولوژی استوار و پایداری است که می تواند انواع مختلفی از بیومسهای لیگنوسلولزی را فرایندسازی کند. مساله عمده در این روش، هزینه مقدار انبوه بیومس است که باید جمع آوری و منتقل شده و در محل اجرای پروژه تحویل داده شود. این هزینه باید به اندازه کافی معقول باشد تا فرایند تولید سوخت بیولوژیکی به صورت تجاری مقرون به صرفه باشد [۴].
به طور کلی، چندین تفاوت اساسی بین این دو روش تبدیل وجود دارد. اول اینکه در فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی، لیگنین موجود در بیومس نیز همراه با سلولز و همی سلولز به گاز تبدیل می گردد. در حالیکه، در روش بیوشیمیائی، تخریب لیگنین (که ۱۰ تا ۴۰% اجزای بیومس را تشکیل می دهد) به ترکیبات تخمیر پذیر با بهره گرفتن از واکنشهای آنزیمی به سختی انجام می گیرد [۱۰]. دوم اینکه، اتانول محصول تخمیری اصلی در فرایند تبدیل بیوشیمیائی است، در حالیکه، انواع مختلفی از سوختهای بیولوژیکی را می توان از گاز سنتز در روش شیمیائی-حرارتی تولید کرد. با این حال، فرایند تبدیل بیوشیمیائی روش شناخته شده تری برای تولید اتانول از بیومسهای لیگنوسلولزی است و روش شیمیائی-حرارتی در متون علمی مورد توجه کمتری قرار گرفته است.

تبدیل شیمیائی-حرارتی بیومس فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس و سنتز سوخت بیولوژیکی را تلفیق می کند، شماتیکی از این فرایند در شکل ۱-۲ نشان داده شده است. تولید سوخت بیولوژیکی از گاز سنتز می تواند به دو صورت انجام گیرد؛ با بهره گرفتن از کاتالیستهای پایه فلزی یا غیرآلی که به عنوان فرایند فیشر-تروپ شناخته شده است و یا با بهره گرفتن از کاتالیستهای میکروبی که تخمیر گاز سنتز نامیده می شود [۱۱, ۱۲].
فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی بیومس
تبدیل به گاز کردن بیومس
تبدیل به گاز کردن بیومس فرایندی شیمیائی-حرارتی است که در طی آن ساختار کربنی بیومس در فرایند احتراق ناقص در دماهای بالا تبدیل به گاز می شود. در فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس، ساختار لیگنوسلولزی بیومس در اثر حرارت شکسته شده و تبدیل به منوکسید کربن (CO)، هیدروژن (H₂) و دی اکسید کربن (CO₂) که اجزای اصلی گاز سنتز هستند و مقادیر کمتری متان (CH₄) و گازهای دیگر می شود. ترکیب شیمیائی گاز سنتز در این فرایند به عوامل مختلفی همچون خصوصیات ماده اولیه (میزان خاکستر، رطوبت، اندازه ذرات)، سیال گازی کننده^[۹] (هوا، بخار، اکسیژن خالص یا هر ترکیبی از آنها)، نوع راکتور ( بستر ثابت، متحرک، سیالی شده) و شرایط عملیاتی (دما، نسبت سیال گازی کننده به خوراک و غیره) بستگی دارد [۱۳, ۱۴].
با وجود آنکه تاکنون از راکتورها و سیستمهای مختلفی برای تولید گاز سنتز از بیومس لیگنوسلولزی استفاده شده است اما با در نظر گرفتن عواملی همچون توان عملیاتی، هزینه ها، پیچیدگی و بازده فرایند، تبدیل به گاز کردن بیومس در راکتورهای بستر سیالی شده مناسب ترین فرایند برای تولید گاز در مقیاس بزرگ می باشد [۱۵].
شکل ‏۱‑۲: شمایی از فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس همراه با فرایند تخمیر گاز سنتز برای تولید سوختهای بیولوژیکی
تخمیر گاز سنتز
گاز سنتز یکی از سوبستراهای به صرفه و انعطاف پذیر برای فرایند تخمیر بیولوژیکی به منظور تولید انواع وسیعی از سوختهای تجدید پذیر و ترکیبات شیمیائی است. گاز سنتز را می توان از انواع مختلفی از مواد آلی و از جمله بیومس تولید کرد که نشان دهنده انعطاف پذیری این سوبستراست. هزینه تولید گاز سنتز کمتر از ۶ دلار به ازای هر میلیون بی تی یو با هزینه مواد اولیه کمتر از ۱/۰ دلار به ازای هر پوند محصول است که ارزان قیمت و با صرفه بودن این سوبسترا را نشان می دهد [۱۲].
با وجود آنکه چندین روش متفاوت برای تبدیل گاز سنتز وجود دارد، بیشتر فرایندهای تبدیل از طریق روش های میکروبی یا شیمیائی-حرارتی انجام می گیرد [۱۶]. فرایند تخمیر گاز سنتز یک فرایند بیولوژیکی است که در آن از میکروارگانیزمهای بی هوازی برای تبدیل بیوکاتالیستی اجزای گاز سنتز به انواع گسترده ای از سوختها و ترکیبات شیمیائی و بیولوژیکی استفاده می گردد [۱۷]. این میکروارگانیزمهای بی هوازی را می توان به ارگانیزمهای اتوتروف^[۱۰] یا یونی کربنوتروف^[۱۱] طبقه بندی کرد. اتوتروفها ترکیبات تک کربنی موجود در گاز سنتز همچون CO و/یا CO₂ را به عنوان منبع کربن و H₂ را به عنوان منبع انرژی مصرف می کنند در حالی که یونی کربنوتروفها می توانند از ترکیبات تک کربنی به عنوان تنها منبع کربن و همچنین انرژی استفاده کنند [۱۸]. انواع مختلفی از ارگانیزمهای بی هوازی مانند میکروبهای فتوسنتزی، استوژنیک^[۱۲]، کربوکسیدوتروفیک^[۱۳] و متانوژنیک^[۱۴] می توانند فرایند تبدیل گاز سنتز به محصولات با ارزش را انجام دهند [۱۹]. فرایند تخمیر گاز سنتز می تواند منجر به تولید هیدروژن، اتانول، بوتانول، اسید استیک، اسید بوتیریک، متان، بیوپلیمرها و پروتئین تک سلولی شود [۲۰].
مزیتهای بیوکاتالیستها
با وجود آنکه فرایند تبدیل گاز سنتز به سوخت با بهره گرفتن از کاتالیستهای پایه فلزی تکنولوژی قابل اطمینانی است که منجر به انجام واکنشهای پایدار می شود اما این فرایند کاتالیستی نیز محدودیتهای خود را دارد. معایبی همچون گزینش پذیری کم کاتالیست، هزینه بالای فرایند با توجه به استفاده از دما و فشار بالا در راکتورها، گستردگی توزیع محصول، نیاز به یک نسبت مشخص از اجزای گاز برای تولید محصول مطلوب و احتمال مسموم شدن کاتالیست با مقادیر کم گازهای سولفوری موجود در گاز سنتز منجر به هزینه بالای سوختهای سنتزی می شوند [۱۱, ۲۱]. سولفور موجود در گاز سنتز معمولا به صورت سولفید هیدروژن (H₂S) و سولفید کربونیل (COS) است و مقادیر کمتری از مرکاپتانها یا سولفور آلی نیز حضور دارند که عامل اصلی بارانهای اسیدی هستند. معمولا از فرایندهایی نظیر کلاز^[۱۵]، اکسیداسیون فاز مایع و جذب برای کاهش میزان سولفور موجود در گاز سنتز به کمتر از ۱/۰ppm استفاده می شود [۲۲].
استفاده از باکتریهای تخمیری به عنوان بیوکاتالیست بسیاری از کاستی هایی را که در فرایند تبدیل کاتالیستی وجود دارد مرتفع ساخته است. اول اینکه بیوکاتالیستها در دما و فشار معمولی عمل می کنند که این مساله منجر به کاهش هزینه انرژی می شود. علاوه بر این، فعالیت بیوکاتالیستها در دمای محیطی مانع از رسیدن به تعادل ترمودینامیکی شده و موجب برگشت ناپذیری واکنشهای بیولوژیکی می گردد که در نهایت میزان تبدیل را در این واکنشها افزایش می دهد [۱۱, ۲۱, ۲۳]. دوم اینکه در واکنشهای بیوکاتالیستی با توجه به اختصاصی بودن آنزیم^[۱۶] برای یک واکنش مشخص، میزان بازدهی محصول افزایش یافته، بازیابی محصول ساده تر گردیده و محصولات جانبی سمی کمتری در طی فرایند به وجود می آیند [۲۳, ۲۴]. سوم اینکه نسبت اجزای گاز سنتز تاثیر کمتری روی بیوکاتالیستها داشته و آنها نیاز به یک نسبت ثابت CO/H₂ ندارند در حالی که کاتالیستهای متداول نیاز به یک نسبت مشخص از اجزای گاز سنتز دارند تا منجر به تولید محصولی خاص شوند. چهارم اینکه حتی مواد اولیه ای که برای واکنشهای آنزیمی سمی هستند را می توان پس از فرایند تبدیل به گاز کردن تخمیر کرد زیرا تفاوت در ترکیب شیمیائی مواد اولیه اهمیت چندانی در فرایند تبدیل به گاز کردن ندارد [۲۴]. مساله آخر اینکه بیشتر بیوکاتالیستها می توانند مقادیر کم آلودگیهایی نظیر سولفور و کلر را تحمل کنند که این خصوصیت یکی از برتری های عمده آنها بر کاتالیستهای پایه فلزی است. حتی رشد باکتریهای بی هوازی می تواند در حضور ترکیبات سولفوری تحریک شود زیرا سولفور به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند که پتانسیل کاهشی محیط کشت را کاهش می دهد [۱۴, ۲۵, ۲۶]. هرچند، گاز سنتز باید قبل از فرایند تخمیر تا اندازه ای تمیز و خالص سازی شود تا فعالیت باکتریایی در حد مطلوب حفظ شود. همچنین تجمع هیدروکربنهای سنگین^[۱۷] و ذرات نیمسوز شده^[۱۸] موجود در گاز سنتز در خطوط لوله گاز ممکن است موجب مسدود شدن و شکستگی لوله ها و یا جریان ناپایدار گاز در خط لوله شود [۱۷].
تولید اتانول به عنوان سوخت بیولوژیکی
تولید اتانول از نشاسته، سلولز و همی سلولز از طریق فرایند بیوشیمیائی تا به امروز شناخته شده ترین روش برای تولید صنعتی اتانول است [۱۵]. تولید جهانی اتانول در سال ۲۰۰۸ به میزان ۶۸ بیلیون لیتر بوده است. تقریبا همه این اتانول از جمله سوختهای بیولوژیکی نسل اول بوده که عمدتا از نیشکر و ذرت تولید گردیدند. تولید جهانی بیواتانول در سالهای ۲۰۰۸-۲۰۰۰ در شکل ۱-۳ نشان داده شده است [۱].
شکل ‏۱‑۳ : تولید جهانی اتانول بیولوژیکی در سالهای ۲۰۰۸-۲۰۰۰[۱]
در فرایند تبدیل بیوشیمیائی، ماده اولیه به قندهای شش تایی و پنج تایی تجزیه شده و سپس به اتانول تخمیر می گردد. دو گروه از میکروارگانیزمها برای انجام این فرایند با بازده تولید اتانول بالا، بسیار نزدیک به مقدار تئوری، شناخته شده اند که عبارتند از ساکرومایسی سرویسیا^[۱۹]( مخمر) و اعضای طبقه زیموموناس^[۲۰] همانند زیموموناس موبیلیس^[۲۱] (باکتری). ساکرومایسی سرویسیا از طریق مسیر بیولوژیکی اِمدن-میرهوف-پارناس^[۲۲] پیروات^[۲۳] تولید می کند و زیموموناس موبیلیس از مسیر بیولوژیکی انتنر-دودرف^[۲۴] استفاده می کند تا از کربوهیدراتها پیروات تولید کند که بعدا به اتانول تبدیل می گردد [۲۷].
فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی روش جایگزینی برای فرایند بیوشیمیائی است که به عنوان فرایند غیر مستقیم تخمیر اتانول مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این روش، همان طور که اشاره شد، از تبدیل به گاز کردن یا پیرولیز مواد اولیه، گاز سنتز تولید می شود که به عنوان سوبسترا در فرایند تخمیر برای تولید اتانول و سایر سوختهای بیولوژیکی مورد استفاده قرار می گیرد. معمولا از باکتریهای استوژنیک که ارگانیزمهای لزوما بی هوازی^[۲۵] هستند برای انجام فرایند تخمیر استفاده می شود. این باکتریهای لزوما بی هوازی قادرند به صورت کمولیتوتروف^[۲۶] روی اجزای گاز سنتز یعنی CO و CO₂/H₂ رشد کرده و در شرایط دما و فشار محیطی آنها را به اسیدهای چرب فرار و الکل تبدیل کنند [۲۱, ۲۶, ۲۷]. بدین منظور، انواع مختلفی از گونه های کلستریدیا^[۲۷] و مورلا^[۲۸] جداسازی شده اند [۲۷].
به طور کلی، نرخ پائین واکنش و نیاز به محیط استریل برای جلوگیری از آلوده شدن محیط کشت از معایب روش های بیولوژیکی محسوب می شوند. هرچند، در فرایند تخمیر گاز سنتز حضور CO در جریان گاز، شرایط استریل را تضمین می کند چرا که CO برای بیشتر ارگانیزمها سمی است. محدودیتهای انتقال جرم مشکل دیگری است که در این فرایند بیولوژیکی وجود دارد زیرا سوبسترای گازی و به خصوص CO و H₂ حلالیت کمی در محیط کشت مایع دارند [۲۲]. تاکنون، ترکیبات محدودی، عمدتا اتانول و استات، از فرایندهای تخمیر میکروبی گاز سنتز حاصل گردیده اند. ارگانیزمهای شناخته شده نمی توانند ترکیبات دیگر را به میزان مطلوبی تولید کنند و ممکن است دستکاریهای ژنتیکی مورد نیاز باشد تا بازده تولید محصول را در این ارگانیزمها بهبود داده و همچنین حساسیت آنها را نسبت به محصولات نهایی افزایش دهند [۱۲, ۲۸] . با توجه این موانع، تجاری سازی فرایند تخمیر گاز سنتز هنوز با محدودیتهای عمده ای مواجه است. با وجود آنکه تا کنون تنها سه کمپانی INEOS Bio (ایالات متحده امریکا، ۲۰۰۸)، Coskata (ایالات متحده امریکا، ۲۰۰۹) و LanzaTech (نیوزلند، ۲۰۱۰) موفق به تولید اتانول در مقیاس بالا از فرایند تخمیر گاز سنتز گردیده اند [۲۸, ۲۹]، اما فرایند تخمیر گاز سنتز به عنوان یکی از روش های مطلوب برای تولید نسل دوم سوختهای بیولوژیکی باید در سالهای آتی مورد توجه قرار گیرد.
طرح مساله و ضرورت انجام پروژه
افزایش نگرانیهای مربوط به نوسان قیمت انرژی در بازارهای جهانی و محدودیتهایی که در بهره برداری از ذخایر فسیلی در سالهای آتی وجود دارد لزوم یافتن منابع سوخت و انرژی جایگزین را افزایش می دهد. استفاده از گاز سنتز برای تولید سوخت از طریق روش های میکروبی می تواند تا حدودی پاسخگوی این نیاز مبرم باشد. فرایند تخمیر گاز سنتز روشی برای تولید پایدار بسیاری از سوختها و ترکیبات شیمیائی است که مزیتهای فراوانی نسبت به تبدیل کاتالیستی گاز سنتز دارد. با وجود آنکه فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس به صورت گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است اما تلفیق آن با فرایند تخمیر به منظور تولید سوختهای بیولوژیکی همچنان فرایندی تکامل نیافته است. عدم وجود اطلاعات کافی در متون در مورد مصرف سوبسترای گازی توسط بیوکاتالیستها برای تولید سوختهای بیولوژیکی و نبود شرایط بهینه مشخص برای رشد و فعالیت انواع متفاوت باکتریهای استوژنیک، هیدروژنوژنیک و متانوژنیک برای دستیابی به بازده بالای محصول لزوم انجام تحقیق و پژوهش روی فرایند تخمیر گاز سنتز را افزایش می دهد. علاوه بر این، دستیابی به دانش فنی به منظور بومی سازی این فرایند مستلزم انجام تحقیقات گسترده و برنامه ریزی های بلند مدت می باشد تا امکان تجاری سازی فرایند را فراهم سازد.
اهداف کلی^[۲۹] پروژه
هدف کلی این پروژه تولید اتانول و استات از گاز سنتز بوده است و دستیابی به اهداف زیر به طور خاص مورد بررسی قرار گرفته است:
بررسی رشد کموارگانوتروفیک باکتری لانگالی بر روی سوبستراهای مختلف و مطالعه تاثیر سوبسترای آلی روی رشد سلول و بازده تولید محصول
مطالعه رشد اتوتروفیک باکتری لانگالی بر روی گاز سنتز و بازده تولید محصول
بهینه سازی میزان تولید اتانول نسبت به استات با تعیین مقدار بهینه برخی از پارامترهای موثر از جمله pH محیط کشت، نوع و مقدار عوامل کاهنده و فشار گاز سنتز در بیوراکتورهای ناپیوسته
بررسی کینتیک رشد سلول، مصرف سوبسترای گازی، بازدارندگی ناشی از CO و بازده تولید محصول درآزمایشهای ناپیوسته
بهینه سازی پارامترهای عملیاتی همچون نرخ رقیق سازی مایع، شدت جریان گاز سنتز به درون بیوراکتور و دور همزن در آزمایشهای پیوسته به منظور افزایش بازده تولید محصول
تعیین ضرایب انتقال جرم در آزمایشهای پیوسته در بیوراکتور
اهداف و چهارچوب پروژه^[۳۰]
باکتری کلستریدیوم لانگالی به عنوان یک باکتری استوژن لزوما بی هوازی به عنوان کاتالیست میکروبی در فرایند تخمیر گاز سنتز مورد استفاده قرار گرفت. این باکتری می تواند به صورت کموارگانوتروف روی سوبستراهای آلی و یا به صورت کمولیتوتروف روی اجزای گاز سنتز یعنی CO و H₂/CO₂ رشد کرده و آنها را به اتانول و استات تخمیر کند.
رشد کموارگانوتروفیک باکتری لانگالی روی سوبستراهای آلی مختلف در محیط کشت ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر فروکتوز، گلوکز، اتانول و استات به عنوان سوبستراهای آلی روی رشد سلول و توزیع محصولات در فازهای استوژنیک (تولید اسید استیک) و سالونتوژنیک^[۳۱] (تولید اتانول) مطالعه گردید. اثر غلظتهای مختلف فروکتوز، به عنوان بهترین سوبسترای آلی، روی افزایش میزان تولید اتانول نسبت به استات بررسی شد.
رشد اتوتروفیک باکتری لانگالی روی گاز سنتزی با ترکیب ثابت ۳۰% CO، ۳۰% CO₂، ۳۰% H₂ و ۱۰% Ar مورد مطالعه قرار گرفت. از محلولهایی با ترکیب مختلف سیستئین اسیدی و سولفید سدیم به عنوان عوامل کاهنده، به منظور کم کردن پتانسی کاهشی در محیط کشت، استفاده گردید. اثرات همزمان عوامل کاهنده و pH محیط کشت روی رشد سلول، مصرف سوبسترای گازی و بازده تولید محصول بررسی شد. غلظت بهینه این محلولها و pH مناسب جهت افزایش تولید اتانول نسبت به استات تعیین گردید.
به منظور تعیین پارامترهای کینتیکی مربوط به رشد سلول، مصرف سوبسترای گازی و تولید محصول، فرایند تخمیر گاز سنتز توسط لانگالی در چند بیوراکتور ناپیوسته با فشارهای گاز متفاوت انجام شد. از مدلهای کینتیکی مختلف موجود در متون برای تعیین پارامترهای مربوط به رشد سلول، نرخ مصرف سوبسترای گازی، اثرات بازدارندگی CO و بازده تولید محصول استفاده گردید.
آزمایشهای پیوسته تخمیر گاز سنتز توسط لانگالی در بیوراکتور همزن دار همراه با تغییر پارامترهای عملیاتی انجام گرفت. اثرات شدت جریان گاز و مایع و دور همزن روی میزان رشد سلول، نرخ مصرف گاز و بازده تولید اتانول و استات بررسی گردید. با بهره گرفتن از نتایج به دست آمده ضرایب انتقال جرم در بیوراکتورتعیین شدند.
سرعت انتقال جرم سوبسترای گازی از فاز گاز به فاز محیط کشت و سرعت مصرف سوبسترای گازی توسط باکتری (سرعت ذاتی واکنش) تعیین گردیدند. اثرات بازدارندگی احتمالی CO روی رشد سلول و نرخ مصرف گاز به صورت کلی و اجمالی با بهره گرفتن از مدلهای کینتیکی بحث گردید. هرگونه مطالعه روی میزان فعالیت آنزیمهای دخیل در واکنشهای بیوشیمیائی (واکنشهای مسیر متابولیکی) و اثرات عوامل مختلف همچون عناصر جزئی و یا غلظت سوبسترای گازی (CO یا H₂) روی فعالیت این آنزیمها خارج از چهارچوب این پروژه بوده و بررسی خاصی در این زمینه انجام نگرفته است.
تقسیم بندی فصول پایان نامه
این پایان نامه شامل ۵ فصل می باشد:
در فصل اول مقدمه ای کلی بر لزوم استفاده از سوختهای تجدید پذیر و انواع سوختهای بیولوژیکی ارائه می گردد. روش های کلی تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم مورد بررسی قرار می گیرند. مزیتهای استفاده از میکروب به عنوان بیوکاتالیست در فرایندهای تخمیر گاز سنتز برشمرده می شود. طرح مساله و ضرورت انجام این پروژه، اهداف کلی و چهارچوبها ارائه می گردند و این فصل با تقسیم بندی فصول پایان نامه خاتمه می یابد.
در فصل دوم مروری بر متون موجود در زمینه تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم از گاز سنتز با بهره گرفتن از بیوکاتالیستهای مختلف ارائه می گردد. پتانسیل گاز سنتز برای تخمیر شدن توسط ارگانیزمهای استوژنیک، هیدروژنوژنیک و متانوژنیک بررسی می گردد. مروری بر انواع مختلف سوختهای بیولوژیکی و ترکیبات شیمیائی که از تخمیر سوبسترای گازی توسط کاتالیستهای میکروبی حاصل شده اند همانند اتانول، اسید استیک، هیدروژن، بوتانول، اسید بوتیریک، متان و غیره ارائه می شود. در این فصل همچنین نقش پارامترهای عملیاتی مختلف همچون ترکیب مواد مغذی، pH محیط کشت، عناصر جزئی، عوامل کاهنده و نیز محدودیتهای انتقال جرم در فرایند تخمیر گاز سنتز به صورت گسترده مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.
در فصل سوم جزئیاتی از مواد و ترکیبات شیمیائی و بیولوژیکی مورد استفاده در آزمایشها ارائه می شود. روش های آماده سازی و استریل کردن محیط کشت، رشد و تکثیر سلولی در بیوراکتورهای ناپیوسته با جزئیات کامل بیان می گردد. روش های آنالیز مورد استفاده برای تعیین میزان رشد سلول، مصرف سوبسترای گازی و آلی و تولید محصول توضیح داده می شود. نحوه انجام آزمایشهای پیوسته در بیوراکتور همزن دار همراه با ایجاد شرایط استریل و کاملا بی هوازی بیان می گردد.
در فصل چهارم نتایج مربوط به آزمایشهای پیوسته و ناپیوسته تخمیر گاز سنتز با بهره گرفتن از باکتری لانگالی ارائه می گردند. نتایج مربوط به رشد کموارگانوتروفیک باکتری با بهره گرفتن از سوبسترای آلی و اتوتروفیک بر روی گاز سنتز در قالب رشد سلول، میزان مصرف سوبسترا و بازده تولید محصول مورد بحث و بررسی قرار می گیرند. شرایط بهینه ای که موجب افزایش تولید اتانول نسبت به استات می گردند به طور خاص تحلیل می شوند. نتایج بیوکینتیکی به دست آمده بر اساس داده های تجربی و با بهره گرفتن از مدلهای موجود در متون ارائه شده و تحلیلهای مربوط به این نتایج ارائه می گردند.
در فصل پنجم اهم نتایج به دست آمده از فرایند تخمیر گاز سنتز با بهره گرفتن از باکتری لانگالی برای تولید اتانول و استات ارائه می گردد. همچنین راه کارهایی برای انجام تحقیقات بعدی و به منظور گسترش پژوهش در این زمینه پیشنهاد می گردد.
در پایان، منابع و مراجع مورد استفاده در پایان نامه آورده شده و سپس ضمائم مربوط به نتایج آنالیزها و محاسبات عددی در پیوست ارائه می گردد.
فصل دوم: مروری بر متون علمی
مقدمه
در این فصل مروری بر فرایندهای تبدیل سوبستراهای گازی به انواع مختلفی از سوختهای بیولوژیکی از طریق روش های میکروبی ارائه می گردد. شرایط بهینه برای کشت انواع مختلف ارگانیزمهای استوژنیک^[۳۲]، هیدروژنوژنیک^[۳۳] و متانوژنیک^[۳۴] برای دستیابی به بازده محصول بالا بررسی می شود. تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف روی فرایند تبدیل بیولوژیکی در قالب رشد سلول، تولید محصول و نسبت توزیع محصولات به صورت گسترده مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. در جدول ۲-۱ خلاصه ای از انواع میکروارگانیزمهایی که می توانند گاز سنتز را به سوختهای بیولوژیکی تبدیل کنند ارائه شده است.
ارگانیزمهای هیدروژنوژنیک برای واکنش بیولوژیکی جابجائی آب-گاز^[۳۵]
منوکسیدکربن موجود در گاز سنتز با آب واکنش می دهد تا از طریق واکنش جابجائی آب-گاز H₂ و CO₂ تولید کند. دی اکسیدکربن تولید شده در این واکنش باید با فرایند جذب حذف شود تا هیدروژن خالص تولید شود. همچنین ممکن است از این واکنش برای افزایش میزان H₂ موجود در گاز سنتز برای کاربردهای بعدی استفاده گردد. واکنش جابجائی آب-گاز کمی گرمازا بوده و از کاتالیستهای هتروژن که ممکن است از فلزاتی همچون کروم، روی، آهن، کبالت، مس و غیره ساخته شده باشد برای انجام واکنش استفاده می شود. این فرایند با محدودیتهایی نظیر غیرفعال شدن کاتالیست با سولفور، رسوب کربن و استفاده از دماهای بالا روبروست.
در واکنش بیولوژیکی جابجائی آب-گاز از ارگانیزمهای هیدروژنوژنیک برای تولید هیدروژن از اکسیداسیون منوکسیدکربن استفاده می شود. انرژی لازم برای انجام واکنش بیولوژیکی جابجائی آب-گاز با نقل و انتقال الکترون از CO به H₂O از طریق واکنشهای زیر تامین می شود: