توليد سوخت هاي زيستي از ضايعات بلوط

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

در حاليكه تقاضاي انرژي در حال افزايش است، منابع اصلي انرژي همچنان سوخت‌هاي فسيلي هستند. مشكلي كه در اين راستا وجود دارد اين است كه نه تنها محصولات جانبي توليد سوخت از منابع فسيلي فوق‌العاده سمي بوده و در آسيب‌هاي زيست‌محيطي فراواني مانند بيماري‌هاي سرطان ، مشكلات تنفسي، بيماري‌هاي خودايمني، ناهنجاري جنين، بيماري‌هاي عصبي، از بين رفتن تنوع زيستي، و آلودگي شهري نقش دارند، بلكه منابع آنها محدود بوده و دير يا زود تمام ميشوند. از سوي ديگر، سوخت‌هاي زيستي ميتوانند از مواد خام بسيار متنوع، در دسترس، و ارزان توليد شوند و بعلاوه بصورت محلي و فوري توليد شده و به سرمايه اوليه كمتري در مقايسه با ديگر منابع انرژي تجديدپذير نياز دارند. درنتيجه سوخت‌هاي زيستي نه تنها ميتوانند بسادگي جايگزين منابع سوخت‌هاي فسيلي شوند بلكه جايگزيني اين منابع نويدبخش ضروري است. در اين راستا مانعي كه وجود دارد اينستكه عليرغم منابع متنوع، برخي از آنها ارزش غذايي دارند. بنابراين بايد به سمت منابع جايگزيني حركت كنيم كه ضايعاتي و بدون استفاده باشند. در اين راستا استفاده از ضايعات بلوط، بعنوان يك ماده اوليه ارزان و فراوان درايران راه‌حل مناسبي بنظر ميرسد. در اين پژوهش از ضايعات بلوط بصورت مجزا جهت توليد سوخت‌هاي زيستي بيواتانول، بيوديزل، و بيوگاز استفاده شد؛ همچنين بدليل انجام فرايند هيدروليز و تخمير جداگانه، ضايعات توليدي در مرحله هيدوليز آنزيمي نيز براي توليد بيوگاز مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به عمده بودن نشاسته و روغن در مغز بلوط، و تركيبات ليگنوسلولزي در برگ، شاخه، سرشاخه، تنه، پوسته درخت، كلاهك، و پوسته ميوه، كل فرايندها به دو دسته تركيبات ليگنوسلولزي و تركيبات نشاسته‌دار تقسيم شدند. بدليل وجود تركيبات فنلي وتانن در تمامي اجزاي بلوط و اثر بازدارندگي آن برمخمر ساكارومايسيس سرويسيه، تخمير اتانولي توسط موكور اينديكوس نيز انجام گرفت و نتايج حاصل مقايسه شدند. براي افزايش بازده توليد اتانول، استفاده از پيش‌فرآوري ضروري بنظر رسيد. پيش‌فرآوري، بازده توليد اتانول تقريبا تمامي سوبستراهاي ليگنوسلولزي را افزايش داد و بالاترين بازده توليد اتانول 63% وزني-وزني مربوط به تخمير برگ پيش‌فرآوري شده توسط موكور اينديكوس بود. در سوبستراي نشاسته‌دار، پيش‌فرآوري‌ها بشدت موجب كاهش تركيبات فنلي و تانن شده، غلظت اتانول توليدي را افزايش دادند اما موجب افزايش بازده توليد اتانول نشدند. بالاترين غلظت اتانول توليدي از مغز بلوط g/l 1/18 پس از استخراج با اتانول توسط موكور اينديكوس بدست آمد. در توليد بيوگاز، ضايعات هيدروليزي بيشتر از ساير مواد اوليه بيومتان توليد كردند و پيش‌فرآوري سوبستراهاي ليگنوسلوزي تاثير مثبتي بر بازده توليد بيومتان نداشت. بيومتان توليدي از سوبستراهاي نشاسته‌دار بطور قابل توجهي بيشتر از سوبستراهاي ليگنوسلولزي بوده و بيشترين بازده، مربوط به جامد پس از هيدروليز مغز بلوط خام با مقدار ml/g VS 3/483 اندازه‌گيري شد. از روغن بلوط استخراج شده براي توليد بيوديزل استفاده شد كه با داشتن بازده 2/78% وزني-وزني، طبق استانداردهاي انجمن امريكايي آزمون و مواد كيفيت مطلوبي داشت. براي درك قابليت تبديل ضايعات بلوط به سوخت، مقدار انرژي قابل استحصال از كل ضايعات بلوط برحسب ليتر بنزين معادل، طبق دو سناريوي متفاوت، 2/304 و 7/182 ليتر محاسبه شد. در مجموع نتايج نشان داد همه اجزاي درخت بلوط ضايعاتي براي توليد سوخت‌هاي زيستي مناسب ميباشد.

211477

بيوتكنولوژي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

حميد زيلويي، محمدهادي جزيني

كيخسرو كريمي