بهبود خواص فيلم زيست تخريب پذير نشاسته با افزودن محصول جانبي فرآيند توليد اتانول زيستي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

دكتري

در اين رساله براي بهبود اقتصادي فرآيند توليد اتانول زيستي و ارزش افزوده ضايعات باقي مانده، جامدات غني از ليگنين حاصل از مايع پيش فرآوري و جامدات باقي¬مانده از آبكافت آنزيمي جدا شدند و براي تقويت فيلم زيست تخريب پذير نشاسته به كار گرفته شدند. براي اين منظور، كاه گندم طي چهار پيش فرآوري مختلف رايج ( قليايي با هيدروكسيد سديم 8 درصد وزني/ حجمي، قليايي با محلول كربنات سديم 5/0 مولار، اسيد سولفوريك 5/0 درصد وزني/ وزني، و اتانول 50 درصد حجمي/حجمي) آماده مرحله آبكافت آنزيمي و در نهايت اتانول توليد شد. در ميان پيش فرآوري¬هاي انجام شده، پيش فرآوري با اسيد سولفوريك در جهت حذف همي¬سلولز كاه گندم (7/81 درصد) و پيش فرآوري با هيدروكسيد سديم (7/73 درصد) در جهت كاهش ليگنين كاه گندم نسبت به ساير پيش فرآوري¬ها موفّق¬تر عمل كردند. بيشترين و كمترين بازده توليد اتانول به ترتيب براي پيش فرآوري با اسيد سولفوريك ( 83 درصد) و با محلول اتانول (37 درصد) بدست آمد. بيشترين ميزان ليگنين استخراج شده (حدوداً 86 درصد ليگنين كاه گندم) از مايع پيش فرآوري با هيدروكسيد سديم حاصل شد كه با آزمون¬هاي شيميايي، آناليز عنصري، DLS، FE-SEM، FTIR، H-NMR،DSC و TGA مشخصّه يابي شد. خلوص ليگنين استخراج شده از مايع 88 درصد بدست آمد و ساختار دايره اي شكل و نانو بودن ابعاد آن (160 نانومتر) با تصاوير FE-SEM و آزمون DLS مشخّص شد. در ادامه براي تهيّه فيلم زيست تخريب پذير، مخلوطي از نشاسته، گلسيرول و ليگنين ( از 0 تا 30 درصد وزني) به روش قالب¬گيري محلول آماده شد. سپس ويژگي-هاي كامپوزيت نشاسته- ليگنين به كمك آزمون¬هاي مكانيكي، تعيين بلورينگي، FE-SEM، آزمون حرارتي، آبدوستي، تراوش پذيري و رنگ سنجي تعيين شد. بر اساس نتايج، با اضافه كردن 20 درصد وزني از ليگنين استخراج شده، استحكام كششي و مدول الاستيسيته فيلم نشاسته به ترتيب تقريباً 67 و 167 درصد افزايش يافت. ميزان بلورينگي كامپوزيت نشاسته- ليگنين (20 درصد وزني) نيز 67 درصد افزايش پيدا كرد. مقاومت حرارتي و آبدوستي فيلم نشاسته در حضور ليگنين نيز افزايش داشت و تراوش پذيري نسبت به بخار آب و گاز اكسيژن به ترتيت 50 و 58 درصد كاهش يافت. محصولات جانبي ديگر فرآيند توليد اتانول زيستي، زيست توده¬هاي باقي¬مانده از آبكافت آنزيمي جامدات پيش فرآوري شده با محلول كربنات سديم (Al-ERS)، محلول رقيق اسيد سولفوريك (DA-ERS) و محلول اتانول (Or-ERS) بودند كه با آسياب گلوله¬اي تحت فرآوري مكانيكي قرار گرفتند. سپس از جامدات آسياب شده در تهيّه فيلم نشاسته در نسبت¬هاي 3، 5، 10 و 15 درصد وزني استفاده شد. از ميان كامپوزيت¬هاي ساخته شده، كامپوزيت نشاسته- Al-ERS (10 درصد وزني) بيشترين مقدار را براي مدول الاستيسيته (3/2 مگاپاسكال) و استحكام كششي (9/7 مگاپاسكال) نشان داد. زاويه تماس كامپوزيت نشاسته با افزودن Al-ERS (10 درصد وزني) حدوداً از 76 به 94 درجه رسيد. و تراوش پذيري نسبت به بخار آب و گاز اكسيژن به ترتيت 35 و 43 درصد كاهش يافت. بنابراين مي‌توان نتيجه گرفت كه استفاده از محصول جانبي ليگنين در بهبود ويژگي¬هاي كامپوزيت زيست تخريب پذير، مي‌تواند به عنوان يك مرحله اميدواركننده در پايداري و كاهش قيمت نهايي محصولات نسل دوم سوخت زيستي اتانول باشد.

218722

بدون گرايش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان