توليد سوخت پاک از ضایعات زراعي

دانشجوي دکتري واحد علوم و تحقيقات دانشگاه آزاد اسلامي موفق به توليد هيدروژن بيولوژيکي از ضايعات کشاورزي شد.

به گزارش ايسنا، نيما نصيريان، دانشجوي دکتري دانشکده کشاورزي و منابع طبيعي در اين خصوص گفت: با توجه به افزايش روزافزون تقاضاي انرژي و جمعيت کره زمين و با توجه به محدوديت منابع سوخت‌هاي متداول، رويکرد به سوخت‌هاي برگشت پذير امري اجتناب ناپذير است.

وي با بيان اين مطلب که هيدروژن به عنوان يک سوخت پاک، قابليت بسياري در جايگزيني سوخت‌هاي متداول و آلوده کننده محيط زيست دارد، افزود: اگر بخواهيم از هيدروژن به عنوان يک منبع پايدار و سازگار با محيط زيست استفاده کنيم، نياز است که آن را از منابع برگشت پذير و قابل دسترس با حجم کافي مانند مواد زائد سيستم‌هاي کشاورزي و جنگل توليد کنيم.

مواد زائد ليگنوسلولزي داراي حدود 70 تا80 درصد کربوهيدرات هستند، در صورتي‌که به خوبي هيدروليز شوند، مي‌توانند به عنوان يک منبع ايده‌آل براي توليد هيدروژن بيولوژيکي و ديگر سوخت‌هاي زيستي مورد بهره برداري قرار گيرند.

نصيريان در رابطه با مراحل تحقيق خود ادامه داد: به منظور يافتن قابليت توليد هيدروژن از ضايعات ليگنوسلولزي، يک سيستم توليد ناپيوسته هيدروژن از کاه گندم و همچنين براي بهينه‌سازي پروسه توليد و افزايش راندمان آن يک سيستم پيوسته راکتوري توليد بيوهيدروژن از شکر زائد حاصل از کارخانجات توليد شکر راه‌اندازي شد.

آزمايش توليد در سيستم‌هاي ناپيوسته با هدف يافتن بهترين روش توليد بيوهيدروژن از کاه گندم شامل فرايندهاي جداگانه و توام پيش فرآوري، هيدروليز و تخمير طراحي شده و مورد آزمايش قرار گرفتند.

وي افزود: آزمايش‌هاي پيش فرآوري براي يافتن اثر اسيد سولفوريک رقيق بر شکستن ساختار مواد ليگنوسلولزي در دو مرحله و 65 آزمايش انجام و بهترين شرايط آن اسيد با غلظت 2درصد، دماي 120 درجه سلسيوس و زمان ماند 90 دقيقه در آون حاصل شد.

بعد از آن کاه گندم پيش آوري شده در شرايط بهينه براي استفاده در راکتورهاي ناپيوسته آماده شد.

نصيريان با بيان اين که پنج سيستم متفاوت شامل تخمير کاه تازه، تخمير کاه پيش فرآوري شده، تخمير مايع بعد از پيش فرآوري، پيش فرآوري، هيدروليز و تخمير جداگانه کاه گندم(روش SHF) و پيش فرآوري جداگانه و هيدروليز و تخمير همزمان کاه گندم(SSF) براي توليد بيوهيدروژن مطابق شرايط تعريف شده در استاندارد DIN کشور آلمان مورد آزمايش قرار گرفت، افزود:

 روش SSF بهترين نتيجه توليد هيدروژن را داشته و با توجه به انجام همزمان هيدروليز و تخمير در يک راکتور در ابعاد تجاري مي‌تواند اقتصادي‌ترين چشم‌انداز را داشته باشد. بازده توليد هيدروژن در روش SSF مقدار 1 مول هيدروژن بر گلوکز به دست آمد که اين مقدار 64درصد گاز توليدي به وسيله آزمايش مرجع با استفاده از گلوکز، لجن مشابه و در همان شرايط محيطي بود.

همچنين 5 درصد کربن موجود در فاز جامد به گاز تبديل شد. اين روش کمترين زمان تاخير را در بين آزمايش‌هاي انجام شده به خود اختصاص داد.

نصيريان ادامه داد: مايع حاصل از هيدروژن اسيدي با بازده 19/1 مول هيدروژن بر گلوکز(76درصد آزمايش مرجع) و 52 درصد تجزيه کربن، قابليت بالايي را براي استفاده در سيستم‌هاي پيوسته نشان داد.

 با توجه به ماهيت مايع بودن آن، مزيت استفاده مستقيم بدون تغيير در راکتورهاي متداول توليد پيوسته را داراست.

وي در پايان افزود: در بخش ديگر اين تحقيق، تکنولوژي توليد هيدروژن بيولوژيکي به روش تخمير در تاريکي به صورت پيوسته در راکتورهاي نوع CSTR مورد آزمايش و ارزيابي قرار گرفت.

 توليد هيدروژن در دماهاي مزوفيليک انجام و از شکر زائد به عنوان منبع کربن تغذيه‌اي باکتري‌ها استفاده شد. همچنين از يک محيط کشت مخلوط به دست آمده از کارخانه تصفيه فاضلاب به عنوان منبع باکتري‌هاي هيدروژن‌زا بهره گرفته شد.