پديد آورنده :
اسدي، نوشين
عنوان :
توليد هيدروژن زيستي از كاه برنج پيش فرآوري شده با حلال آلي و با استفاده از انتروباكترائروژنز
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوتكنولوژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
سيزده،105ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
حميد زيلويي
توصيفگر ها :
ليگنين , پيروليز
استاد داور :
كيخسرو كريمي، پورانداخت گلكار
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/09/17
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
چكيده هيدروژن بهعنوان سوختي پاك و مادهاي پركاربرد شناخته مي شود بااينوجود توليد زيستي آن هنوز در مراحل اوليهي توسعه قرار دارد امروزه بيشترين كاربرد هيدروژن براي توليد آمونياك بهعنوان كود كشاورزي است پسماندهاي كشاورزي بهعنوان يكي از منابع اصلي زيستتوده به شمار ميآيند كه قابلاستفاده براي توليد هيدروژن زيستي هستند در اين پژوهش توليد هيدروژن زيستي از كاه برنج پيشفرآوري شده با اتانول و با استفاده از انتروباكترائروژنز به عنوان يك باكتري بيهوازي اختياري موردبررسي قرار گرفت طراحي آزمايش بر اساس سه عامل عملياتي غلظت اتانول دما و زمان براي رسيدن به بهترين ميزان بازده توليد هيدروژن توسط نرمافزار Design Expert و روش طراحي تركيب مركزي CCD انجام شد و بهترين مدل تطبيق دادهشده با دادههاي آزمايشگاهي بر اساس تحليل ANOVA به دست آمد شرايط عملياتي شامل دماي 231 درجهي سانتيگراد غلظت اتانول 17 درصد و زمان 29 دقيقه بهعنوان پيشفرآوري بهينه تعيين شد در اين حالت بازده توليد برابر با 92 31 ميليليتر هيدروژن بر گرم كاه بود همچنين تأثير شدت پيشفرآوري بر ميزان بازيابي جامد ليگنين و بازده هيدروژن تحليل شد با افزايش شدت پيشفرآوري بازيابي جامد كاهش و بازيابي ليگنين افزايش يافت بااينوجود روند مشخصي براي بازده هيدروژن در شدت پيشفرآوري مختلف مشاهده نشد كه نشاندهندهي تأثير زياد غلظت اتانول است تركيب درصد كاه اوليه و پيشفرآوري شده در شرايط عملياتي مختلف مقايسه گرديد ساختار بافت كاه توسط آزمون FTIR و عكسبرداري ميكروسكوپ الكتروني روبشي موردبررسي قرار گرفت شاخص بلورينگي با افزايش غلظت اتانول افزايش يافت باوجود زيادشدن شاخص بلورينگي با افزايش شدت پيشفرآوري سطح دسترسي آنزيم و ميزان تخلخل كاه پيشفرآوري شده در شدت پيشفرآوري باال بهبود يافت تأثير غلظت كاه بر ميزان هيدروژن توليدي بررسي شد با افزايش غلظت كاه مقدار هيدروژن و نسبت كربن دياكسيد به هيدروژن افزايش و بازده توليد آن كاهش يافت كه مشابه با نتايج حاصل از آزمايش با سوبستراي گلوكز بود كاهش غلظت كاه از 21 به 99 9 گرم بر ليتر سبب افزايش بازده هيدروژن تا 21 321 ميليليتر برگرم شد غلظت باالتر سوبسترا باعث پيشرفت واكنش به سمت توليد ساير متابوليتها ميشود تأثير بازدارندگي اتانول توليدشده توسط اينگونهي ميكروبي موردبررسي قرار گرفت درنهايت بر اساس نتايج آزمايشگاهي اين پژوهش الگوريتمي بهمنظور تخمين توليد هيدروژن در مقياس باال و كاربرد آن براي توليد كود نيتروژنه آمونياك از سال 9127 تا 2127 پيشنهاد شد بر مبناي مقدار برنج توليدي در سال 9127 براي بازده هيدروژن برابر با 97 1 كيلوگرم بر تن كاه ميزان هيدروژن قابلتوليد برابر با 31 1 هزار كيلوتن محاسبه شد كه پس از تبديل به آمونياك نياز نيتروژن براي 1 71 درصد از كل سطح كشت برنج در ايران قابل تأمين است اين ميزان با افزايش بازده هيدروژن به 13 2 كيلوگرم بر تن كاه به 7 34 درصد افزايش مييابد همچنين ريسك تخمينها بر اساس آناليز مونت كارلو مورد ارزيابي قرار گرفت واژگان كليدي هيدروژن كاه برنج پيشفرآوري حالل آلي انتروباكترائروژنز
چكيده انگليسي :
124 Biological Hydrogen Production from Organosolv Pretreated Rice Straw using Enterobacter aerogenes Nooshin Asadi Nooshin asadi@ce iut ac ir October 18 2016 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Hamid zilouei hzilouei@cc iut ac irAbstractHydrogen is recognized as a clean fuel and useful substance however its biological production is still in the early stagesof development Today the main application of hydrogen is to produce ammonia as an agricultural fertilizer Agriculturalresidues are considered as one of the main sources of biomass that are usable for biological hydrogen production In thisstudy the biological hydrogen production from organosolv pretreated rice straw using Enterobacter aerogenes as afacultative anaerobic bacterium was evaluated The experimental design was conducted based on the operational parametersincluding ethanol concentration temperature and time to achieve the best efficiency of hydrogen production using Designexpert software and a central composite design CCD and the best fitted model with experimental data was obtained byANOVA analysis The operating conditions at a temperature of 180 C concentration of 45 ethanol and 30 minutes weredetermined as the optimum pretreatment For this operation the yield was calculated to be 19 73 ml of hydrogen per eachgram of straw The effect of pretreatment severity on the solid and lignin recovery and hydrogen yield was analyzed Byincreasing the pretreatment severity the solid recovery decreased and the lignin recovery increased however no significanttrend was observed for the hydrogen yield at the different pretreatment severity that shows the considerable effect of ethanolconcentration The composition of the native and treated straw at various operating conditions was compared The structureof straw was studied by FTIR analysis and scanning electron microscope images Crystallinity index increased byenhancement in the concentration of ethanol Although the crystallinity index increased at higher pretreatment severities the surface area accessible to enzyme and the porosity of treated straw were improved The influence of concentration ofstraw on the hydrogen production was investigated By increasing the concentration of straw the hydrogen amount and theratio of carbon dioxide to hydrogen increased and the hydrogen yield decreased which was in conformity to the experimentwith glucose substrate A reduction in the straw concentration from 50 to 3 33 g l led to an increase in the hydrogen yieldto 108 17 ml gr The higher concentration of substrate results in production of other metabolites The inhibitory effect ofethanol produced by this microorganism was studied Finally based on the laboratory results of this study an algorithmwas proposed to estimate the large scale hydrogen production and its use for the production of nitrogen fertilizer ammonia from 2013 to 2050 Based on the amount of rice produced in 2013 for the yield of 1 43 kg H2 tonne straw the potentialquantity of hydrogen was estimated to be 1 59 thousand tonnes that after conversion to ammonia the nitrogen requirementfor 12 5 of the rice cultivation area in Iran could be provided This rises to 68 4 by increasing the hydrogen yield to8 57 kg H2 tonne straw Furthermore the risk of estimations was evaluated by Monte Carlo analysis Keywords Hydrogen Rice straw Organosolv pretreatment Enterobacter aerogenes
استاد راهنما :
حميد زيلويي
استاد داور :
كيخسرو كريمي، پورانداخت گلكار
