شماره راهنما :
1344 دكتري
عنوان :
بهبود توليد بيواتانول و بيوگاز به روش خشك با استفاده از فرآوري با مخلوط اسيدهاي آلي
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 87ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسـرو كريـمي
توصيفگر ها :
تركيبات ليگنوسلولزي , پيش فرآوري اسيد آلي , بيوگاز , بيواتانول , هيدروليز آنزيمي
استاد داور :
حميد زيلويي، پوراندخت گلكار، مرتضي خان احمدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/12/19
رشته تحصيلي :
مهندسـي شيـمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1397/12/21
كد ايرانداك :
ID1344 دكتري
چكيده فارسي :
چکیده در پی افزايش جمعیت ن صنعتی شدن جرامع ان سانیا قا ضای جهان برای انرژی به سرعت در حال افزايش ا ست در حال حا ضر حدند 88 در صد از اين قا ضا به ن سیلهی سرختهای ف سیلی اديدناپذير از قبیل تاز طبیعیا نفت ن زغال سنگ أمین می شرد در طی قرن بیستم مصرف انرژی حدند 31 برابر افزايش يافته که سريع ر از سرعت افزايش جمعیت انسان است به دلیل مصرف رنزافزنن پیشبینی میشرد برخی از اين منابع به ا ماو برسند از طرف ديگر با افزايش دغدغههای مربرط به رلید تازهای تلخانهای ن غییرات آب ن هرايی حقیقات در مررد ا ستفاده از انرژیهای اديدپذير از اهمیت زيادی برخرردار شده ا ست ا ستفاده از انرژی رلید شده از منابع زي ست رده از جمله تزينههای منا سو برای جايگزينی منابع سرختی ف سیلی به ح ساب میآيد به رنشهای ترناترنی انرژی زي ست رده مررد ا ستفاده قرار میتیرد سرزاندنا رلید بیرا انرلا رلید تاز م صنرعی با رنشهای رمر شیمیايی ن تاز زي ستی از جمله رنشهای متدانل استفاده از انرژی زيست رده است تاز زيستی به عنران يکی از اين انراع از ازيه ن خمیر زبالهها ن ساير زائدات کشانرزیا فضرالت انسانی ن حیرانی ن فاضالبهای صنعتی با رلید تاز متان بهدست میآيد طی اين فرآيند خرنجی از هاضم پس از آبزدايی ن باال بردن میزان جامدات به خرراک داو ن يا کرد کشــانرزی بديل میشــرد بیرا انرل به عنران يک ســرخت زيســتی مايع جايگزين مناســبی برای بنزين به حساب میآيد قابلیت اختالط بیرا انرل با بنزين ن پتانسیل باالی رلید انرژی رسط اين سرخت اديدپذير رجهها را به سمت آن جلو کرده ا ست امرنزه ا ستفاده از مراد لیگنر سلرلزی به عنران خرراک فرآيند رلید بیرا انرل ن بیرتاز با رجه به قیمت پايین آن ن م شکالت محیط زي ستی نا شی از رها کردن اين مراد در طبیعت از اهمیت زيادی برخرردار ا ست اما ا ستفاده از اين خرراک به صررت مســتقیم امکانپذير نیســت ن نیاز اســت قبل از نرند به فرآيند رلید بیرتاز ن بیرا انرل پیشفرآنری صــررت پذيرد در قســمت انل اين پژنهش سعی شده است از اسیدهای آلی به منظرر پیشفرآنری کاه برنج به عنران يک سربسترای لیگنرسلرلزی استفاده شرد استفاده از اسیدهای آلی باعث کاهش مشکالت محیط زيستی ن همچنین مناسو ر شدن رکیو جريان خرنجی برای استفاده به عنران خرراک داو ن کرد میشــرد از طرفی برای انلین بار مايع خرنجی راکترر بیرتاز مايع مخلرط میکرنبی برای پیشفرآنری کاه برنج مررد اســتفاده قرار ترفته اســت طی نتايج به دســت آمده اســید الکتیک در مقايســه با ســه اســید آلی ديگر اســید اســتیکا اســید بر یريک ن اســید پرنپیرنیک رانايی بهتری برای در هم شک ستن ساختار کاه برنج دا شت پیشفرآنری به کمک ا سید الکتیک 4 در صد در دمای 041 درجه ســـانتیتراد به مدت 03 دقیقه باعث افزايش غلظت قند رلیدی در فرآيند هیدرنلیز آنزيمی از 9 6 ترو بر لیتر به 5 41 ترو بر لیتر شد میزان ا انرل رلیدی پس از پیشفرآنری در اين شرايط از 2 5 ترو بر لیتر به 7 9 ترو بر لیتر افزايش يافت کاه برنج فرآنری شده به کمک مايع مخلرط میکرنبی در دمای 041 درجه سانتیتراد نیز غلظت قند آزاد شده را به 01 ترو بر لیتر ن غلظت ا انرل رلیدی را به 7 7 ترو بر لیتر افزايش داد در قســمت دنو اين پژنهشا پیشفرآنری با اســتفاده از مايع مخلرط میکرنبی ن آب در ســه دمای مختلف 031ا061ن 091 درجه سانتیتراد ن دن زمان متفانت 03 ن 06 دقیقه بررسی شد بازده هیدرنلیز آنزيمی ن بیرا انرل برای کاه برنج خاو به ر یو برابر با 9 73 ن 7 82 درصــد برد بازده هیدرنلیز آنزيمی ن ا انرل برای کاه برنج فرآنری شــده به کمک مايع مخلرط میکرنبی در دمای 091 درجه ن به مدت 03 دقیقه به ر یو به 6 27 ن 7 07 درصــد افزايش يافت بیرمتان رلیدی از ســربســترای انلیه طی فرآيند ه ضم بیهرازی مرطرب ن خ شک برابر با 491 میلیلیتر به ازای ترو جامد فرار ن 051 میلیلیتر به ازای جامد فرار اندازهتیری شد بی شینه بیرمتان رلیدی مربرط به کاه فرآنری شــده با مايع مخلرط میکرنبی در دمای 091 درجه ســانتیتراد ن به مدت 03 دقیقه برد میزان متان رلیدی از کاه فرآنری شــده در اين شــرايط بعد از هضــم بیهرازی طی فرآيند مرطرب ن خشــک به ر یو برابر با 042 میلی لیتر ن 091 میلیلیتر متان به ازای هر ترو جامد فرار اندازهتیری شد کلمات کلیدی 1 رکیبات لیگنرسلرلزی 2 پیش فرآنری اسید آلی 3 بیرتاز 4 بیرا انرل 5 هیدرنلیز آنزيمی
چكيده انگليسي :
88 Enhancement of ethanol and dry biogas production by pretreatment with organic acids mixture Forough Momayez Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree PhD language FarsiDr Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac irAbstractWorld energy consumption is growing rapidly while supplying the demand fromtraditional energy sources is not sustainable The utilization of fossil fuels including naturalgas oil and coil is currently responsible for about 88 of this demand Using non renewable energy sources has resulted in greenhouse gas emissions leading to globalwarming and climate changes These facts promoted researchers to develop alternativeenergy producing technologies through which bioenergy has attracted substantialattention Among the various biofuels biogas is a widely used green fuel It is producedthrough the microbial decomposition of organic matters under oxygen free conditions Through this process the digestate is dewatered and used as a fertilizer or animal feed Onthe other hand bioethanol the most important liquid biofuel is widely used as a fuel orgasoline enhancer worldwide Different renewable substrates can be used for biogas andbioethanol production In contrast with first generation biofuels produced from food crops the production of second generation biofuels uses non edible resources Lignocellulosicmaterials as the main organic source on the earth are considered as the most viablerenewable energy feedstock for the production of second generation biofuels However using lignocellulosic feedstock directly for biogas and bioethanol production is not possibledue to the recalcitrant structure of these materials Thus an efficient pretreatment processis needed to accelerate the biomass degradation and improve the yield of biogas orbioethanol produced in the subsequent steps In this study the effluent of biogas productionplant was used for the pretreatment of rice straw for the improvement of ethanol production In addition the organic active ingredients of the effluent i e acetic butyric lactic andpropionic acids 1 4 as well as water were employed for the pretreatment at 100 and140 C The results indicated that the pretreatment at 100 C had no significant effect onthe performance of subsequent enzymatic hydrolysis and ethanol production bysimultaneous saccharification and fermentation SSF Among different types of organicacids presented in the biogas liquid waste lactic acid showed a better performance Thehighest concentration of glucose and ethanol were achieved after 72 h enzymatic hydrolysisand SSF from the straw pretreated at 140 C with 4 lactic acid Applying biogas liquidwaste for the straw pretreatment at 140 C resulted in an increase in glucose and ethanolconcentrations by 42 4 and 47 5 respectively compared to those from untreated samples SEM FTIR BET BJH and compositional analyses were used to characterize the changesin the structure and composition of rice straw by the pretreatment Changes in the strawswelling cellulose crystallinity pore size distribution and composition were responsiblefor the acquired improvements Furthermore the straw was pretreated at 130 160 and 190 C for 30 and 60 min and subjected to enzymatic hydrolysis simultaneous saccharificationand fermentation SSF liquid anaerobic digestion L AD and dry anaerobic digestion D AD The highest improvements in hydrolysis and ethanol yields were 100 and 125 achieved from the straw pretreated with biogas liquid waste at 190 C for 60 min The bestmethane yield was obtained through L AD and D AD of straw pretreated at 190 C and 30min with biogas liquid waste resulting in 24 and 26 enhancements in methaneproduction However treatment with water had no significant effect on methane yield Keywords Lignocellulosic feedstock Organic acid pretreatment Biogas Bioethanol
استاد راهنما :
كيخسـرو كريـمي
استاد داور :
حميد زيلويي، پوراندخت گلكار، مرتضي خان احمدي
