پديد آورنده :
نائبيان، راضيه
عنوان :
توليد بيوگاز، بيوهيدروژن و بيواتانول از ضايعات باغباني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوتكنولوژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
يازده، 100 ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
توصيفگر ها :
ضايعات باغباني , پيش فرآوري حلال آلي , بيوگاز , بيوهيدروژن
استاد داور :
حميد زيلويي، محمد هادي جزيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/06/24
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/06/24
چكيده فارسي :
چكيده در سالهاي اخير گرايش به توليد سوختهاي زيستي از زيست تودهها باال رفته است اين نوع سوختها كه نسبت به سوختهاي فسيلي اثرات مخرب زيست محيطي كمتري دارند ميتوانند مشكل كمبود منابع سوختهاي فسيلي را برطرف كنند سوختهاي زيستي كه از زيست تودهها توليد ميشوند مانند باگاس نيشكر ساقهي برنج و ضايعات باغباني جز نسل دوم سوختهاي زيستي حساب ميشوند و رقابتي با منابع غذايي جهان ندارند اين سوختهاي زيستي نسل دوم ميتوانند كربن دياكسيد منتشر شده در محيط زيست را 001 57 كاهش دهند ضايعات باغباني شامل سرشاخه شاخهي درختان و بقاياي گياهان كه در نتيجهي هرس به زمين ميريزند چمن پوستهي درختان و برگ است استفاده از ضايعات باغباني نه تنها مشكل آلودگي آنها بر اثر انباشته شدنشان را برطرف ميكند بلكه فرآوردههاي باارزشي از اين ضايعات باغباني توليد ميكند براي تبديل ضايعات ليگنوسلولزي به بيوگاز بيواتانول و بيوهيدروژن نياز به مرحلهاي پيش فرآوري است كه در آن سطح مادهي اوليه را براي آنزيمها در مرحلهي هيدروليز آنزيمي قابل دسترس ميسازد براي توليد اتانول مرحلهي هيدروليز آنزيمي در پيش است كه در آن قند مورد نياز براي مرحلهي توليد بيواتانول فراهم ميشود براي توليد بيوگاز و بيوهيدروژن پس از مرحلهي پيش فرآوري به توليد اين دو سوخت پرداخته ميشود پيش فرآوري انجام شده در اين پروژه پيش فرآوري با حالل آلي است كه كاتاليزور اسيد استيك در آن به بهبود سرعت فرآيند منجر ميشود پيش فرآوري با حالل آلي به دليل توليد كمتر محصوالت بازدارنده همچون هيدروكسي متيل فورفورال و فورفورال نسبت به پيش فرآوري اسيدي ارجحيت دارد از طرفي چون مخلوط ضايعات باغباني شامل هم چوبهاي نرم و هم چوب هاي سخت است پيش فرآوري حالل آلي بهتر از پيش فرآوري بازي براي توليد بيوگاز است حالتهاي پيش فرآوريهاي انجام شده در 42 حالت مختلف در دماهاي 021 051 و 071 درجه سانتيگراد زمانهاي 03 و 06 دقيقه و درصدهاي وزني وزني اسيد استيك 0 1 3 و 5 انجام گرفت در مرحلهي هيدروليز آنزيمي بيشترين ميزان قند توليدي 50 5 گرم بر ليتر با شرايط پيش فرآوري در دماي 071 درجه سانتيگراد 0 اسيد استيك و 03 دقيقه زمان حاصل شد كه اين غلظت گلوكز براي پيش فرآوري نشده 17 4 گرم بر ليتر بود باالترين بازده تئوري اتانول 6 71 براي شرايط پيش فرآوري در دماي 071 درجه سانتيگراد زمان 03 دقيقه و غلظت 5 اسيد استيك بود اين در حالي است كه بهترين نتيجهي متان براي جامد پيش فرآوري براي شرايط پيش فرآوري در دماي 071 درجه سانتيگراد غلظت 3 اسيد استيك و 03 دقيقه زمان حاصل شد كه اين مقدار 344 ميلي ليتر بر گرم جامد فرار اندازه گيري شد مقدار متان به دست آمده براي حالت پيش فرآوري نشده 182 ميلي ليتر بر گرم جامد فرار بود بهترين نتيجهي متان توليدي براي مايع پيش فرآوري در شرايط 051 درجه سانتيگراد 03 دقيقه زمان و 5 اسيد استيك بود و ميزان متان آن 142 ميلي ليتر بر گرم جامد فرار بود در مورد بيوهيدروژن توليدي جامدات پيش فرآوري بيشترين مقدار آن 7 101 ميلي ليتر بر گرم جامد فرار بود كه توسط جامد پيش فرآوري شده در دماي 051 درجه سانتيگراد 3 اسيد استيك و 06 دقيقه زمان توليد شد جامد پيش فرآوري نشده 2 95 ميلي ليتر بر گرم جامد فرار بيوهيدروژن توليد كرد بيشترين ميزان بيوهيدروژن توليدي از مايعات پيش فرآوري در دماي 051 درجه سانتيگراد 5 اسيد استيك و 03 دقيقه زمان 79 ميلي ليتر بر گرم جامد فرار بود بررسي درصد ليگنين و كربوهيدرات و FTIR روي جامد حاصل از پيش فرآوري انجام گرفت نتيجهي FTIR به اين صورت بود كه بيشترين ميزان شدت بلورينگي براي دماي 071 درجه سانتيگراد 3 اسيد استيك و 03 دقيقه زمان مشاهده شد كه اين ميزان 55 1 بود و ميزان شدت بلورينگي براي سوبستراي پيش فرآوري نشده 3 1 بود طبق نتايج درصد ليگنين و كربوهيدرات بيشترين درصد گلوكان 45 براي دماي 071 درجه سانتيگراد زمان ماند 06 دقيقه و غلظت 3 اسيد استيك بود كمترين ميزان ليگنين هم در شرايط پيش فرآوري 021 درجه سانتيگراد 0 اسيد استيك و 06 دقيقه زمان است كه 1 02 بود از آنجايي كه نتايج مربوط به بنزين معادل بهينهي بيوگاز و بيوهيدروژن با حالت پيش فرآوري نشده تفاوت زيادي نداشت اثر مفيد پيش فرآوري در اندازهي تجهيزات مورد استفاده مشاهده شد به اين صورت كه با انجام عمليات پيش فرآوري جرم مادهي اوليهي مورد استفاده در مقايسه با پيش فرآوري نشده مطابق درصدهاي بازيابي كمتر شد كه اين خود به كاهش مقياس تجهيزات مورد استفاده كمك كرد در نهايت با توجه به نتايج به دست آمده استفاده از اتانول براي پيش فرآوري ضايعات باغباني تا سطح قابل قبولي بيوگاز توليدي را بهبود بخشيد همچنين در صورت استفاده از لجن پيش فرآوري شده براي توليد بيوهيدروژن بدون نياز به استربل كردن و مواد مغذي به غير از مادهي اولي
چكيده انگليسي :
Production of biogas biohydrogen and bioethanol from garden waste Razieh Naebian r naebian@ce iut ac ir Date of submission 2020 7 18 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac irAbstract The competition between fuel and food at first generation biofuels has encouraged researchers to uselignocellulosic materials for second generation biofuels Garden wastes consist of grass clippings hedgecuttings pruning leaves and wood The application of garden waste for biofuel production could notonly solve pollution problems made by disposing and burning but also could produce value addedchemicals and biofuels However because of the recalcitrant of lignocelluloses a pretreatment processis necessary for increasing the accessibility of the cellulose to hydrolytic enzymes Organosolvpretreatment is the process to remove lignin from lignocellulosic substrate with organic solvents or theiraqueous solutions and therefore increase the digestibility of cellulose In this study an organosolvpretreatment process was investigated under mild conditions and with acetic acid as a catalyst Thepretreatment was carried out at different temperatures 120 C 150 C and 170 C with acetic acid 0 1 3 and 5 for 30 and 60 min As a result the enzymatic hydrolysis produced 5 1 g L glucose afterthe pretreatment at 170 C with 0 acetic acid for 30 min whereas the result for untreated garden wastewas 4 7 g L The theoretical yield of ethanol production after pretreatment at 170 C for 30 min with5 acetic acid was 17 6 The best result of biogas production from solid was 443 ml g VS obtainedafter pretreatment at 170 C with 3 acetic acid for 30 min Biogas production for untreated gardenwaste was only 281 ml g VS The best result for biohydrogen production from solid was 101 7 ml g VSafter pretreatment at 150 C with 3 acetic acid for 60 min Biohydrogen production for untreatedgarden waste was 59 2 ml g VS This result for the liquid fraction of pretreatment at 150 C with 5 acetic acid for 30 min was 97 ml g VS Determination of structural carbohydrates and lignin in biomasswas carried out on solids after pretreatment FTIR test also was carried out on the pretreated solids Themaximum percent of glucan was 54 after pretreatment at 170 C for 60 min with 3 acetic acid Theminimum percent of lignin was 20 1 obtained after pretreatment at 120 C with 0 acetic acid for60 min The crystallinity index was calculated as the absorbance ratio of A1098 A898 The CI was 1 3for untreated garden waste which was increased to 1 55 when the waste was treated at 170 C with 3 acetic acid for 30 min This kind of pretreatment could reduce the size of substrate Pretreatment ofgarden waste by ethanol could increase biogas production in comparison to alkali pretreatment Promising results of biohydrogen were achieved without sterilization and the addition of nutrients Keyword garden waste organic solvent pretreatment biohydrogen pretreatment of sludge
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد داور :
حميد زيلويي، محمد هادي جزيني
