شماره مدرك :
17455
شماره راهنما :
15279
پديد آورنده :
محمودي، زهرا
عنوان :

توليد سوخت هاي زيستي از ضايعات بلوط

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوتكنولوژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1400
صفحه شمار :
[سيزده]، [155]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
توصيفگر ها :
سوخت هاي زيستي , اتانول , بيوگاز , بيوديزل , ضايعات بلوط
استاد داور :
حميد زيلويي، محمدهادي جزيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/01/31
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
دانشكده :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/01/31
كد ايرانداك :
2824636
چكيده فارسي :
در حاليكه تقاضاي انرژي در حال افزايش است، منابع اصلي انرژي همچنان سوخت‌هاي فسيلي هستند. مشكلي كه در اين راستا وجود دارد اين است كه نه تنها محصولات جانبي توليد سوخت از منابع فسيلي فوق‌العاده سمي بوده و در آسيب‌هاي زيست‌محيطي فراواني مانند بيماري‌هاي سرطان ، مشكلات تنفسي، بيماري‌هاي خودايمني، ناهنجاري جنين، بيماري‌هاي عصبي، از بين رفتن تنوع زيستي، و آلودگي شهري نقش دارند، بلكه منابع آنها محدود بوده و دير يا زود تمام ميشوند. از سوي ديگر، سوخت‌هاي زيستي ميتوانند از مواد خام بسيار متنوع، در دسترس، و ارزان توليد شوند و بعلاوه بصورت محلي و فوري توليد شده و به سرمايه اوليه كمتري در مقايسه با ديگر منابع انرژي تجديدپذير نياز دارند. درنتيجه سوخت‌هاي زيستي نه تنها ميتوانند بسادگي جايگزين منابع سوخت‌هاي فسيلي شوند بلكه جايگزيني اين منابع نويدبخش ضروري است. در اين راستا مانعي كه وجود دارد اينستكه عليرغم منابع متنوع، برخي از آنها ارزش غذايي دارند. بنابراين بايد به سمت منابع جايگزيني حركت كنيم كه ضايعاتي و بدون استفاده باشند. در اين راستا استفاده از ضايعات بلوط، بعنوان يك ماده اوليه ارزان و فراوان درايران راه‌حل مناسبي بنظر ميرسد. در اين پژوهش از ضايعات بلوط بصورت مجزا جهت توليد سوخت‌هاي زيستي بيواتانول، بيوديزل، و بيوگاز استفاده شد؛ همچنين بدليل انجام فرايند هيدروليز و تخمير جداگانه، ضايعات توليدي در مرحله هيدوليز آنزيمي نيز براي توليد بيوگاز مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به عمده بودن نشاسته و روغن در مغز بلوط، و تركيبات ليگنوسلولزي در برگ، شاخه، سرشاخه، تنه، پوسته درخت، كلاهك، و پوسته ميوه، كل فرايندها به دو دسته تركيبات ليگنوسلولزي و تركيبات نشاسته‌دار تقسيم شدند. بدليل وجود تركيبات فنلي وتانن در تمامي اجزاي بلوط و اثر بازدارندگي آن برمخمر ساكارومايسيس سرويسيه، تخمير اتانولي توسط موكور اينديكوس نيز انجام گرفت و نتايج حاصل مقايسه شدند. براي افزايش بازده توليد اتانول، استفاده از پيش‌فرآوري ضروري بنظر رسيد. پيش‌فرآوري، بازده توليد اتانول تقريبا تمامي سوبستراهاي ليگنوسلولزي را افزايش داد و بالاترين بازده توليد اتانول 63% وزني-وزني مربوط به تخمير برگ پيش‌فرآوري شده توسط موكور اينديكوس بود. در سوبستراي نشاسته‌دار، پيش‌فرآوري‌ها بشدت موجب كاهش تركيبات فنلي و تانن شده، غلظت اتانول توليدي را افزايش دادند اما موجب افزايش بازده توليد اتانول نشدند. بالاترين غلظت اتانول توليدي از مغز بلوط g/l 1/18 پس از استخراج با اتانول توسط موكور اينديكوس بدست آمد. در توليد بيوگاز، ضايعات هيدروليزي بيشتر از ساير مواد اوليه بيومتان توليد كردند و پيش‌فرآوري سوبستراهاي ليگنوسلوزي تاثير مثبتي بر بازده توليد بيومتان نداشت. بيومتان توليدي از سوبستراهاي نشاسته‌دار بطور قابل توجهي بيشتر از سوبستراهاي ليگنوسلولزي بوده و بيشترين بازده، مربوط به جامد پس از هيدروليز مغز بلوط خام با مقدار ml/g VS 3/483 اندازه‌گيري شد. از روغن بلوط استخراج شده براي توليد بيوديزل استفاده شد كه با داشتن بازده 2/78% وزني-وزني، طبق استانداردهاي انجمن امريكايي آزمون و مواد كيفيت مطلوبي داشت. براي درك قابليت تبديل ضايعات بلوط به سوخت، مقدار انرژي قابل استحصال از كل ضايعات بلوط برحسب ليتر بنزين معادل، طبق دو سناريوي متفاوت، 2/304 و 7/182 ليتر محاسبه شد. در مجموع نتايج نشان داد همه اجزاي درخت بلوط ضايعاتي براي توليد سوخت‌هاي زيستي مناسب ميباشد.
چكيده انگليسي :
While the energy market demand is increasing, the main energy resource is still fossil fuels. The problem is that not just their byproducts are extremely toxic, which have created so much environmental damage and costs, such as pollution, as well as many excruciating diseases, such as cancer, respiratory problems, autoimmune diseases, fetus malformation and neurodegenerative disease, their resources are limited too, and sooner or later we are going to hit the bottom, that's it no more petroleum. On the other hand, biofuels could use a much diverse, locally available, and cheaper raw material, and on top of that, they can be locally and instantly produced and at the same time, require much smaller initial capital compared to other renewable enegy resources. As a result, these promising renewable energy resources not only can easily and must but also will certainly replace fossil fuels. There is one problem, despite their diverse source, they still have a limitation in their supply quantity, since some of them have alimentary value. Therefore, we need to shift to alternative resources that use wastes rather than foods. In this regard, using acorn wastes as a cheap and abundant raw material in Iran seems to be a good soloution. In this study, acorn wastes were used separately as feedstocks of processes are transformed into bioethanol, biodiesel, and biogas; also due to separate hydrolysis and fermentation process(SHF), the enzymatic hydrolysis stage wastes were used to produce biogas. Acorn kernel contains considerable starch and oil, and leaves, branches, twigs, trunk, bark, cup, and fruit shells contain considerable lignocellulosic cmpounds, so the whole processes were classified into two categories: the ones done on lignocellulose derivatives and the others were starch compounds. However, tannins and phenol-based compounds inhibit yeast Saccharomyces cerevisiae fermentation process therefore we tried Mucor indicus as well and we compared the results. It became obvious that in order to increase the ethanol yield, we needed to pretreat lignocellulosic compounds in order to separate lignin from. Pretreatment increased the ethanol production efficiency of almost all lignocellulosic substrates and the highest ethanol production efficiency was 63% w/w of pretreated leaves fermented by Mucor Indicus. Pretreatments significantly reduced phenolic and tannin compounds in the starchy substrate, increased ethanol production, but did not increase ethanol production efficiency. The maximum concentration of ethanol produced from acorn kernel was 18.1 g/l after extraction with ethanol and fermentation by Mucor Indicus. In biogas production, the highest biomethane yield was obtained from anaerobic digestion of hydrolyzed wastes, and the pretreatment of lignocellulosic substrates did not have a positive effect on biomethane yield. Biomethane produced from starchy substrates was significantly higher than lignocellulosic substrates and the highest yield was measured at 483.3.3 ml/g VS from hydrolysis waste of raw acorn kernel. Acorn oil extracted with hexane solvent was used to produce biodiesel with a yield of 78.2%w/w, which was of good quality according to ASTM standards. To understand the ability to convert acorn wastes to biofuels, the amount of gained energy from total acorn wastes in terms of liters of gasoline, was calculated according to two different scenarios of 304.2 and 182.7 liters. In general, according to the results, all components of oak wastes are suitable for the production of biofuels.
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد داور :
حميد زيلويي، محمدهادي جزيني
لينک به اين مدرک :

بازگشت