شماره راهنما :
1715 دكتري
پديد آورنده :
ابراهيميان، فريناز
عنوان :
توليد هيدروژن و ديگر محصولات با ارزش افزوده بالا از بخش آلي پسماند جامد شهري با استفاده از كشت هاي تركيبي
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هشت، 87ص.:جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
توصيفگر ها :
كشت تركيبي , بيوهيدروژن , بخش آلي پسماند جامد شهري , كلستريديوم استوبوتيليكوم , پالايشگاه زيستي
استاد داور :
حميد زيلويي، محمدهادي جزيني، بيژن بينا
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/01/23
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/01/28
چكيده فارسي :
چكيده با توجه به نقش مهم قيمت مواد اوليه در فرآيند توليد سووووختهاي زيسوووتي اسوووتفاده از مواد اوليه نسووول دوم به دليل عدم تقابل با مواد خوراكي مورد توجه پژوه شگران قرار گرفته ا ست از بين اين مواد پ سماند جامد شهري به علت ر شد روزافزون جمعيت در حجم انبوهي در حال توليد ميباشد با وجود قابليت باالي اين مواد جهت تبديل شدن به سوختهاي زيستي بيش از نيمي از اين ضايعات در كل دنيا به روش دفن كردن در خاك ساماندهي مي شوند كه شيرابههاي حا صل از آنها سبب ايجاد بوي نامطبوع و م شكالت زي ست محيطي بي شماري مي شود هدف از اين پژوهش توليد حداكثري هيدروژن و ساير سوختهاي زيستي از بخشآلي پسماند شهري ميباشد هيدروژن از مهم ترين سوختهاي زيستي است كه به دليل توليد بخار آب هنگام سوختن به عنوان سوخت پاك شناخته شده است عالوه بر اين هيدروژن با توليد 341 كيلوژول انرژي به ازاي هر كيلوگرم داراي باالترين محتوي انرژي ميباشود با اين جود توليد زيسوتي هيدروژن با روشهاي متداول مقرون به صورفه نيسوت راهكارهايي چون اسووتفاده از ماده اوليه ارزان قيمت كاهش نياز به مواد اوليه با اسووتفاده از محصوووالت فرعي فرآيند و همچنين توليد سوواير محصوووالت باارزش حين فرآيند ميتوانند به توليد مقرون به صووورفه هيدروژن كمك كند باكتري كلسوووتريديوم اسوووتوبوتيليكوم با قابليت توليد هيدروژن با بازده باال و توليد حاللهاي اسووتون بوتانول و اتانول شووناخته شووده اسووت ليكن تاكنون از آن جهت توليد همزمان هيدروژن و حاللها از بخش آلي پسووماند شووهري استفاده نشده است در اين مطالعه از پيشفرآوري اتانولي به همراه اسيدهاي استيك و بوتيريك محصوالت فرعي فرآيند با مقادير مختلف صفر تا 1 وزني وزني در دماهاي 021 و 061 درجه سانتيگراد ا ستفاده شد پيشفرآوري با ا ستفاده از 1 ا ستيك ا سيد در دماي 021 درجه سانتيگراد منجر به توليد هيدروليزيتي با 4 93 گرم بر ليتر قندهاي قابل تخمير شوود كه طي فرآيند تخمير به 6 11 گرم بر ليتر اسووتون بوتانول و اتانول و 5 222 ميليليتر هيدروژن تبديل شد به منظور افزايش ميزان انرژي توليدي كشت تركيبي كلستريديوم استوبوتيليكوم با سه ميكروارگانيسم قارچ موكور اينديكوس مخمر سوواكارومايسوويس سوورويسوويه و باكتري اينتروباكترآئروژنز مورد بررسووي قرار گرفت نتايج نشووان دهنده عدم همزيسووتي مؤثر كل ستريديوم با ساكاروماي سيس سروي سيه ميبا شد كه ميتواند به دليل وجود زايموزان در ساختار مخمر با شد ك شت تركيبي كل ستريديوم با قارچ موكور اينديكوس و باكتري اينتروباكترآئروژنز منجر به افزايش غلظت حاللهاي توليدي و همچنين افزايش بازده كلي توليد حاللها و هيدروژن به ازاي هر كيلوگرم پسماند خام شد تخمير هيدروليزيت حاصل از هيدروليز آنزيمي 8 بار جامد با كشت تركيبي كلستريديوم و قارچ موكور با نسبت 1 1 و در اسوويديته بهينه 5 5 منجر به توليد 9 5 گرم بر ليتر بوتانول 2 2 گرم بر ليتر اسووتون و 9 7 گرم بر ليتر اتانول شوود همچنين 9 041 ميلي ليتر هيدروژن توليد شوود از تخمير همين هيدروليزيت با اسووتفاده از كشووت تركيبي كلسووتريديوم اسووتوبوتيليكوم و اينتروباكتر آئروژنز 4 8 گرم بر ليتر بوتانول 4 3 گرم بر ليتر اسوووتون 4 2 گرم بر ليتر اتانول و 6 2 گرم بر ليتر 2و3 بوتان ديول و 7 642 ميلي ليتر هيدروژن توليد شووود جامدات باقي مانده در انتهاي فرآيند تخمير جهت توليد بيوگاز تحت هضوووم بيهوازي قرار گرفت و بدين ترتيب باالترين ميزان انرژي توليدي از كشوووت تركيبي كلستريديوم استوبوتيليكوم و اينتروباكترآئروژنز برابر با 882 ميليليتر بنزين معادل به فرمهاي بوتانول اتانول بوتانديول هيدروژن و متان توليد شد بنابراين ميتوان نتيجه گرفت كشت تركيبي كلستريديوم استوبوتيليكوم و اينتروباكتر آئروژنز در مقايسه با ساير كشتهاي تركيبي بررسي شده در اين پژوهش و نيز كشت خالص هر يك از ميكروارگانيسمها منجر به توليد باالترين ميزان انرژي از پسماند شهري ميشود كلمات كليدي كشووت تركيبي بيوهيدروژن بخش آلي پسووماند جامد شووهري كلسووتريديوم اسووتوبوتيليكوم پااليشووگاه زيستي
چكيده انگليسي :
Abstract With concern about the conflict between food and biofuel production second generationfeedstocks have been gaining increasing attention Among these the organic fraction of municipalsolid waste is generating in huge amount proportional to population growth Landfilling andincineration are the most typical strategies for MSW management however they negatively affectthe global environment by releasing toxic leachates and toxic gases respectively This study aimedat the maximum coproduction of hydrogen and other biofuels from the organic fraction ofmunicipal solid waste OFMSW Hydrogen is the cleanest energy carrier with the highest heatingvalue of 143 kJ g However the economic production of biohydrogen has not been implementedyet Economic viability of biohydrogen production can be enhanced by utilizing low valuefeedstocks minimizing the need for input chemicals and generating hydrogen along with otherbiofuels through a biorefinery approach Clostridium acetobutylicum has been recognized forefficient production of hydrogen as well as acetone butanol ethanol ABE However it has notbeen evaluated for simultaneous production of hydrogen and ABE from OFMSW In this study ethanol pretreatment catalyzed by various amounts 0 5 1 w w of acetic acid and butyric acid fermentation byproducts at 120 and 160 C was applied The pretreated OFMSW catalyzed by1 acetic acid at 120 C led to a hydrolysate with 39 4 g L fermentable sugars which wasfermented to 11 6 g L ABE and 222 5 mL hydrogen In order to increase the fermentation products the cocultivation of C acetobutylicum with Mucor indicus fungus saccharomyces cerevisiae andEnterobacter aerogenes bacterium were evaluated The results demonstrated the lack of symbiosisbetween C acetobutylicum and saccharomyces cerevisiae which can be due to the so calledstructure Zymosan of S cerevisiae The cocultivation of C acetobutylicum with M indicus andE aerogenes led to an increase in the concentration of solvents as well as the total yield of solventsand hydrogen production per each kg of raw OFMSW Fermentation of the hydrolysate obtainedfrom the enzymatic hydrolysis of 8 solid loading by the coculture of C acetobutylicum and Mindicus with 1 1 biomass ratio and 5 5 pH led to the production of 2 2 g L acetone 7 9 g L ethanol and 5 9 g L butanol Moreover 140 9 mL hydrogen was evolved Fermentation of this hydrolysateby the coculture of C acetobutylicum and E aerogenes resulted in the production of 8 4 g Lbutanol 3 4 g L acetone 2 4 g L ethanol 2 6 g L 2 3 butanediol and 246 7 mL hydrogen Theresidual solids after the fermentation were anaerobically digested for methane production Fermentation of OFMSW hydrolysate by the coculture of C acetobutylicum and E aerogenes andanaerobic digestion of residual solid resulted in the highest energy production i e 288 mLgasoline equivalent in the forms of ethanol butanol butanediol and hydrogen Thus it can beconcluded that the bacterium cocultivation leads to the highest amount of energy compared tofungal bacterium and yeast bacterium cocultures as well as the pure culture of thesemicroorganisms Keywords Coculture Biohydrogen Organic fraction of municipal solid waste C acetobutylicum Biorefinery
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد داور :
حميد زيلويي، محمدهادي جزيني، بيژن بينا
