Skip to main content
SUPERVISOR
Keikhosro Karimi,Mortaza Sadeghi
کیخسرو کریمی (استاد راهنما) مرتضی صادقی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad javad Nosratpour
محمدجواد نصرت پور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
Increasing global population and industrialization in every corners of the earth, makes energy an important issue. At the moment this energy provides from fossil fuels. But resources for fossil fuels are not last for more than few decades ahead. Finding alternative sources of energy seems to be nessesary. Biofuels, knowing that they are renewable and also does not emit extra CO 2 to atmhere, are good choices. Among different biofuels, biogas and ethanol production attractes more attention. In this study bagasse, as an agricultural waste with high annual production, used for biogas and ethanol production. High recalcitrance of lignocelluloses such as sugarcane bagasse makes the pretreatment necessary. Pretreatment increases the accessability of enzymes and microorganisms. Sodium carbonate, sodium sulfite and sodium acetate solutions in concentrations of 0.25 and 0.5 M in 100, 140 and 180 o C was used for pretreatment of sugarcane bagasse. Enzymatic hydrolysis, fermentation with Saccharomyces cerevisiae and anerobic digestion was done on pretreated and raw bagasse. The highest amount of biogas and ethanol were 239 Nml/gVS and 7.29 g/l, respectively, which both obtained from bagasse pretreated with 0.5 M solution of sodium carbonate in 140 o C. While the highest gasoline equivalent (190.2 l/ton raw bagasse) observed for bagasse pretreated with 0.5 M sodium sulfite solution in 140 o C. Pretreatment with sodium acetate didn’t had significant effect on biogas and ethanol production from sugarcane bagasse. FTIR and SEM was used to investigate the morphological and structural changes in pretreated bagasse. Also, two stage anerobic digestion using a membrane bioreactor was applied for produciotn of hydrogen from pretreated bagasse. In the first stage, the goal was production of volatile fatty acids as mch as possible. In the process of volatile fatty acid production 13.2 gr volatile fatty acid was gained per each 20 g pretreated substrate that used. In the second stage in an anerobic membrane bioreactor mixture of volatile acids was used to produce hydrogen. For hydraulic retention time of 10 days between 326 and 360 Nml hydrogen and for hydraulic retention time of 5 days 444 Nml hydrogen produced.
با افزایش روزافزون جمعیت کره زمین و توسعه جوامع مختلف نیاز به انرژی به یکی از مهم­ترین موضوع­ها تبدیل شده است. در حال حاضر قسمت قابل توجهی از انرژی مصرفی توسط سوخت­های فسیلی تأمین می­شودکه به نظر می­رسد طی دهه­های پیش رو به اتمام برسند.در این شرایط یافتن جایگزینی برای این سوخت­ها کاملاً ضروری به نظر می­رسد. سوخت­های زیستی به دلیل تجدید­پذیر بودن و عدم وارد نمودن گاز گلخانه­ای اضافی به جو کره زمین می­توانند از جمله گزینه­های مناسب باشند. در این میان اتانول و بیوگاز بیش از سایر سوخت­های زیستی توسعه یافته­اند. در این پژوهش از باگاس نیشکر به عنوان یکی از ضایعات کشاورزی که به طور سالانه مقدار زیادی از آن تولید می­شود به عنوان منبعی برای تولید اتانول و بیوگاز استفاده شده است. هدف پژوهش حاضر به دست آوردن حداکثر سوخت زیستی ممکن از باگاس نیشکر است. به دلیل ساختار مستحکم مواد لیگنوسلولزی از جمله باگاس نیاز است پیش از استفاده از آن­ها یک سری پیش­فراوری روی آن­ها صورت گیرد تا دسترسی آنزیم­ها و میکروب­ها تسهیل شود. به منظور پیش­فراوری از سدیم­کربنات، سدیم سولفیت و سدیم استات استفاده شد. همچنین پیش­فراوری با آب داغ نیز روی باگاس صورت گرفت. غلظت محلول پیش­فراوری برای مواد قلیایی برابر با 5/0 و 25/0 مولار در نظر گرفته شد. دمای پیش­فراوری برابر با 100، 140 و 180 درجه سلسیوس و زمان انجام پیش­فراوری یک ساعت در نظر گرفته شد. آزمایش­های مربوط به آبکافت آنزیمی، تخمیر بی­هوازی به وسیله­ی مخمر ساکارومایسس سرویسه و هضم بی­هوازی روی نمونه­های پیش­فراوری شده و پیش­فراوری نشده انجام گرفت. بیشترین میزان بیوگاز و اتانول تولیدی در این پژوهش برابر بود با 239 میلی­لیتر متان به ازای یک گرم جامد فرار و 29/7 گرم بر لیتر اتانول که هر دو از نمونه­ی پیش­فراوری شده به وسیله­ی سدیم­کربنات با غلظت نیم مولار در دمای 140 درجه سلسیوس حاصل شد. بنزین معادل در فرایند تولید بیوگاز و اتانول برای این نمونه به ترتیب برابر با 4/162 و 8/163 لیتر بر مبنای هر تن باگاس پیش­فراوری نشده به دست آمد. این در حالی است که بیشترین بنزین معادل (2/190 لیتر بر مبنای هر تن باگاس پیش­فراوری نشده) برای نمونه پیش­فراوری شده در دمای 140 درجه سلسیوس به وسیله­ی محلول نیم مولار سدیم سولفیت به دست آمد. در مقایسه با سدیم­کربنات و سدیم سولفیت میزان سوخت زیستی تولید شده توسط نمونه­های سدیم استات کمتر و تقریباً مشابه نمونه پیش­فراوری با آب داغ بود. به منظور بررسی ساختار نمونه­ها آنالیزهای FTIR و میکروسکوپ الکترونی روی نمونه­ها صورت گرفت. در ادامه طی یک فرایند دو مرحله­ای از راکتور غشایی زیستی بی­هوازی به منظور تولید هیدروژن استفاده شد. در مرحله نخست سعی شد حداکثر ممکن مخلوط اسیدهای چرب فرار استحصال شود. به ازای هر 20 گرم جامد پیش­فراوری شده تا 2/13 گرم مخلوط اسیدهای چرب فرار به دست آمد. در مرحله دوم مخلوط اسیدها به راکتور تزریق شد که برای زمان ماند 10 روز بین 326 تا 360 میلی­لیتر و برای زمان ماند 5 روز 444 میلی­لیتر هیدروژن به دست آمد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی