Skip to main content
SUPERVISOR
Mortaza Sadeghi,Keikhosro Karimi
مرتضی صادقی (استاد راهنما) کیخسرو کریمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maziar Dehghani
مازیار دهقانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
Application of renewable and environmental friendly types of energy is obligatory for the near future. Biogas production is one of the routes for the future market of energy. Biogas is produced under anaerobic conditions by conversion of organic materials to methane (CH4) gas, which is a flammable gas. Lignocellulosic material as an agriculture residue has a great potential for biogas production. Rice straw is one of the lignocellulosic materials with a huge amount of world wide annual production. Recalcitrant structure of rice straw, which is mainly due to high crystalline cellulose and protection by lignin and hemicelluloses, causes hardships in the way of microorganisms accessibility to rice straw carbohydrates. Pretreatment is a way to enhance biogas production by destroying the complex structure of the straw as well as lignin removal. In the present work, the main target is to improve biogas production by alkali pretreatment of rice straw in a pressurized reactor with 0.25 and 0.5 M sodium carbonate at 90, 110, and 130?C and for 1, 2 and 3 hours. All treated and untreated rice straws were digested under mesophilic conditions (37?C) for 47 days. The best results obtained by pretreatment with 0.5 M sodium carbonate at 110?C for 2 hours and resulted in production of 292 ml CH4/g VS while untreated rice straw produced 130 ml CH4/g VS. The results also showed that by increasing the concentrations from 0.25 M to 0.5 M, biogas production would significantly be improved while time interval increasing showed less impact. NREL, SEM and FTIR analyses confirmed straw structure destruction, lignin removal, and cellulose crystalline reduction. Furthermore, biogas production by using anaerobic membrane bioreactor (An-MBR) was investigated. Biogas production yield in the An-MBR for about 55 days and at 35?C was 141 ml CH4/g VS while a traditional bioreactor with the same conditions produced 111 ml CH4/g VS. Keywords An-MBR, biogas, pretreatment, rice straw, sodium carbonate
: کاه برنج ماده ای لیگنوسلولزی و دارای مقدار قابل توجهی از کربوهیدرات ها است که می توان از آن در تولید سوخت های زیستی مانند بیوگاز استفاده کرد. ساختار منظم، میزان بلورینگی بالا، درجه ی پلیمری بالا و وجود لایه های محکم از موادی همچون لیگنین به دور ماکرومولکول های کربوهیدراتی مانع از دسترسی مناسب ریزسازواره ها به این مواد می شود. در این پژوهش از پیش فرآوری های با کربنات سدیم 25/0 و 5/0 مولار، در دماهای 90، 110 و 130 درجه سانتی گراد و مدت زمان های 1، 2 و 3 ساعت جهت افزایش سلولز در دست رس و در نتیجه بهبود تولید متان استفاده شد و تاثیر هر یک از عوامل دما، زمان و غلظت کربنات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. کلیه پیش فرآوری ها، در راکتور تحت فشار همزن دار با قابلیت تزریق مواد در دمای مورد نظر به منظور حذف هرگونه اثر پیش گرمایشی انجام شد. هضم بی هوازی برای تولید متان در درون بطری های 118 میلی لیتری در دمای 35 درجه سانتی گراد و به مدت 47 روز صورت گرفته و گاز تولیدی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی(GC) مورد سنجش قرار گرفت. نمونه پیش فرآوری شده با کربنات سدیم 5/0 مولار، در دمای 110 درجه سانتی گراد و مدت زمان 2 ساعت با تولید 292 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد فرار با افزایش 125 درصدی تولید متان نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده، پیش فرآوری بهینه بوده است. این در حالی است که نمونه پیش فرآوری نشده در شرایط یکسان، 130 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد فرار تولید نمود. در ادامه این پژوهش از بیوراکتور غشایی بی هوازی برای تولید بیوگاز از کاه برنج استفاده شد که در مدت 55 روز و در دمای 35 درجه سانتی گراد، 141 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد تولید شد. این در حالی است که در عدم استفاده از غشا این میزان به 111 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد کاهش یافت. واژگان کلیدی : بیوگاز، متان، کاه برنج، لیگنوسلولز، پیش فرآوری، بیوراکتور غشایی بی هوازی : کاه برنج ماده ای لیگنوسلولزی و دارای مقدار قابل توجهی از کربوهیدرات ها است که می توان از آن در تولید سوخت های زیستی مانند بیوگاز استفاده کرد. ساختار منظم، میزان بلورینگی بالا، درجه ی پلیمری بالا و وجود لایه های محکم از موادی همچون لیگنین به دور ماکرومولکول های کربوهیدراتی مانع از دسترسی مناسب ریزسازواره ها به این مواد می شود. در این پژوهش از پیش فرآوری های با کربنات سدیم 25/0 و 5/0 مولار، در دماهای 90، 110 و 130 درجه سانتی گراد و مدت زمان های 1، 2 و 3 ساعت جهت افزایش سلولز در دست رس و در نتیجه بهبود تولید متان استفاده شد و تاثیر هر یک از عوامل دما، زمان و غلظت کربنات سدیم مورد بررسی قرار گرفت. کلیه پیش فرآوری ها، در راکتور تحت فشار همزن دار با قابلیت تزریق مواد در دمای مورد نظر به منظور حذف هرگونه اثر پیش گرمایشی انجام شد. هضم بی هوازی برای تولید متان در درون بطری های 118 میلی لیتری در دمای 35 درجه سانتی گراد و به مدت 47 روز صورت گرفته و گاز تولیدی با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی(GC) مورد سنجش قرار گرفت. نمونه پیش فرآوری شده با کربنات سدیم 5/0 مولار، در دمای 110 درجه سانتی گراد و مدت زمان 2 ساعت با تولید 292 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد فرار با افزایش 125 درصدی تولید متان نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده، پیش فرآوری بهینه بوده است. این در حالی است که نمونه پیش فرآوری نشده در شرایط یکسان، 130 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد فرار تولید نمود. در ادامه این پژوهش از بیوراکتور غشایی بی هوازی برای تولید بیوگاز از کاه برنج استفاده شد که در مدت 55 روز و در دمای 35 درجه سانتی گراد، 141 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد تولید شد. این در حالی است که در عدم استفاده از غشا این میزان به 111 میلی لیتر متان به ازای هر واحد گرم جامد کاهش یافت. واژگان کلیدی : بیوگاز، متان، کاه برنج، لیگنوسلولز، پیش فرآوری، بیوراکتور غشایی بی هوازی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی