Skip to main content
SUPERVISOR
Hamed Zilouei
حمید زیلوئی (استاد راهنما)
 
STUDENT
FATEMEH AZIZI
فاطمه عزیزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Hydrogen is one of the most promising alternatives as a new energy carrier. The abundance, ease of production from water, the almost unique use and the inherent environmental benefits of hydrogen are its distinguished features comparing to other energy resources. On the other hand, biogas production has a high economic advantage due to the low cost of production, availability of raw materials and various forms of consumption. The second generation of biomass such as agricultural wastes has been recognized as a renewable resource for biofuels production. In this study, production of biohydrogen and biogas from bagasse (sugar production plant waste) has been studied. An organic solvent pretreatment with ethanol was used for bagasse preparation as feedstock and Enterobacter aerogenes was used as facultative anaerobic bacteria. The design expert software was applied to design the organic solvent pretreatment test. The surface response method and design of the central composition test were selected in this design. The recovered mass of total solid and recovered lignin were chosen as the objective functions of this design. Three considered parameters in organic solvent pretreatment including temperature (140-180 ° C), ethanol concentration (50-80% vol) and time (30-90 min). The best fitted model was obtained from laboratory data using ANOVA. Operating conditions including temperature of 160 ° C, ethanol concentration 65% and time 90 min were selected as the optimal pretreating condition. In this case, the production of hydrogen was obtained equal to 59 ml of hydrogen per gram of bagasse. The structure of bagasse tissue was then investigated using FTIR, XRD and scanning electron microscopy. By increasing the ethanol concentration, the crystallinity index was increased; however the enzyme access level and the pretreateded bagasse porosity were improved at high pre-treating intensity. Increasing the pretreartment intensity from 2.65 to 4.31 resulted in decrease of recovered solid mass from 75 to 46%. Ethanol concentration in pretreatment of organic solvent had an important impact on the intensity of chemical activity of water. The highest degradation rate was observed in ethanol concentration 50%. The negative effect of pretreatment on biogas production rate was observed in some of the samples due to the considerable loss of hemicellulose during pretreatment. Finally, the production of biogas from the pretreated bagasse was investigated. The highest amount of biogas production (300 ml/g volatile solid) was achieved in the pretreating operating conditions of 50% ethanol concentration, 180 ° C and 90 min.
هیدروژن یکی از مطرح‌ترین گزینه‌ها به‌عنوان حامل جدید انرژی محسوب می شود. فراوانی، سهولت تولید از آب، مصرف تقریباً منحصربه‌فرد و سودمندی زیست‌محیطی ذاتی هیدروژن، ازجمله ویژگی‌هایی است که آن را ازدیگرحامل‌های انرژی متمایز می‌سازد. از طرفی تولید بیوگاز نیز به دلیل هزینه کم تولید و در دسترس بودن مواد اولیه مورداستفاده و شکل متنوع مصرف، مزیت اقتصادی بالایی دارد . نسل دوم منابع زیست‌توده مانند زائدات کشاورزی توانسته است به‌عنوان یک منبع تجدید پذیر و مناسب برای تولید سوخت‌های زیستی شناخته شود. در این پژوهش به بررسی تولید بیوهیدروژن و بیوگاز به عنوان سوخت پاک و بیوانرژی از باگاس( زائدات کارخانه قند از نیشکر ) پرداخته شده است. پیش فرآوری حلال آلی با اتانول در حضور 1 درصد وزنی(بر مبنای وزن خشک باگاس) در نظر گرفته شده است و از انتروباکترائروژنز به عنوان یک باکتری بی هوازی اختیاری استفاده شد. برای طراحی آزمایش پیش فرآوری حلال آلی از نرم‌افزار Design Expert استفاده شد. روش سطح پاسخ و طراحی آزمایش ترکیب مرکزی در این طراحی انتخاب شد. توابع هدف در این طراحی جرم جامد بازیابی شده و جرم لیگنین بازیابی شده بود. سه پارامتر تاثیرگذار در پیش فرآوری حلال آلی شامل دما (180-140 درجه ی سانتی گراد)، غلظت اتانول (80-50 درصد حجمی) و زمان (90-30 دقیقه) مورد بررسی قرار گرفت. بهترین مدل تطبیق داده شده با داده های آزمایشگاهی براساس تحلیل ANOVA به دست آمد. شرایط عملیاتی شامل دمای 160 درجه ی سانتی گراد، غلظت اتانول 65 درصد و زمان 90 دقیقه به عنوان پیش فراوری بهینه انتخاب شد. دراین حالت بازده تولید هیدروژن برابر با 59 میلی لیتر هیدروژن بر گرم باگاس بدست آمد. ساختار بافت باگاس توسط ازمون FTIR ، XRD و عکس برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت. افزایش غلظت اتانول سبب افزایش شاخص بلورینگی و میزان تخلل باگاس پیش فرآوری شد، در نتیجه سطح دسترسی آنزیم در شدت پیش فراوری بالا بهبود یافت. افزایش شدت پیش فرآوری از 65/2 تا 31/4 میزان بازیابی جامد را از75 درصد تا 46 درصد کاهش داده است. غلظت اتانول در پیش فرآوری حلال آلی تاثیر زیادی بر میزان فعالیت شیمایی آب داشته است. کاهش غلظت اتانول باعث افزایش فعالیت شیمیایی آب و افزایش میزان تخریب لیگنین و زایلان شده است. بیشترین میزان تخریب در غلظت اتانول 50 درصد بود. در تولید بیوگاز اثر منفی پیش فرآوری بر میزان بیوگاز تولیدی در برخی از نمونه ها حاصل شد،که دلیل آن از دست رفتن بخش زیادی از همی سلولز نمونه ها، طی فرآیند پیش فرآوری بوده است. بیشترین میزان تولید بیوگاز برای پیش فرآوری با شرایط عملیاتی غلظت اتانول 50 درصد، دمای180 درجه ی سانتی گراد و زمان 90 دقیقه حاصل شد که این مقدار برار با 300میلی لیتر متان بر گرم جامد فرار بدست آمد. کلمات کلیدی : هیدروژن، باگاس، پیش فرآوری حلال آلی، انتروباکترائروژنز، بیوگاز

ارتقاء امنیت وب با وف بومی