پالایش زیستی باگاس و مغز آن به روش پیرولیز سریع

Abstract

سابقه و هدف: زیست‌توده تنها منبع تجدیدپذیر کربن جهت تبدیل به زیست‌سوخت و محصولات باارزش افزوده زیاد است. فرآیندهای شیمیایی-حرارتی مانند پیرولیز سریع می‌توانند نقش مهمی برای تولید زیست‌سوخت، مواد شیمیایی‌ زیستی و گازها با فناوری‌های زیست-پالایش ایفا کنند. با توجه به‌اینکه، نیشکر به‌طور وسیع در جنوب کشور کشت می‌شود و مغز باگاس از فراوان‌ترین ضایعات زیست‌توده لیگنوسلولزی حاصل از فرآیند مغززدایی در صنایع خمیر و کاغذ و MDF در ایران است، هدف این تحقیق مقایسه امکان استفاده از باگاس و مغز آن جهت تولید زیست‌نفت در راکتور نیمه‌صنعتی بستر سیال و توسعه کاربردی پالایش ‌زیستی جهت تولید زیست‌سوخت و مواد با ارزش افزوده زیاد است. <br /> مواد و روش‌ها: این تحقیق جهت تولید زیست‌سوخت در راکتور نیمه صنعتی بستر سیال از باگاس (مغززدایی نشده) و مغز آن انجام گرفت. ترکیبات باگاس با آنالیز تقریبی و آنالیز نهایی اندازه‌گیری شد. با استفاده از آنالیز‌کننده عنصری، نوع و مقدار فلزات سنگین نیز تعیین گردید. ویژگی‌های تخریب حرارتی توسط آنالیز وزن‌سنجی حرارتی اندازه‌گیری شد. پیرولیز سریع در دمای 470 درجه‌ سانتی‌گراد، سرعت تغذیه 90 گرم در دقیقه، اندازه ذرات 5/0 میلی‌متر درون پیرولیزکننده همراه گاز نیتروژن با سرعت 2 لیتر بر دقیقه انجام شد.<br /> یافته‌ها: آنالیز عنصری نشان داد که مغز باگاس حاوی مقدار قابل توجهی مواد استخراجی و غیرآلی (غالباً کلسیم، پتاسیم، و منیزیم) است. نتایج وزن‌سنجی‌ حرارتی بیان کرد که بیشترین اتلاف وزنی باگاس و مغز آن در دمای بین 250 و 350 درجه سانتی‌گراد می‌باشد که با تجزیه حرارتی ترکیبات اصلی آن‌ها (سلولز، همی‌سلولز و لیگنین) مرتبط است. تحت شرایط ذکر شده، بازده زیست‌نفت، ذغال‌ زیستی و سینگاز برای باگاس و مغز آن به‌ترتیب 2/53 و 5/35 درصد، 25 و 37 درصد، و 21 و 5/27 درصد وزنی به‌دست آمد. کربن ثابت زیست-نفت حاصل از باگاس بیشتر از مغز آن بود که منجر به ارزش حرارتی بیشتر آن می‌شود؛ در صورتی‌که مغز باگاس ذغال ‌زیستی بیشتری تولید می‌کند. ارزش حرارتی زیست‌نفت حاصل از باگاس حدود 6/20 مگاژول بر کیلوگرم به‌دست آمد که بیشتر از ارزش حرارتی مغز باگاس و بسیاری از مواد لیگنوسلولزی گزارش شده در منابع است. اکسیژن کمتر موجود در باگاس، هزینه فرآیند تقویت زیست‌نفت جهت تبدیل به بیودیزل و دیگر مواد شیمیایی را کاهش می‌دهد. ترکیبات گازی پیرولیز سریع باگاس و مغز آن از گاز دی‌اکسید کربن، منواکسیدکربن، متان، هیدروژن و سایر هیدروکربن‌ها مانند اتان، پروپان و اتیلن تشکیل شده است. گاز دی‌اکسید کربن، گاز غالب در بین گاز‌های دیگر است. باگاس مقدار دی‌اکسید کربن بیشتری نسبت به مغز باگاس در طی فرآیند پیرولیز سریع تولید می‌کند.<br /> نتیجه‌گیری: مغز باگاس به‌دلیل داشتن لیگنین بیشتر موجب پایداری حرارتی زیادتر و در نتیجه تولید ذغال زیستی بیشتری نسبت به باگاس طی فرآیند پیرولیز سریع می‌شود. زیست‌نفت حاصل از پیرولیز سریع باگاس نه‌تنها امکان تولید انرژی‌ تجدیدپذیر و تولید ماده شیمیایی مختلف را نشان داده است، بلکه گازهای حاصل از آن (سینگاز) به‌عنوان یک منبع مناسب تامین انرژی در صنایع قابل استفاده است.