تحلیل جامع انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی و بهینه سازی چندهدفه سیستم تولید هیدروژن از گازی سازی باگاس نیشکر به کمک بخار آب

بهره گیری از زیست توده باگاس نیشکر از طریق فرآیند گازی سازی، راهکاری امیدبخش برای تولید پایدار هیدروژن و مدیریت پسماندهای کشاورزی به شمار می رود. در این پژوهش، یک سیستم تولید هیدروژن مبتنی بر گازی سازی زیست توده باگاس نیشکر به کمک بخار آب با استفاده از تحلیل های چهارگانه انرژی، اگزرژی، اقتصادی و زیست محیطی به طور جامع ارزیابی شد. نتایج تحلیل ترمودینامیکی نشان داد که راکتور گازساز به دلیل برگشت ناپذیری بالای فرآیندها، اصلی ترین منبع تخریب اگزرژی و هزینه در سیستم است. سپس، بهینه سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم فراابتکاری زنبور عسل برای بهبود همزمان بازده انرژی، بازده اگزرژی، هزینه کل و نرخ انتشار دی اکسید کربن انجام گرفت. نتایج بهینه سازی منجر به افزایش بازده انرژی از ۳۶.۵۷% به ۴۱.۳۷% و بازده اگزرژی از ۲۹.۹۱% به ۳۱.۱۶% شد. همچنین، هزینه کل سیستم و دبی انتشار دی اکسید کربن کاهش یافتند. تحلیل حساسیت نیز نشان داد که افزایش دمای گاز سنتز و کاهش رطوبت زیست توده، عملکرد سیستم را بهبود می بخشد، در حالی که افزایش فشار، تاثیر منفی بر هزینه ها و آلایندگی دارد. این پژوهش نشان می دهد که گازی سازی باگاس نیشکر، یک مسیر امیدوارکننده برای تولید هیدروژن پایدار است و رویکرد بهینه سازی چندهدفه می تواند به تحقق سیستم های کارآمدتر و اقتصادی تر کمک کند.

کلیدواژه ها:

'تولید هیدروژن' ، 'گازی سازی زیست توده' ، 'باگاس نیشکر' ، 'تحلیل چهارگانه' ، 'بهینه سازی چندهدفه'