پالایش زیستی باگاس و مغز آن به روش پیرولیز سریع

سابقه و هدف: زیست توده تنها منبع تجدیدپذیر کربن جهت تبدیل به زیست سوخت و محصولات باارزش افزوده زیاد است. فرآیندهای شیمیایی-حرارتی مانند پیرولیز سریع می توانند نقش مهمی برای تولید زیست سوخت، مواد شیمیایی زیستی و گازها با فناوری های زیست-پالایش ایفا کنند. با توجه به اینکه، نیشکر به طور وسیع در جنوب کشور کشت می شود و مغز باگاس از فراوان ترین ضایعات زیست توده 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 زیست نفت در راکتور نیمه صنعتی بستر سیال و توسعه کاربردی پالایش زیستی جهت تولید زیست سوخت و مواد با ارزش افزوده زیاد است. مواد و روش ها: این تحقیق جهت تولید زیست سوخت در راکتور نیمه صنعتی بستر سیال از باگاس (مغززدایی نشده) و مغز آن انجام گرفت. ترکیبات باگاس با آنالیز تقریبی و آنالیز نهایی اندازه گیری شد. با استفاده از آنالیز کننده عنصری، نوع و مقدار فلزات سنگین نیز تعیین گردید. ویژگی های تخریب حرارتی توسط آنالیز وزن سنجی حرارتی اندازه گیری شد. پیرولیز سریع در دمای 470 درجه سانتی گراد، سرعت تغذیه 90 گرم در دقیقه، اندازه ذرات 5/0 میلی متر درون پیرولیزکننده همراه گاز نیتروژن با سرعت 2 لیتر بر دقیقه انجام شد. یافته ها: آنالیز عنصری نشان داد که مغز باگاس حاوی مقدار قابل توجهی مواد استخراجی و غیرآلی (غالبا کلسیم، پتاسیم، و منیزیم) است. نتایج وزن سنجی حرارتی بیان کرد که بیشترین اتلاف وزنی باگاس و مغز آن در دمای بین 250 و 350 درجه سانتی گراد می باشد که با تجزیه حرارتی ترکیبات اصلی آن ها (سلولز، همی سلولز و لیگنین) مرتبط است. تحت شرایط ذکر شده، بازده زیست نفت، ذغال زیستی و سینگاز برای باگاس و مغز آن به ترتیب 2/53 و 5/35 درصد، 25 و 37 درصد، و 21 و 5/27 درصد وزنی به دست آمد. کربن ثابت زیست-نفت حاصل از باگاس بیشتر از مغز آن بود که منجر به ارزش حرارتی بیشتر آن می شود؛ در صورتی که مغز باگاس ذغال زیستی بیشتری تولید می کند. ارزش حرارتی زیست نفت حاصل از باگاس حدود 6/20 مگاژول بر کیلوگرم به دست 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 زیست نفت جهت تبدیل به بیودیزل و دیگر مواد شیمیایی را کاهش می دهد. ترکیبات گازی پیرولیز سریع باگاس و مغز آن از گاز دی اکسید کربن، منواکسیدکربن، متان، هیدروژن و سایر هیدروکربن ها مانند اتان، پروپان و اتیلن تشکیل شده است. گاز دی اکسید کربن، گاز غالب در بین گاز های دیگر است. باگاس مقدار دی اکسید کربن بیشتری نسبت به مغز باگاس در طی فرآیند پیرولیز سریع تولید می کند. نتیجه گیری: مغز باگاس به دلیل داشتن لیگنین بیشتر موجب پایداری حرارتی زیادتر و در نتیجه تولید ذغال زیستی بیشتری نسبت به باگاس طی فرآیند پیرولیز سریع می شود. زیست نفت حاصل از پیرولیز سریع باگاس نه تنها امکان تولید انرژی تجدیدپذیر و تولید ماده شیمیایی مختلف را نشان داده است، بلکه گازهای حاصل از آن (سینگاز) به عنوان یک منبع مناسب تامین انرژی در صنایع قابل استفاده است.

کلیدواژه ها:

مغز باگاس ، پالایش زیستی ، زیست سوخت ، پیرولیز سریع