تولید بیودیزل از میکرو جلبک‌های بومی استان مازندران با استفاده از کاتالیست های آلومینا-زیرکونیا

نوع فایل :word 

تعداد صفحات :۱۹۴

با افزایش جمعیت، نیاز به منابع انرژی برای بشر نیز افزایش یافته است. دیزل به عنوان یک سوخت موثر، نیاز به سوخت مورد نیاز حمل و نقل را در جهان برآورده می‌سازد. بیودیزل که یک سوخت تجدید پذیر محسوب شده و اثرات مخرب زیست محیطی کمتری به وجود می‌آورد، از منابع گوناگونی تولید می‌شود که از آن میان می‌توان به گیاهان روغنی خوراکی نظیر روغن آفتاب گردان، سویا، زیتون و …، پسماندهای کشاورزی و ریز جلبک‌ها اشاره نمود. در تحقیق حاضر، تولید بیودیزل از جلبک مد نظر قرار گرفته است چرا که، جلبک‌ها در مقایسه با سایر منابع هم میزان لیپید بیشتری در توده زیستی خود تولید می‌کنند و هم به عنوان منبع غذایی بشر مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. در این تحقیق گونه ریز جلبک سندسموس به دلیل فراوانی آن در آب دریای خزر و در دسترس بودن آن مورد بررسی قرار گرفت. ریز جلبک‌ها در محیط کشت TMRL کشت داده شدند و اثر نور و کاهش منبع نیتروژنی بر رشد آن‌ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان نیتروژن اضافی تأثیری بر رشد ریز جلبک ندارد. اما، هنگامی که از شدت نور کم استفاده می‌شود کاهش میزان نیتروژن محیط کشت ترفندی جهت افزایش میزان توده زیستی به شمار می‌رود. مدل لجستیک با موفقیت برای پیش بینی منحنی رشد و حداکثر میزان توده زیستی مورد استفاده قرار گرفت. پس از روغن گیری از ریز جلبک‌های کشت داده شده که محتوای روغن آن‌ها ۸/۲۵% وزن خشک آن‌ها محاسبه شد، آنالیز روغن با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که در حدود ۸۴/۸۱% از کل اسیدهای چرب موجود در روغن ریز جلبک از اسید چرب‌های خانواده C16 و C18 تشکیل شده که برای تولید بیودیزل با کیفیت مناسب می‌باشد. در مرحله بعد سنتز کاتالیست انجام گرفت و مشخصات آن‌ها با استفاده از آزمون‌های FTIR، XRD، BET، SEM و TEM تعیین شد. سطح ویژه کاتالیست‌های گاما آلومینا زیرکونیا، آلومینای آمورف و زیرکونیا به ترتیب برابر بود با: ۳۸۹، ۳۱۲ و ۱۴۸ متر مربع بر گرم. اندازه حفره‌ها نیز به ترتیب ۲۴۳/۲۱، ۹۹۱/۱۸ و ۶۶۴/۲۰ نانومتر محاسبه شد که نشان دهنده ساختار مزوپور کاتالیست‌های سنتز شده می‌باشد. به منظور یافتن حداکثر بازده تولید بیودیزل ابتدا پارامترهای نسبت مولی الکل به روغن، مدت زمان انجام واکنش، دمای واکنش و مقدار کاتالیست بهینه شدند. پس از یافتن شرایط بهینه، واکنش ترانس استریفیکاسیون در حضور کاتالیست‌های مختلف و در شرایط: نسبت مولی الکل به روغن برابر با ۱۲، مدت زمان ۴ ساعت، دمای ۷۰ درجه سانتی‌گراد، مقدار کاتالیست ۲% وزنی روغن، دور همزن مکانیکی ۶۰۰ دور در دقیق و نسبت حجمی هگزان به متانول ۲ به ۵، انجام گرفت. بازده تولید بیودیزل در این شرایط برای کاتالیست‌های گاما آلومینا زیرکونیا، آلومینای آمورف و زیرکونیا به ترتیب برابر است با: ۸/۹۷، ۶/۹۴ و ۵/۸۱%. کاتالیست‌های گاما آلومینا زیرکونیا و آلومینای آمورف پس از فرایند احیا قادرند حداقل ۵ بار مورد استفاده مجدد قرار گیرند.