X
تبلیغات
صنعت چوب و کاغذ - باگاس
دانيد «باگاس» چيست؟ باگاس باقي مانده فيبري ساقه نيشکر پس از عصاره گيري آن است که به صورت قطعات ريز تراشه چوب و زرد رنگ است. فيبر باگاس به علت دارابودن هيدرات کربن بالا مي تواند به عنوان ماده خام اوليه مناسب در فرآيندهاي بيولوژيکي براي توليد الکل اتانول محسوب شود. بخصوص از آنجايي که باگاس به طور معمول از ضايعات کارخانه توليد قند از نيشکر به حساب مي آيد، استفاده از آن نه تنها مي تواند به کاربرد مفيد اين ضايعات کمک کند، بلکه آلودگي هاي سوختي را نيز با جايگزيني مصرف اتانول به عنوان سوخت به طور قابل ملاحظه اي کاهش خواهد داد. اين مزيت ها مهندس عاطفه محمدي - يکي از محققان و کارشناسان ارشد دانشگاه صنعتي اميرکبير- را بر آن داشته است تا طي تحقيقات خود موفق به توليد الکل اتانول از ضايعات نيشکر شود. مراحل توليد اتانول از طريق چه روشهايي انجام مي گيرد؟ اين روشها بر چه مبنايي استوار است؟ اتانول را مي توان به روشهاي شيميايي و نيز روشهاي بيولوژيکي توليد کرد. در روشهاي شيميايي از هيدراسيون مستقيم و در روشهاي بيولوژيکي از تخمير نشاسته ، سلولز و همي سلولز توسط ميکروارگانيسم اتانول توليد مي شود. الکل به دست آمده از چه نوع است؟ در روشهاي بيولوژيکي براساس چه روشهاي تبديل زيستي و با استفاده ازچه مواد طبيعي اتانول توليد مي شود؟ براي توليد اتانول از باگاس نيشکر از روش بيولوژيکي استفاده شد. اصولا اين روشها 3مرحله اصلي دارند: ساخت محلولي از قندهاي قابل تخمير، تخمير اين قندها به اتانول ، جداسازي و تلخيص اتانول که معمولا با تقطير انجام مي شود. منابع توليد اتانول تخميري (بيواتانول) را مي توان در 3گروه دسته بندي کرد: - قندهاي ساده: نيشکر، چغندر و ملاس - مواد نشاسته اي: سيب زميني و حبوبات - مواد ليگنوسلولزي: چوب ، ضايعات کشاورزي (کاه گندم و برنج ، ساقه ذرت ، باگاس نيشکر)، کاغذهاي باطله ، ضايعات چوبي و... توليد بيواتانول از اين مواد چگونه صورت مي گيرد؟ باگاس نيشکر با داشتن چه خواصي در توليد اتانول استفاده مي شود؟ تنها 70درصد اتانول توليدي در سطح جهان از روش شيميايي توليد مي شود، بقيه اتانول مورد نياز از طريق تخمير محصولات کشاورزي تامين مي شود. 60درصد محصولات کشاورزي نيشکر و چغندر قند و مابقي مواد نشاسته اي هستند که با روشهاي تخميري اتانول توليد مي کنند. اين مواد چون در چرخه غذايي وجود دارند گران هستند. هزينه سوبسترات (مواد خام اوليه اي که براي فرآيندهاي بيولوژيکي از آن استفاده مي شود) نشاسته اي براي توليد فعلي بيواتانول ، 40درصد هزينه توليد برآورد شده است.استفاده از محصولات کشاورزي نظير نيشکر و چغندر نيازمند مقدار زيادي از زمينهاي قابل کشت با حاصلخيزي و تامين آب مناسب است. اين مورد يعني تهيه مستقيم از اصل محصولات کشاورزي به سختي مي تواند به عنوان راه حل مناسب توليد بيواتانول براي تامين سوخت الکلي در کشور مطرح باشند.استفاده از مواد ليگنوسلولزي به عنوان سوبسترات ارزان قيمت تر مي تواند بيواتانول را رقابت آميز با سوختهاي فسيلي کند. اگر سوخت الکلي با استفاده از مواد زايد و دورريختني بخش کشاورزي نظير باگاس نيشکر يا کاه گندم و برنج ساخته شود نياز به زمين کشاورزي اضافي براي زيرکشت بردن نخواهد بود. اين مواد از يک طرف آلودگي زيست محيطي ايجاد مي کنند، از طرف ديگر به خاطر تجديدپذيري ، وفور و دسترسي آسان مي توانند به عنوان سوبسترات مناسب براي توليد انرژي (اتانول) و حتي مواد شيميايي (زايليتول ، اسيد سيتريک ، فورفورلل ، آنزيم...) به کارروند. باگاس باقي مانده فيبري ساقه نيشکر پس از عصاره گيري آن است که به صورت قطعات ريز تراشه چوب و زرد رنگ است. فيبر باگاس در آب نامحلول است و بيشتر از سلولز، همي سلولز وليگنين تشکيل شده است ، محتواي هيدرات کربني بالاي باگاس و ميزان خاکستر کمتر آن نسبت به کاه برنج و گندم باعث شده است که به عنوان سوبستراتي مناسب در فرآيندهاي ميکربي مطرح باشد. آمارهاي موجود نشان مي دهد سالانه مقدار زيادي باگاس در ايران توليد مي شود. به عنوان مثال در سال 79-80، 160هزار تن باگاس در ايران توليد شد که قسمت عمده اش به علت مشکلات و هزينه نگهداري سوخته شد، قسمتي در صنايع نئوپان سازي و نيز در خود واحد به عنوان منبع توليد انرژي و نيرو به کار رفت. محصول به دست آمده چه مزيتهايي نسبت به الکل توليد شده به روش شيميايي دارد؟ در روشهاي شيميايي توليد محصولات جانبي نظير دي اتيل اتر از کيفيت نهايي اتانول مي کاهد.همان طورکه اشاره شد، باگاس ضايعات کارخانه توليد قند از نيشکر محسوب مي شود که تنها قسمت کمي از آن استفاده مي شود. مابقي آن بايد به دليل مشکلات دفع بي دليل در کوره ها سوزانده شوند. استفاده از اين ماده به عنوان ماده اوليه اي براي اتانول سوختي مي تواند مشکل دفع آن را حل کند و به اقتصاد توليد اتانول خصوصا از محصولات کشاورزي کمک کند. در ضمن مصرف اتانول به عنوان سوخت نيز مزاياي زيادي دارد و بي نهايت مقرون به صرفه است. امروزه استفاده اصلي بيواتانول به عنوان افزاينده سوختي اکسيژن ده است. تمام ماشين ها مي توانند به کمک کاتاليست با مخلوطي از 90درصد بنزين و 10درصد اتانول بدون تنظيم موتور کار کنند. ماشين هاي جديد حتي مي توانند مخلوطي با بيش از 20درصد اتانول استفاده کنند. ماشين هاي جديدتر حتي مي توانند با اتانول خالص يا مخلوط داراي 85درصد اتانول کار کنند. اتانول مي تواند جايگزين سوخت ديزلي در موتورهاي احتراق تراکمي شود؛ اما براي استفاده در حالت مخلوط با سوخت ديزلي به امولسيفاير نياز است.عدد اکتان اتانول از بنزين بيشتر است و در نتيجه موتور احتراقي مي تواند با نسبت تراکم بالاتر، عملکرد بهتري داشته باشد. فشار بخار و گرماي تبخير اتانول بيشتر است ، در نتيجه قدرت خروجي موتور افزايش و حداکثر دماي احتراق موتور کاهش پيدا مي کند. مزيت ديگر استفاده از اتانول اين است که براحتي با آب مخلوط مي شود، بنابراين از يخ زدن آن در هواي سرد و نيز تجمع آن در تانک گاز جلوگيري مي کند.احتراق ناقص سوختهاي فسيلي گازهايي را منتشر مي کند که باعث توليد دود مي شوند، استخراج ، فرآيند و احتراق اين سوختها باعث آلودگي خاک ، آب و هوا مي شود و بنابراين براي محيط و سلامت ملي خطرناک اند.اتانول باعث کاهش گازهاي گلخانه اي ، دود و ساير مواد مضر مي شود. جدا از انتشار خيلي کم دي اکسيدکربن ، به علت وجود اکسيژن در اتانول و در نتيجه احتراق کامل ، مقادير کمتري هيدرات هاي کربن محترق نشده (مونواکسيدکربن)، اکسيد نيتروژن و نيز ترکيبات آلي فرار منتشر مي شوند. اين مواد منتشر شده در برابر نور خورشيد نسبت به مواد منتشر شده از سوخت بنزين فعاليت کمتري داشته و در نتيجه امکان ساخته شدن ازن سطح زميني کمتر است. استفاده از اتانول به عنوان سوخت از چه زماني در دنيا آغاز شده است؟ ايده استفاده از اتانول به عنوان سوخت به اوايل قرن بيستم برمي گردد. در سال 1908هنري فورد مدل ماشيني طراحي نمود که با اتانول کار مي کرد، اما تا سال 1673اتانول به عنوان سوخت مورد توجه نبود. در اين سال قسمت نفت خام افزايش يافت و باعث توجه زياد به عمليات تخميري جهت توليد اتانول شد.برخي کشورها شروع به مطالعه و توليد سوخت با روشهاي اقتصادي از مواد خام کردند. با کاهش قيمت نفت اين توجه کاهش يافت تا اين که در سال 1979بحران نفت ديگري به وجود آمد. از سال 1980، اتانول به عنوان سوخت جايگزين ممکن در کشورهاي زيادي مورد توجه قرار گرفت. توليد الکل از نيشکر از چه زماني شروع شد؟ فرآيند تخميري توليد الکل از نيشکر به صورت مستقيم از قديمي ترين فرآيندهاي تخميري است که انسان ها به طور تصادفي از آن آگاه شده و مورد استفاده قرار دادند، بدون آن که از سازوکار آن و حتي حضور ميکروارگانيسم ها اطلاعي داشته باشند. اما توليد کنترل شده اتانول و ساير محصولات تخميري از آن به اوايل قرن بيستم برمي گردد. البته توليد اتانول از بخش سلولزي باگاس قدمت بيشتري دارد، در کشورهايي نظير کانادا و برزيل در اشل صنعتي توليد مي شود و به عنوان سوخت استفاده مي شود. استفاده از قندهاي سلولزي بحث جديدتري است که مي تواند به اقتصاد توليد اتانول از سلولز کمک کند، همچنين از پساب کارخانجات خمير و کاغذ که محتوي همي سلولز است استفاده مجدد مي شود. در اين مطالعه بخش همي سلولزي بررسي شد.

 

+ نوشته شده در  شنبه هفتم دی 1387ساعت 16:8  توسط مازیار |