عنوان پایان‌نامه
بررسب عملکرد منابع گیاهی بومی برای تولید بیو دیزل و معرفی گونه برتر در ایران
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56817
- تاریخ دفاع
- ۰۱ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- سپیده عابدی
- استاد راهنما
- احمد حاجی نژاد
- چکیده
- یکی از اصلی¬ترین عوامل در زمینه جایگزینی سوخت، صرفه اقتصادی ماده خام اولیه می¬باشد. از آنجایی¬که واردات مواد خام اولیه و یا آماده سازی شرایط لازم برای کشت گونه¬های روغنی غیر بومی به منظور تولید بیودیزل مستلزم هزینه¬های بالایی می باشد، لذا با استفاده از گونه¬های بومی، می¬توان هزینه¬های تولیدی را به میزان زیادی کاهش داد. از این¬رو در کار تحقیقاتی حاضر سعی بر آن بوده است تا با بررسی گونه¬های زیستی بومی ایران، الگویی بهینه، با صرفه و امکان پذیر به منظور تولید انبوه بیودیزل در سطح کشور ارائه گردد. بنابراین هدف اصلی از این مطالعه، بومی¬سازی تولید بیودیزل در ایران بوده است که به نوبه خود می¬تواند منجر به کاهش هزینه¬های تولید و افزایش صرفه اقتصادی تولید این سوخت پاک در کشور ¬شود. از این رو در این تحقیق پس از بررسی فلور گیاهان بومی ایران، 4 گونه روغنی بومی شامل نوروزک، گز روغنی، کلزای غیر خوراکی و کرچک مورد مطالعه قرار گرفتند. روغنگیری به کمک حلال n-هگزان و تعیین پروفیل روغن¬ها با استفاده از روش مشتق¬سازی به کمکBF3 و دستگاه گاز کروماتوگرافی انجام گرفت. از دستگاه فراصوت برای تولید بیودیزل استفاده شد. فرآیند تولید در دماهای 30، 45 و 60 درجه سلیسیوس و دامنه ارتعاشی 20، 60 و 100 درصد و مدت زمان¬های 3، 9 و 15 دقیقه در دستگاه فراصوت صورت گرفت. برای آنالیز آماری داده¬های بدست آمده، از نرم افزار Design Expert با روش سطح پاسخ، طرح اولیه Box- Behnken و مدل رگرسیون درجه دو استفاده شد. همچنین شرایط عملیاتی برای تولید بیودیزل از نمونه¬ها به روش فراصوت بهینه¬سازی شد. مطابق با نتایج آزمون¬های GC از بیودیزل 4 نمونه گیاهی، گیاه کلزای غیر خوراکی(منداب) با بالاترین درصد متیل استر تولیدی به عنوان مناسب¬ترین گونه گیاهی به منظور تولید بیودیزل معرفی گردید. با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی(AHP) و لحاظ نمودن معیارهایی نظیر درصد روغن، عملکرد محصول در هکتار، مقاومت به شوری و خشکی و کاربرد کنجاله برای خوراک دام، گیاه نوروزک با بالاترین مطلوبیت به عنوان گونه برتر بومی ایران معرفی شد. به منظور بهینه¬سازی نسبت افزودن روغن به الکل طی فرآیند ترانس استریفیکاسیون، سه نسبت مولی 1:5، 1:6 و 1:7 تحت شرایط عملیاتی بهینه¬سازی شده برای گیاه نوروزک، مورد بررسی قرار گرفت. بیودیزل نوروزک با استخراج شرایط بهینه¬ عملیاتی معادل دامنه ارتعاشی 12/54%، دمای 2/47 درجه سلسیوس، زمان 62/6 دقیقه و نسبت مولی 1:6 روغن به الکل، تولید و به عنوان سوخت برتر در مرحله بعدی مورد آزمون¬های استاندارد سوخت بیودیزل (شامل نقطه اشتعال، پایداری در برابر اکسایش، عدد اسیدی، عدد یدی، گرانروی، چگالی، محتوای آب) قرار گرفت. آنگاه، تمامی پارامترهای اندازه¬گیری شده با مقادیر مشابه آن¬ها در استاندارد 14214 En مطابقت داده شدند. در نهایت، ارزیابی اقتصادی به روش پویا با محاسبه شاخص ارزش حال برای تولید بیودیزل از نوروزک صورت گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که بیودیزل تولید شده به نوبه خود می¬تواند تاثیر شایانی در صرفه جویی ارزی برای واردات گازوئیل در فصول پر کاربرد، داشته باشد. واژه¬های کلیدی: گیاهان بومی روغنی، بیودیزل، امواج فراصوت، تحلیل سلسله مراتبی، روش آماری سطح پاسخ.
- Abstract
- One of the main factors in the fuel substitutes is the cost benefit of the raw material. Since the import of raw materials and preparation conditions for cultivation of non-endemic oil plant species cause high costs, therefore using consistent indigenous species can greatly reduce manufacturing cost of biofuel. Thus, the main objective of the present investigation was to present optimized, economical and feasible solution to produce biodiesel from indigenous plant source of Iran which leads to lower production costs and increase the cost benefit of producing the clean alternative fuel. Therefore in this study, in order to achieve the main goal of the research work, proceedings the Iranica indigenous plants flora was studied and introducing native oilseeds sources to produce biodiesel, investigating the oil characteristics of selected indigenous sources, producing biodiesel from selected species and investigating the effect of processing parameters on fuel production process was attempted. In this study, the plant oil was extracted by n-hexane solvent and oil profiles were determined, using the metcalf method and Gas Chromatograph apparatus. The Ultrasonic system was used for biodiesel production and to record the reaction temperature changes, the Ultrasonic Pc control software was used. Temperature control was carried out by a circulating and water bath during reaction process. Biodiesel production process from selected sources (Salvia lerifolia, Moringa prengrina, Brassica carinata and Ricinus communi) was carried out at temperatures of 30, 45 and 60 °C, amplitude of 20, 60 and 100 percent during the 3, 9, and 15 minutes in ultrasonic apparatus. Design Expert software and response surface methodology of quadratic Box-Behnken model were used to analyze the obtained data. For the optimization of operating conditions of biodiesel production by ultrasonic system, efficiency and production of methyl ester was maximized, and energy consumption was minimized in software and the utility curves of plants were obtained. According to GC test results from 4 samples, Brassica carinata with the highest percentage of methyl ester production was known to be the most appropriate plant species to produce biodiesel. Then on using the hierarchical analysis method and considering some criteria such as the yield of oil per hectare, resistance to drought and salinity and their meal application for animal feed, Nourozak plant (Salvia lerifolia) with highest utility was introduced as the superior Iran indigenous species. Also to optimize the ratio of adding oil to alcohol in transesterification process, three molar ratios of 1:5, 1:6 and 1:7 for oil to alcohol was studied under optimal operating conditions. In the next stage, Nourozak biodiesel was tested for fuel quality standard parameters for the obtained optimal operating conditions equivalent amplitude of ?????%, temperature of ???? °C, in ???? minute time and molar ratio of 1:6. The results showed that all of the measured parameters were matched with similar values in standard of EN14214. Finally economic evaluation of biodiesel production from this plant was made by the dynamic method and calculating the present value indicator. Results have shown that Nourozak biodiesel production highly affects the saving for imports of diesel in high demanding circumstances. Keywords: Indigenous oil plant, Biodiesel, Ultrasound, Hierarchical analysis, RSM.
