عنوان پایان‌نامه
حذف دی اکسید کربن خروجی از دودکش نیروگاه با استفاده از سیستم ریز جلبک
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1170.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54230
- تاریخ دفاع
- ۰۴ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمدمتین حنیف زاده
- استاد راهنما
- محمدحسین صراف زاده, امید توکلی
- چکیده
- حذف و یا کاهش روند افزایش غلظت CO2 جو به دلیل گرم شدن کره زمین و معضلاتی که در پی خواهد داشت ضروری است. یکی از راه های ممکن برای کاهش میزان CO2 حذف آن توسط ریز جلبک ها است. فرایند فتوسنتز در ریز جلبک ها، سریع و با بازدهی بالاست. علاوه بر این ریز جلبک ها قادر به حذف آلاینده های مختلف هستند و عموما از منابع آبی با کیفیت پایین استفاده می کنند. ریز جلبک ها کاربرد های تجاری مختلفی دارند که از جمله می توان به تولید سوخت های زیستی اشاره کرد. سرعت رشد ریز جلبک تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله نور، دما، pH، شوری، کیفیت و کمیت مواد مغذی و اکسیژن محلول در کنار عوامل دیگری مانند ترکیبات سمی (فلزات سنگین یا مواد آلی سنتزی) قرار می گیرد. در نهایت، رشد ریز جلبک می تواند تحت تاثیر شرایط عملیاتی راکتور مثل زمان ماند هیدرولیک، سرعت برداشت، تجهیزات انتقال گاز و اختلاط که بر محیط اثرگذار می باشند، میزان تنش و تابش نور، قرار گیرند. در این تحقیق به بررسی اثر گاز های آلاینده دی اکسید کربن، اکسید های سولفور و اکسید های نیتروژن بر روی گونه Dunaliella tertiolecta، Scenedesmus obliqus، Chlorella vulgaris و Synechococcus sp. در مقیاس های گوناگون (ارلن، فوتوبیوراکتور بسته و پوند روباز) پرداخته شده است. در مرحله ابتدایی میزان رشد ریز جلبک در ارلن تحت غلظت های مختلف ورودی دی اکسید کربن بررسی شده است. نتایج آزمایشات نشانگر بازدهی حذف دی اکسید کربن بیشتر برای گونه Chlorella vulgaris در غلظت ورودی 04/0 CO2 (یا ورودی هوای خالص)gr/lit/day 768/0 می باشد. در مرحله بعد اثر سایر آلاینده ها (اکسید های سولفور و اکسید های نیتروژن در غلظت های متداولشان در خروجی نیروگاه) نیز در محیط ارلن مورد بررسی قرار گرفته است. برای ورودی مخلوط 15% CO2 و ppm100 اکسیدهای نیتروژن بیشترین بازدهی حذف دی اکسید کربن برای گونه Chlorella vulgaris (gr/lit/day 65/0) بوده و برای ورودی مخلوط 15% CO2 و ppm 60 اکسیدهای سولفور بیشترین بازدهی حذف دی اکسید کربن برای گونه Scenedesmus obliqus (gr/lit/day 24/0) می باشد. قسمت دیگری از آزمایشات در فوتوبیوراکتور بسته و پوند روباز انجام شده است. به این منظور set-upهای مورد نیاز طراحی و ساخته شده و آزمایشات برای غلظت 15% دی اکسید کربن،ppm 100 اکسید های نیتروژن و ppm 60 اکسیدهای سولفور ( غلظت های متدوال در خروجی از نیروگاه) برای سه گونه (Chlorella vulgaris، Scenedesmus obliqus و Synechococcus sp.) در فوتوبیوراکتور و برای گونه Chlorella vulgaris در پوند روباز انجام گرفته است. نتایج در فوتوبیوراکتور و پوند روباز میزان حذف دی اکسید کربن برای گونه Chlorella vulgaris (گونه با بیشترین بازدهی حذف دی اکسید کربن) به ترتیب مقادیر 73/0 و 24/0 (gr/lit/day) را نشان می دهد.
- Abstract
- Flue gas of power plant contains high amount of carbon dioxide which can cause some environmental problems such as global warming. This gas has other pollutants such as SOX and NOX which should be not exceed from the standard amount. Today, power plants account for 20% percentage of annual carbon dioxide emission worldwide. Regarding the exponential growth of request for energy which nowadays is supplied from varied source, most of all fossil fuel, an alternative fuel with lower pollutants emission and a feasible method for pollutants fixation, esp. carbon dioxide fixation, is seemed to be necessary. One of the most efficient and feasible method for carbon dioxide fixation is biological fixation which can be done using microorganisms such as cyanobacteria or microalgae. Nowadays, the application of these microorganisms is developing rapidly due to its high fixation efficiency and its quality to be utilized in other industries. For example, cyanobacteria and microalgae are the main option for biofuel production. Moreover, some microalgae species can be used in food or drug industries. Microalgal advantage to other sources for biofuel production which make them attractive is their easier cultivation condition. They can grow in lower area of land with lower quality of water and soil. Furthermore, they can grow exceedingly faster than other and can provide more biomass and oil per area unit of cultivation. Therefore, microalgae exhibits extremely higher efficient for CO2 fixation and biomass production and is a truly ideal option to be applied for carbon dioxide sequestration of industrial flue gas. In this regard, the photobioreactors can be constructed next to an industrial plant such as a power plant. In this case, the microalgae can uptake the carbon dioxide from effluent gas as the carbon source for photosynthesis, nutrients from the wastewater and the necessary heat from the excessive heat which is produced through the electricity production process. In addition, the produced biomass can be converted to biofuel which can be used as the energy source in electricity production cycle. These benefits make the biological fixation of carbon dioxide using microalgae highly attractive and economic. The microalgae are usually cultivated in photobioreactors. The photobioreactors provide the autotrophic condition for cultivation of microalgae. In autotrophic cultivation the carbon is supplied by the inorganic carbon source such as carbon dioxide or bicarbonate. In this case, since the microorganism use photosynthesis for its growth, it needs an external light source which can be provided by sun or a lamp. There are two type of photobioreactor: closed systems and open systems. In closed systems the cultivation is done under an sterilized condition and usually the medium mixing is applied by aeration. This research analyze the effect of NOX and SOX with their common concentration in flue gas of power plant, 100 ppm and 60 ppm, on biomass production and carbon dioxide fixation in three type of setups: Erlenmeyer flask, tublar photobioreactor and open pond. In this regard, the tubular photobioreactor in laboratorial scale and the open pond in semi- industrial scale are constructed in University of Tehran. In this study, we consider three industrially important microalgae, Chlorella vulgaris, Synecochoccus, Dunaliella tertiolecta and Scenedesmus obliqus, which can be used in energy production or food and drug industry.
