عنوان پایان‌نامه
استخراج لیپید از میکرو جلبک و تولید بیودیزل به کمک تکنولوژی سیال فوق بحرانی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1247.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 56978
- تاریخ دفاع
- ۱۵ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- بابک محمدطهرانی
- استاد راهنما
- حسین بهمنیار, امید توکلی
- چکیده
- آلودگی¬های زیست محیطی، افزایش تقاضا برای حامل¬های انرژی، کاهش روزافزون منابع سوخت¬های فسیلی، ایجاد خلل در حوزه¬هایی مانند امنیت انرژی و گرمایش زمین از جمله عوامل زمینه¬ساز استفاده از انرژهای تجدیدپذیر و پاک است. در میان منابع مختلف انرژی تجدیدپذیر، بنا به دلایلی مانند فناوری، میزان کارایی و فراهم بودن زیرساخت¬های بهره¬برداری، گسترش استفاده از منابع انرژی با سرعت¬های متفاوت انجام می¬شود. سوخت¬های زیستی یکی از زمینه¬های استفاده از سوخت¬های تجدیدپذیر بوده و بیودیزل نیز به عنوان سوختی که قابلیت تولید و بکارگیری با استفاده فناوری¬های موجود امکان¬پذیر می-باشد یکی از مهم¬ترین بخش¬های آن است. تولید بیودیزل از بیومس ریزجلبک (کلرلا وولگاریس)، به¬عنوان نسل سوم از منابع تولید این سوخت زیستی به کمک فناوری سیال فوق بحرانی (آب و متانول)، در این پژوهش مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. در زنجیره فرایندهای تولید بیودیزل، فرایندهای عملیاتی بالادستی و پایین¬دستی بر انتخاب فرایند استخراج لیپید تاثیر می¬گذارد. همچنین در مورد انتخاب فرایند استخراج روغن از ریزجلبک باید به وجود آب در بیومس توجه داشت. از جمله انگیزه¬های استفاده از سیال فوق بحرانی (آب و متانول) در این پژوهش، حذف مرحله خشک کردن بیومس پیش از فرایند استخراج لیپید از ریزجلبک و عدم نیاز به استفاده از کاتالیست در مرحله ترانس¬استریفیکاسیون برای تولید بیودیزل بود. استخراج لیپید به کمک آب زیر بحرانی در سیستم ناپیوسته در بازه¬ی دمایی 200 تا C°350 و زمان ماندهای 5 تا 60 دقیقه، به-صورت¬های مختلف (استخراج به¬وسیله آب زیر بحرانی، پیش فرایند با آب زیر بحرانی و پیش با آب زیر بحرانی در ترکیب با فراصوت) مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، بکارگیری آن به¬عنوان پیش فرایند استخراج لیپید در شرایط دمایی C°300 و زمان ماند 30 دقیقه، بالاترین راندمان را با میزان %38/39 لیپید (بر مبنای وزن بیومس خشک) در مقایسه با دیگر روش¬ها داشت. به¬علاوه استفاده از متانول فوق بحرانی برای ترانس¬استریفیکاسیون و استخراج همزمان لیپید بخش دیگری از این پژوهش بود. در این بخش نیز از بیومس تر استفاده شد و نقاط آزمایش به¬وسیله طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح برای بررسی پارامترهای مورد نظر (دما، زمان و نسبت متانول به بیومس) مشخص شد. در نتیجه آزمایش¬های انجام شده حداکثر میزان متیل استر اسیدهای چرب در شرایط دمایی C°300 و 60 دقیقه و نسبت متانول به بیومس ml/g 67/4 به میزان %67/60 محاسبه شد.
- Abstract
- Environmental pollution, growing demand for energy carriers, reduction of fossil fuels and global warming are reasons for shift from fossil fuel to renewable and clean energy. Among renewable energy resources biofuels have received worldwide attention in recent years. Specially, biodiesel with capability for being produced and consumed using conventional technology is a widely accessible type of biofuel. In this study, biodiesel production from microalgae biomass (Chlorella vulgaris) by supercritical fluid technology (water and methanol) has been evaluated. There are many motivations for evolving application of supercritical fluids to produce biodiesel from microalgae and developing novel non-catalytic biodiesel production processes. Lipid extraction using sub-critical water was experienced in a batch system at temperature range of 200 to 350°C and residence time of 5 to 60 min, in different ways (extraction by sub-critical water, pretreatment by sub-critical water and sub-critical water pretreatment in combination with ultra-sonication). Obtained results clearly showed that sub-critical pretreatment of biomass in 300°C and 30 min with extraction yield of 39.38% (based on dry weight of biomass) had the greatest influence on lipid extraction increment in comparison with other used methods. Evaluation of simultaneous transesterification reaction and lipid extraction process by supercritical methanol was another separate part of this research. In order to study three different effective parameters (temperature, time and methanol to biomass ratio), 20 experiment points were determined by response surface method (RSM) of experiment design. The maximum fatty acid methyl esters (FAMEs) content of 60.67% using supercritical methanol was found at 300°C, 60 min and 4.67 ml/g of methanol to biomass ratio.
