9966

ارزيابي چرخه عمر الكتروليز دي اكسيدكربن به استات براي كشت الكتروشيميايي

كارشناسي

مهندسي شيمي

1404

دكتر سوسن روشن ضمير - دكتر مريم جعفري

1404/08/11

مهندسي شيمي، نفت و گاز

Life Cycle Assessment of CO2 Electrolysis to Acetate for Electro-Agriculture

استات به‌عنوان يك منبع غني كربني، نقشي به‌سزايي در توسعه سامانه‌هاي كشاورزي عمودي و فناوري نوين الكتروكشاورزي ايفا مي‌كند، زيرا مي‌تواند محدوديت‌هاي فتوسنتز طبيعي را برطرف ساخته و امكان رشد گياهان را حتي در شرايط كنترل‌شده و حتي بدون نور خورشيد فراهم كند. بر همين اساس تأمين استات به يكي از چالش‌هاي اصلي در مسير گسترش كشاورزي تبديل شده‌است. در اين پژوهش، به‌منظور رفع اين نياز، از فرايند الكتروليز دي‌اكسيدكربن بهره گرفته شد؛ گازي كه افزايش روزافزون غلظت آن در جو پيامدهاي زيست‌محيطي گسترده‌اي همچون بالا رفتن دماي زمين، ذوب يخ‌هاي قطبي، كاهش منابع آبي و تهديد امنيت غذايي را به همراه داشته ‌است. فرايند الكتروليز دي‌اكسيدكربن نه تنها امكان توليد محصولاتي چون متان، اتانول، فرمات و استات را فراهم مي‌كند، بلكه به مصرف يكي از اصلي‌ترين گازهاي گلخانه‌اي و عامل گرمايش جهاني نيز منجر مي‌شود. به‌كارگيري انرژي‌هاي تجديدپذير در اين فرآيند، علاوه بر كاهش انتشار آلاينده‌ها، آن را به گزينه‌اي پايدار و سازگار با محيط زيست تبديل مي‌سازد. بدين ترتيب، توليد استات از دي‌اكسيدكربن به‌عنوان راهكاري دوسويه مطرح مي‌شود كه هم نياز كشاورزي نوين را تأمين مي‌كند و هم در كاهش اثرات تغيير اقليم نقش دارد. براي نزديك‌تر كردن اين رويكرد به واقعيت و بررسي كمّي اين موضوع، در اين پژوهش ابتدا فرايند الكتروليز دي‌اكسيدكربن در يك مجموعه الكترود-غشاء با استفاده از نرم‌افزار كامسول مدل‌سازي شد و سپس اثر پارامترهاي مختلف از قبيل ولتاژ سل، غلظت الكتروليت و درصد رطوبت همراه با دي‌اكسيدكربن به صورت مستقل بر راندمان توليد استات مورد بررسي قرار گرفت كه از بين آن‌ها ولتاژ سل و غلظت الكتروليت پارامترهاي اثرگذارتر و درصد رطوبت موجود در دي‌اكسيدكربن پارامتر كم اثرگذارتر مي‌باشد.در نهايت، با بهينه‌سازي شرايط عملياتي، امكان توليد استات با غلظت 7/6 مولار فراهم شد. همچنين، به‌منظور سنجش ابعاد زيست‌محيطي و اقتصادي اين فناوري، يك ارزيابي چرخه عمر با استفاده از نرم‌افزار سيماپرو انجام گرفت و الكتروكشاورزي با كشاورزي سنتي از منظر چرخه عمر مقايسه شد.

الكتروليز دي اكسيد كربن- الكتروكشاورزي