20949

۲۰۹۴۹

مقايسه و تحليل فني - اقتصادي توليد اتانول زيستي از ريزجلبك

كارشناسي ارشد

مهندسي سيستم هاي انرژي - محيط زيست

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۷/۱۱

دكتر عليرضا زاهدي

فناوري هاي نوين

چكيده مصرف و تقاضاي بالا براي اتانول به عنوان افزودني بنزين و مصارف مختلف در صنايع شيميايي و هزينه‌هاي اوليه بالا براي توليد اتانول سنتزي باعث رويكرد جهاني به استفاده از اتانول زيستي شده است. اتانول زيستي مي‌تواند از منابع مختلف بيومس يا زيست‌توده كه شامل مواد بيولوژيكي محصولات كشاورزي و مواد طبيعي است، توليد شود. در اين تحقيق ابتدا به معرفي انواع سوخت زيستي، تمايز بين اتانول سنتزي و اتانول زيستي و استفاده از اتانول زيستي به عنوان سوخت خودروها پرداخته مي‌شود. در ادامه به معرفي منابع اوليه براي توليد اتانول زيستي از هر سه نسل زيست‌توده و سپس به روش‌هاي تبديل زيست‌توده به اتانول زيستي براي هر نسل به صورت جداگانه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. تمركز اصلي اين تحقيق بر بهينه‌سازي توليد اتانول زيستي و مصرف انرژي از نسل سوم زيست‌توده كه شامل ريزجلبك‌هاي آب شور و آب شيرين مي‌شود، است. در اين تحقيق روش توليد اتانول زيستي دو مرحله‌اي بوده است. مرحله اول بهينه‌سازي توليد گلوكز از زيست‌توده ريزجلبكي به وسيله هيدرويز اسيدي مي‌باشد كه براي g⁄L 10 ريزجلبك كلرلاولگاريس در دماي ℃ 130، با غلظت اسيد سولفوريك 1% به مدت زمان 15 دقيقه داراي بيشينه توليد گلوكز g⁄L 9/4 و براي g⁄L 10 ريزجلبك دوناللا در همان شرايط بهينه g⁄L 9/3 بوده است. مرحله دوم، توليد اتانول زيستي از گلوكز حاصل از مرحله هيدروليز با استفاده از مخمر كه براي g⁄L 10 گلوكز حاصل از ريزجلبك كلرلاولگاريس در دماي ℃ 9/22، با ميزان PH 4/5 به مدت زمان 6 روز و 18 ساعت داراي بيشينه توليد اتانول v⁄v 8 % و براي g⁄L 8 گلوكز حاصل از ريزجلبك دوناللا در دماي ℃ 9/25، با ميزان PH 4/5 به مدت زمان 6 روز و 22 ساعت داراي بيشينه توليد اتانول v⁄v 6 % است. در قسمت هيدروليز ميزان انرژي گرمايي مصرف شده در صورت تركيب سيستم هيدروليز با كالكتور خورشيدي و بدون آن محاسبه و بهينه‌سازي شده است. در پايان ميزان اتانول نهايي توليد شده به صورت تامين انرژي گرمايي مورد نياز از اتانول زيستي توليدي، محاسبه شده است و در صورتي كه سيستم با كالكتور خورشيدي تركيب شود و گرماي مورد نياز از محصول نهايي گرفته شود، ميزان بيشينه توليد اتانول زيستي %7/12 براي كلرلا و %6/9 براي دوناللا در مقايسه با عدم استفاده از سيستم خورشيدي افزايش پيدا مي‌كند. كلمات كليدي: اتانول زيستي، ريزجلبك، بنزين، كلرلا ولگاريس، دوناللا سالينا

1398/05/02

Techno-economical analysis of bioethanol production from microalgae

10/3/2019 12:00:00 AM

Abstract High consumption and demand for ethanol as an additive for gasoline and various uses in the chemical industry and high initial costs for the synthesis of ethanol from crude oil cause a global approach to the use of bioethanol. Bioethanol can be produced from different sources of biomass, including biological materials from agricultural products and natural materials. In this research, we first describe the types of biofuels, the distinction between synthetic ethanol and bioethanol and the use of bioethanol as fuel for cars. Subsequently, introducing primary sources for the production of bioethanol from each of the three generations, and then bio-ethanol conversion methods for each generation are examined separately. The main focus of this study is on optimizing the production of bioethanol from the third generation of biomass, which includes saline water and freshwater microalgae. In this study, the bio-ethanol production method was two-stage. The first step is to optimize the production of glucose from the microalgae biodegradable by acidic hydride, which has a maximum glucose production of 4.9 g⁄L for 10 g⁄L Chlorella vulgaris microalgae at 130 ℃, with a sulfuric acid concentration of 1% for 15 minutes. 10 g⁄L Dunaliella salina microalgae under the same conditions was 9.3 g⁄L. The second step was the production of bioethanol from glucose from the hydrolysis stage using yeast, which has a maximum of pH 4.5 for 6 days and 18 hours for 10 g⁄L glucose from Chlorella vulgaris microalgae at 22 ℃, with a pH of 4.5 for 6 days and 18 hours. Ethanol production of 8% v⁄v and 8 g⁄L glucose from Dunaliella salina microalga at 25 ºC, with a pH of 4.5 for 6 days and 22 hours with a maximum ethanol production of 6% v⁄v. In the hydrolysis section, the amount of heat energy consumed is calculated and optimized when the hydrolysis system is combined with and without the Linear / Particulate Solar Collector System combined with Photovoltaic. At the end, the amount of final ethanol produced is calculated to provide the required thermal energy from the bio-ethanol produced, and if the system is combined with the solar caliper and the heat required from the final product, the maximum bioethanol production is 12.7% for Chlorella vulgaris and 9.6% for Dunaliella salina, compared to non-use of the Linear / Particulate Solar Collector System combined with Photovoltaic. Keywords: Bioethanol, Microalgae, Chlorella vulgaris, Dunaliella salina