بخشی از مقاله
چکیده
هدف از این تحقیق ارزیابی تولید گاز متان از ضایعات پسته میباشد. برای افزایش راندمان هضم فضولات گاوی نیز با ضایعات پسته مخلوط شد. نمونه ضایعات پسته از محل پایانه فراوری پسته در شهرستان بافق استان یزد جمعآوری شد. ابتدا آزمایشات اولیه بر روی هر دو ماده اصلی مورد آزمایش برای تعیین شاخصهای مواد جامد کل، مواد جامد ماده خشک فرار و نسبت کربن به ازت انجام گرفت. جهت انجام آزمایشها از هاضمهای کوچک - بطریهای با حجم 250 میلیلیتر - استفاده شد. آزمایش هضم بیهوازی در چهار سطح ضایعات پسته به کود گاوی R1=100:0، R2=75:25، R3=25:75 و R4=0:100، بر اساس وزن ماده خشک جامد با TS %9در دمای 37 درجه سانتیگراد در مدت 28 روز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد در سطح %75 کود گاوی و %25 ضایعات پسته بیشترین مقدار گاز متان برحسب درصد LEL تولید شد. همچنین در این تیمار مقدار پتاسیم و فسفر از سایر تیمارها بالاتر بود.
مقدمه
امروزه انرژی به عنوان یکی از مهمترین مقولههای توسعه جوامع محسوب شده و کمبود آن در کشورهای مختلف سبب بروز نگرانی و در مواقعی باعث تنشهای بینالمللی شده است. این انرژیها در دو رده انرژی تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر تقسیمبندی شدهاند - سلیمانی و جهانگیری، . - 1392 بحرانهای زیست محیطی جهان امروز، بهگونه ای است که امروزه جایگزینی سوخت های فسیلی، مدیریت ضایعات و بهرهگیری از شیوههای مناسب جهت دفع و بازیافت انواع پسماندها در اکثر کشورها، اعم از توسعهیافته یا در حال توسعه از اهمیت فراوانی برخوردار است - عادلیگیلانی و سوری، . - 1389 فرایند هضم بیهوازی یکی از تکنولوژیهای قابل قبول، هم از نظر زیستمحیطی و هم از نظر اقتصادی، برای تولید انرژی از ضایعات آلی میباشد که به عنوان یکی از گزینه- های اصلی درتأمین انرژی جایگزین در دنیا مطرح است - غلامی و همکاران، . - 1392
ایران با تولید سالانه 240000 تن، بزرگترین کشور تولیدکننده پسته در جهان میباشد - احمدی و همکاران، . - 1394 پسته یکی از مهمترین محصولات باغی کشور میباشد که در زمان فرآوری محصول، حجم ضایعات قابل ملاحظهای را تولید میکند. مهمترین محصولات فرعی پسته محصولات حاصل از پوستگیری میوه تازه پسته میباشد. این محصولات بهطور عمده شامل پوسته سبز رویی، خوشه، برگ و مقادیر جزئی مغز و پوسته چوبی میباشد . - Bohluli, 2006 - با توجه به اینکه از هر سه کیلوگرم پسته تازه، یک کیلوگرم پسته خشک تولید میشود،
دو کیلوگرم باری که در پایانه فراوری باقی میماند، ضایعات پسته میباشد - شاکر اردکانی، . - 1386 این ضایعات اغلب با خاک مخلوط و به میزان کمتر به عنوان خوراک دام توسط دامداران محلی و یک بخش کوچک به عنوان داروی گیاهی و در غذای انسانعمدتاً - به عنوان مربای پوست پسته - استفاده میشود . - Behgar et al., 2011 - با توجه به مواد آلی و محتوای فنلی بالا و همچنین غلظت مواد جامد بالا، ضایعات پسته ناشی از پایانههای فراوری مشکلات زیادی را ایجاد می کند مگر اینکه به درستی مدیریت شود . - Celik and Demirer , 2015 - تکنولوژی هضم بیهوازی بهطور گسترده در جهان به عنوان یکی از روشهای مناسب مدیریت ضایعات آلی بکار گرفته میشود - Demirer et al, 2000; Amon et al, 2007; . - Balat and Balat, 2009 در ذیل به چندین مطالعه انجام شده در این زمینه میپردازیم.
ویتالی و همکارانش در سال 2009 به منظور بررسی هضم بیهوازی موادی ازجمله تفالههای چغندرقند، دم و برگ چغندرقند، خمیر سیبزمینی، پوست سیبزمینی و پساب سیبزمینی آزمایشهایی را در دمای 37/5 درجه سانتیگراد در طول 28-38 روز انجام دادند. در این آزمایش همچنین تاثیر پیش فراوری با بخار بر عملکرد متان مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد تولید متان از تفاله چغندر قند و ضایعات آن - دم و برگ - 430 و 481 لیتر به ازای هر کیلوگرم ماده آلی و عملکرد تولید متان خمیر سیبزمینی، پوست سیبزمینی و آب سیبزمینی به ترتیب 332، 377 و 323 لیتر به ازای هر کیلوگرم ماده آلی بهدست آمد. روش پیش بخاردهی به- طور معنیداری عملکرد تولید متان از خمیر سیبزمینی را تا مقدار 373 لیتر افزایش داد.
ثنایی مقدم و همکاران - 1391 - در تحقیقی به بررسی پتانسیل تولید بیوگاز از ضایعات سیبزمینی که عمدتاً شامل پوست آن می باشد پرداختهاند. آنها ضایعات سیبزمینی را با فضولات گاوی با نسبت 80 به 20 بر اساس وزن واحد فرار مخلوط کردند و میزان رطوبت مواد داخل هاضم بر اساس وجود کل مواد خشک به میزان 7 درصد حجم کل تنظیم و زمانماند مواد در داخل هاضم 28 روز در نظر گرفته شد. بعد از جمعآوری گاز بصورته روزانه، مجموعاً 160 لیتر بیوگاز از هر کیلو ماده جامد آلی دست آمد که حدود 57/6 آنرا متان تشکیل می داد.
غلامی و همکاران - 1392 - آزمایش هضم بیهوازی بهطور اختصاصی بر روی هضم مشترک ضایعات زیتون و کود گاوی در چهار سطح ضایعات زیتون به کود گاوی، R1=10:90، R2=15:85، R3=20:80، R4=25:75، بر اساس وزن ماده خشک فرار در دو دمای 37 و 45 درجه سانتیگراد و وزن کل مواد جامد خشک شده اولیه %7 و PH اولیه برابر با 6/8 را مورد ارزیابی قرار دادند. بعد از گذشت 28 روز ماند در دو دما در داخل هاضم برای هر یک از میانگینها برای درصد تجمعی بیوگاز 53، 75، 93 و 127 لیتر بیوگاز در دمای 45 درجه سانتیگراد به ازای هر کیلو ماده خشک فرار جمعآوری گردید.
حسینزاده و همکارانش در سال 1393 پتانسیل تولید بیوگاز از ضایعات کاهو و کلم در هضم مشترک با کود گاوی را در سه سطح %25 : %75 و %50 : %50 و %75 : %25 - کود گاوی : کاهو و کلم - تحت آزمایش قرار دادند که بعد از گذشت 30 روز هضم مواد در داخل هاضم، هر یک از تیمارها به ترتیب 352/7، 256/3 و 209/8 لیتر متان تولید کردند. محمودی اشکفتکی و همکاران - 1393 - به بررسی تأثیر ترکیبات مختلف فاضلاب شهری، فضولات گاوی و باقیمانده میوه و سبزیجات بر تولید بیوگاز/متان در دمای مزوفیلیک در شرایط آزمایشگاهی پرداختند.
آنها تستهای اولیه خود را در بطری های 250 میلیلیتری انجام دادند و در آزمایشهای خود عناصر مختلف موجود در سوبستراهای اولیه را استخراج و بررسی کردند و در ادامه از نتایج آزمایشی بهدست آمده جهت طراحی یک هاضم جدید استفاده کردند. طراحی آنها بر اساس دماهای مختلف، همزن با دورهای مختلف و ... بود. در طراحی صورت گرفته کلیه نیروهای وارد بر همزن و شافت آن بر اساس روابط ریاضی بررسی شد و نتایج حاصل از آن در نرم افزار Abacus بهصورت المان محدود بررسی شد. لذا در راستای مدیریت مناسب حجم بالای ضایعات تولید شده در پایانههای فراوری پسته و استفاده بهینه از منابع انرژی، این پژوهش به امکانسنجی استحصال بیوگاز از این ضایعات - که تاکنون در کشور انجام نشده است - پرداخته است.
مواد و روشها
جمعآوری نمونهها
نمونههای ضایعات پسته از محل یکی از پایانههای فراوری پسته در شهرستان بافق استان یزد جمعآوری گردید. این نمونهها از واحد پوستگیری گرفته شد و پس از خشک شدن در معرض هوا به آزمایشگاه بیوگاز گروه مکانیک بیوسیستم دانشگاه شهرکرد انتقال یافت. نمونهگیری از کود گاوی نیز از محل گاوداری دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد انجام گرفت. نمونهها مربوط به گاو شیری و به صورت تازه بوده و پس از نمونهگیری به همان آزمایشگاه منتقل شد. اینوکولوم از هاضم بی هوازی موجود در آزمایشگاه که مخلوطی از فاضلاب شهری و باقیمانده میوه و سبزیجات بود گرفته شد.
روند آزمایش
پیش مادههای استفاده شده جهت هضم همزمان و تولید بیوگاز شامل کود گاوی و ضایعات پسته بودند. قبل از بارگیری مواد در داخل بطریها، کود دامی را از هرگونه سنگریزه و سایر مواد اضافی پاکسازی کرده، ضایعات پسته را نیز توسط دستگاه خردکن کاملاً آسیاب نموده و اینوکولوم نیز از صافی با منافظ به قطر 1 میلیمتر عبور داده شد. آماده سازی اولیه پیش مادهها بر اساس وزن ماده خشک جامد به مقدار %9 در نظر گرفته شد - هاضم باید حاوی 7 تا 9 درصد ماده خشک باشد - - غلامی و همکاران، . - 1392 برای رسیدن به رطوبت مطلوب به مواد آب و اینوکولوم - به نسبت - 75 : 25 اضافه شد. سپس هر کدام از پیش مادههای رقیق شده، در آزمایشگاه با ظروف شیشهای مخصوص بیهوازی شد - شکل . - 1 برای این منظور از گاز نیتروژن 99/5% استفاده شد
