بخشی از مقاله
چکیده:
در طی سال هاي اخیر پیشرفت هاي قابل توجهی در زمینه استفاده و تبدیل زیست توده هاي هیدروکربنی بمنظور تولید فرآوردهاي سوختی تجدیدپذیر بعنوان جایگزین سوخت هاي حاصل از پالایش نفت خام بدست آمده که داراي خواص یکسان با سوخت هاي فسیلی بوده و کاربرد یکسانی دارا می باشند. در این روش از نوعی تکنولوژي بنام فرآیند بیوفورمینگ استفاده می شود که با بکارگیري فرآیند کلیدي بهسازي فاز آبی یا - APR - و نیز استفاده از فرآیندهاي کاتالیستی جهت عملیات چگالش بازي و اسیدي، از موادي مانند نیشکر و باگاس، هیدروکربن هایی تولید می شود که می توان از آنها بعنوان سوخت بطورمستقیم و یا بصورت ترکیب با فرآورده هاي سوختی دیگر استفاده کرد. علاوه براین با استفاده از روش هاي خاص وابسته به این نوع فرآیندها ترکیبات اکسیژنه شده اي همچون الکل، کیتون، آلدئید و دیگر پلی آل ها تولید می شوند.در طی فرآیندهاي مذکور ابتدا هیدروکربن هاي محلول در آب بصورت کاتالیستی هیدروژنه شده و سپس بوسیله فرآیند بهسازي فاز آبی به واسطه هاي شیمیایی تبدیل می شوند. در مراحل بعدي با استفاده از فرآیندهاي کاتالیستی بیشتر، واسطه هاي شیمیایی به فرآورده هاي مایع سوختی تجدیدپذیر همچون بنزین، سوخت جت، سوخت دیزل و ترکیبات شیمیایی تبدیل می شوند.
واژه هاي کلیدي: نیشکر، بیوفورمینگ، فرآیندهاي کاتالیستی، فرآورده هاي سوختی تجدیدپذیر.
مقدمه
توسعه روز افزون صنایع و افزایش وسائط حمل و نقل و استفاده فزآینده از فرآورده هاي سوختی مشتق از نفت خام روز به روز در حال افزایش می باشد. استفاده از سوخت هاي مایع مشتق از نفت خام که همگی ترکیبی از هیدروکربن ها می باشند به علت داشتن انرژي حجمی بالا و چگالی مناسب و خاصیت حمل و نقل و نگهداري آسان همواره مناسب ترین گزینه جهت کاربردهاي امروزي بشر بشمار می آیند.با توجه به افزایش آلودگی و چالش هاي زیست محیطی حاصل از بکارگیري سوخت هاي فسیلی، استفاده از سوخت هاي جایگزین و تجدیدپذیر مورد توجه بشر قرار گرفته و دانشمندان در تلاشند تا منابع و روش هاي جدید و مناسب تري را جهت جایگزین نمودن منابع جدید بجاي سوخت هاي فسیلی فراهم سازند. از منابعی که بدین منظور مورد توجه قرار گرفته می توان به هیدروکربن هاي موجود در زیست توده اشاره نمود.
هیدروکربن هاي موجود در زیست توده بعنوان منبع غنی و داراي پتانسیل قابل توجه جهت تولید فرآورده هاي سوختی بوده که حاوي عناصر هیدروژن، کربن و اکسیژن می باشند و بطور گسترده در ترکیبات آلی موجود در طبیعت یافت می شوند. این ترکیبات نیز همچون نفت خام که از آن بطور مستقیم نمی توان استفاده کرد، نیازمند یک سري فرآیند هاي تبدیلی می باشند تا اکسیژن موجود در آنها حذف شده و قابلیت احتراق آنها بهبود یابد تا بتوان آنها را به فرآورده هاي سوختی مختلف تبدیل نمود.در طی سی سال اخیر تولید اتانول از منابع هیدروکربنی همچون نیشکر و ذرت بطور گسترده توسعه یافته و از آن بعنوان سوخت تجدیدپذیر ترکیبی با سوخت هاي فسیلی استفاده می گردد. با استفاده از فرآیندهاي تخمیري، اکسیژن موجود در قندهاي ساده منوساکارید حذف شده و به اتانول تبدیل می گردد.
اتانول تولید شده بطور کامل فاقد اکسیژن نبوده و اکسیژن موجود در ترکیب اتانول باعث ایجاد مضراتی می گردد که باعث محدودیت مصرف آن بعنوان یک سوخت کامل می شود. از نقایص اتانول که باعث شده از آن نتوان بعنوان یک سوخت کامل و بطورمستقیم استفاده نمود، خاصیت امتزاج پذیري آن با آب می باشد. با پیشرفت هاي بدست آمده در استفاده و تبدیل زیست توده هاي هیدروکربنی به فرآوردها ي سوختی تجدیدپذیر همانند سوخت هاي حاصل از پالایش نفت خام، سوخت هایی تولید می شود که داراي خواص یکسان با سوخت هاي فسیلی بوده و از آنها بعنوان سوخت جایگزین استفاده می شود. در این روش از یک نوع تکنولوژي فرآیند بهسازي فاز آبی - - APR یا - Aqueous phase reforming - و نیز استفاده از فرآیندهاي کاتالیستی جهت عملیات چگالش بازي و اسیدي استفاده می شود و هیدروکربن هاي تولید شده را می توان بعنوان سوخت بطورمستقیم و یا بصورت ترکیب با فرآورده هاي سوختی دیگر استفاده کرد.
علاوه براین با استفاده از روش هاي خاص ترکیبات اکسیژنه شده اي همچون الکل، کیتون، آلدئید و دیگر پلی آل ها تولید می گردد.فرآیند بیوفورمینگ شامل استفاده از تکنولوژي فرآیند بهسازي فاز آبی و فرآیند تبدیل کاتالیستی می باشد که طی آن ابتدا هیدروکربن هاي محلول در آب بصورت کاتالیستی هیدروژنه شده و سپس بوسیله فرآیند بهسازي فاز آبی به واسطه هاي شیمیایی تبدیل می شوند. در مراحل بعدي با استفاده از فرآیندهاي کاتالیستی بیشتر واسطه هاي شیمیاییبه فرآورده هاي مایع سوختی تجدیدپذیر همچون بنزین، سوخت جت، سوخت دیزل و ترکیبات شیمیایی تبدیل می شوند - شکل. - 1
آماده سازي مواد اولیه - زیست توده -
فرآیند بیوفورمینگ را می توان براي محدوده وسیعی از کربوهیدرات هاي خوراکی و غیر خوراکی مورد استفاده قرار داد. بر خلاف فرآیند تخمیر که تنها جهت تبدیل یک نوع قند خاص کاربرد دارد، فرآیند بیوفورمینگ را می توان جهت گسترة وسیعی از قندهاي گیاهی محلول در آب که شامل مخلوطی از قندهاي مختلف، پلی ساکاریدها و قندهاي کمپلکس است، بکار برد. چنین خاصیت انعطاف پذیري باعث گسترش و توسعه فرآیندهاي پیش تصفیه و آماده سازي مواد اولیه زیست توده از مواد مختلف می گردد. پیش از شروع فرآیند بیوفورمینگ معمولا قندها و یا نشاسته موجود در زیست توده استخراج می شود. بعنوان نمونه زیست توده هاي لگنو سلولوزي متحمل فرآیندهاي جداسازي و پیش تصفیه جهت جداسازي سلولز، همی سلولز و لگنین گشته، سپس سلولز و همی سلولز جداسازي شده تحت فرآیندهاي بیشتر قرار گرفته و قندهاي پنج کربنه و شش کربنه تولید می شوند که بدین منظور از یک یا چند تکنیک مختلف هیدرولیز
