بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از مهمترین مراحل تولید بیودیزل، استخراج لیپید از ریزجلبک هاست. کاهش در هزینه عملیاتی استخراج و افزایش میزان بازده لیپید استخراجی باعث بهینهسازی فرایند تولید بیودیزل میشوند. برای افزایش بازده لیپید استخراجی از ریزجلبک کلرلا ولگاریس، علاوه بر بهینهسازی و اعمال شرایط مطلوب در محیط کشت، می توان از فرایند استخراج مکرر و استفاده از روشهای آمادهسازی مناسب استفاده نمود.
همچنین، روشهای آمادهسازی نظیر صابونی سازی و هیدرولیز اسیدی، مرحله شکست سلولی را برای ریزجلبک کلرلا با مرحله استخراج ادغام نموده و از این مسیر، کاهش هزینههای فرایند را در پی خواهند داشت. در فرایند صابونی سازی، بجای استخراج لیپید خام امکان تولید و استخراج بیودیزل نیز وجود دارد. پس مرحله استخراج و استریفیکاسیون توامان صورت میگیرند و قسمت اعظم رنگدانههای موجود در کلرلا ولگاریس در این روشها حذف میشوند. برای نمونه A با استخراج مکرر میتوان بازده لیپید استخراج شده در روش صابونی سازی را از %2,4 به % 7,06 افزایش یافته است.
همچنین برای این نمونه، استخراج مکرر برای روش هیدرولیز اسیدی درصد لیپید از % 1,1 تا %4,62 افزایش مییابد. نتایج بدست آمده برای درصد لیپید در مورد نمونهC ، نیز با استخراج مکرر در روش صابونی سازی مقدار %10,63 و در روش اسیدی %8,56 مشاهده میگردد. قابل ذکر است که در هر دو روش آمادهسازی، با افزایش زمان و کاهش دما، درصد لیپید افزایش یافته است. درصد لیپید در روش صابونی سازی، %6,6 و در روش اسیدی %4,15 بدست آمده است.
-1 مقدمه:
ریزجلبک1 های تولید کننده لیپید، به عنوان نسل سوم بیوسوختها معرفی می شوند و دارای چندین مزیت میباشند که در مقایسه با زیست توده2 تولید شده از محصولات کشاورزی حائز اهمیت است. لیپید تولید شده در ریزجلبکها، بصورت محصول داخل سلولی بوده و به بیرون ازسلول ترشح نمیشود. بنابراین در مرحله استخراج، توسط روشهای مناسب شکست سلولی، این محصول به خارج سلول منتقل شده و جمع آوری میگردد.
همچنین شایان ذکر است که لیپید تولید شده به دو صورت گرانولی آزاد در سیتوپلاسم و یا بصورت متصل به غشای سلولی وجود دارد.[1] یکی از این روشها روش استخراج خشک می باشد. در روش خشک سعی میشود از مرحله خشکانیدن حرارتی اجتناب گردد که بر طبق بررسیهای زو و همکارانش این مرحله از لحاظ مصرف انرژی، مهم ترین مرحله محسوب میگردد .[2] زیست توده خشک پس از انجام فرایند خشک کردن حرارتی بدست میآید.
سپس این زیست توده با استفاده از روش استخراج حلال صورت می گیرد و پس از مرحله استخراج، استخراج -ترانس استریفیکاسیون است. از میان روشهای مختلف خشک کردن که برای تغلیظ ریزجلبک صورت میگیرد، فریزر کردن و خشک کردن برای شرایط عملیاتی ملایم مناسب است. خشک کردن حرارتی اغلب در فعالیتهای آزمایشگاهی استفاده میشود که برای لیپیدهای حساس به حرارت ترجیح داده نمیشود. بنابراین حرارت دادن سبب تبخیرمقادیر کمتری از لیپیدهای فرّار میشود و پودری با اندازه ذرات غیر یکنواخت را به وجود میآورد [3] در این تحقیق بهینه سازی روش استخراج خشک لیپید از ریزجلبک به منظور تولید بیودیزل مورد ازیابی قرار گرفته است
-2 مواد و روشها
-1-2 ماده سازی نمونه جهت استخراج
در روش استخراج خشک، قبل از اینکه ریزجلبک تحت تاثیر حلالهای استخراج کننده قرار بگیرد، بایستی یک سری عملیات آماده سازی صورت بگیرد که شامل: آبزدایی/ خشک کردن و انجام شکست سلولی است.
-2-2 خشک کردن ریزجلبک
ریزجلبک حاصل از مرحله برداشت - با روش انعقاد الکتریکی - یک محلول سوسپانسیونی است که ذرات ریزجلبکی بصورت معلق وجود دارند. محلول سوسپانسیونی به مدت 72 ساعت ساکن باقی مانده تا تمام ریزجلبک موجود در آن تهنشین شود. سپس محلول شفاف بالایی سرریز شده و با استفاده از سانتریفیوژ آب باقیمانده در لابلای کیک ریزجلبکی خارج شده است. مقداری از آب موجود در نمونه توسط حرارت دادن به مدت 1 ساعت با استفاده از هیتر برقی در دمای 90-80 درجه سانتیگراد حذف گردید. برای خشک نمودن کامل، نمونه در داخل آون با دمای 105 درجه سانتیگراد به مدت2 ساعت خشک میگردد.
-3-2 شکست سلولی
برای اعمال شکست سلولی، ریزجلبک خشک شده در دستگاه آسیاب دانهای با 7000 دور بر دقیقه به مدت 30 دقیقه قرار میگیرد. پودر خشک حاصله را میتوان برای استخراج لیپید مورد استفاده قرار داد.
-4-2روشهای استخراج اعمال شده
برای استخراج لیپید در این پایاننامه، روش حلالی به دلیل کاهش هزینهها در نظر گرفته میشود. در تمام آزمایشات ترکیب حلال هگزان و متانول استفاده شده و تغییر نسبتهای حلال جهت تعیین نسبت حلالی بهینه و تعیین دمای بهینه در هر روش، انجام میگیرد. همچنین برای بررسی و تعیین روش استخراج موثر، از سه نمونه متفاوت - نمونهA ،نمونهB و نمونه - C استفاده میگردد.
نمونه: A پودر ریزجلبک کلرلا ولگاریس آسیاب شده و خشک.
نمونه: B نمونه A که با امواج صوتی دچار شکست سلولی شده است.
نمونه: C نمونه کشت داده شده در بیوراکتور دانشگاه صنعتی مالک اشتر.
-5-2 روش استخراج به همراه فرایند صابونی سازی
یکی از روشهای آمادهسازی ریزجلبک قبل از انجام فرایند استخراج، اجرای روش صابونی کردن است. روش انجام گرفته بدین صورت است 1 گرم از نمونه ریزجلبک به همراه محلول هیدروکسید سدیم یک نرمال حاوی %25 متانول در دمای 100 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه حرارت داده میشود.
