بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به نیاز روز افزون بشر به منابع انرﮊی و محدود بودن این منابع تلاش های فراوانی در جهت دستیابی به منابع انرﮊی جدید و نیز استفاده از منابع موجود بطور بهینه صورت می پذیرد و با پیشرفتهای که در زمینه تکنیک های بازیافت مواد کسب گردیده افق امید بخشی در این راستا پیشرو می باشد.
باگاس یکی از محصولات صنایع تولید قند می باشد که پس از خرد کردن و عصاره گیری از گیاه نیشکر حاصل می گردد، این ماده در صنایع جانبی جهت تولید محصولات مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در مقاله حاضر سعی گردیده که گستره ای از کاربرد باگاس به عنوان یک ماده زیست توده گiomassنح جهت تولید زیست سوخت گiooilنح با استفاده از فرآیند های پیرولیز مورد بررسی قرار گیرد. این ماده بعنوان یک سوخت پاک و جایگزینی برای سوخت های فسیلی در مصارف تولید گرما و الکتریسیته مورد استفاده قرار می گیرد.
مقدمه
باتوجه به نیاز روز افزون بشر به منابع انرﮊی و سوخت و نیز محدودیت استفاده از سوختهای فسیلی نیاز به بازیافت و استفاده بهینه از منابع دیگر انرﮊی روز به روز مورد توجه بیشتر قرار گرفته و در این راستا از مواد و تکنیکهای مختلف استفاده می گردد.
از منابع تجدید پذیری که مدت مدیدیست مورد توجه بشر قرار گرفته زیست تودهج ککهعپطB ض می باشد که با استفاده از تکنیکهای مخلتف بدست آمده می توان از این مواد محصولات گوناگونی تولید نمود. بیومس توده ای از موادآلی می باشد که می توان بطور مثال باگاس - ریزه های چوب، پوشال و مواد آلی دیگر را بعنوان بیومس استفاده نمود. از مصارف عمده بیومس استفاده از آن در تولید بیوگاز می باشد که بعنوان سوخت گازی مورد استفاده قرار می گیرد همچنین با پیشرفتهای جدیدی که در دانش بیوتکنولوﮊی حاصل گردیده می توان از بیومس مواد گوناگونی جهت مصارف پزشکی، صنعتی و غذایی تولید نمود.
از موادی که می توان بطور گسترده ای بعنوان بیومس مورد استفاده قرارداد باگاس نیشکر می باشد این ماده در طول فرآیند آسیاب پس از خرد کردن و عصاره گیری از گیاه نیشکر بدست می آید که حاوی فیبر، مواد سلولزی، مواد آلی و مقداری رطوبت با درصدهای مختلف می باشد.
زیست سوخت جئطپپطBض ماده ای است که با استفاده از فرآیندهای شیمیای پیرولیز از موادی که بعنوان بیومس مورد استفاده قرار می گیرند بدست می آید و با توجه به فراوانی و قابلیت دسترسی به باگاس نیشکر و بکارگیری تکنیکهای بدست آمده در فرآیندهای باز یافت مواد، از این ماده می توان به آسانی و به طور گسترده جهت تولید بیواویل استفاده نمود.
فرآیند پیرولیز
فرآیند پیرولیز یا تجزیه شیمیایی به وسیله حرارت بطور کلی فرآیندی است که طی آن مواد اولیه در دمای بالا تجزیه گردیده و بصورت مواد و ترکیبات گازی، مایع و جامد تشکیل می شوند که با ایجاد تغیرات در شرایط واکنش کیفیت و مقادیر مختلفی از این مواد حاصل می گردد. روشهای مختلفی جهت تبدیل بیومس به بیواویل وبیوگاز وجود دارد که از این روشها می توان به فرآیند تولید گاز از مواد بیومس اشاره نمود مانند تولید گاز متان و نیز تولید موادی همچون اتانول و غیره.
برای تولید بیواویل از بیومس روش های مختلف از فرآیند پیرولیز استفاده می گردد که می توان به فرآیند پیرولیز تحت خلاﺀ و فرآیند پیرولیز سریع اشاره نمود.
فرآیند پیرولیز تحت خلاﺀ
در این روش مواد وارد یک راکتور مجهز به صفحاتی با دمای ٤٥٠ تا ٥٠٠ درجه سانتیگراد وارد گردیده و در اثر حرارت بالا و فشار پایین مواد آلی همچون باگاس تجزیه شده و بخاری از مولکولهای کمپلکس تولید می گردد. با استفاده از پمپ خلاﺀ مواد حاصل به سرعت از راکتور تخلیه می گردند و پس از کندانس شدن به ترکیب سوخت مایع یا همان بیواویل تبدیل می شوند و پس از تصفیه بعنوان بیواویل مورد استفاده قرار می گیرند. سوخت مورد استفاده جهت ایجاد حرارت و تغذیه مشعلها ازگازهای غیرقابل کندانس تولید شده در فرآیند تأمین می گرددکه با تزریق این گازها به مشعل های سیستم حرارت مورد نیاز انجام واکنش در راکتور تولید شده و جهت ادامه فرآیند نیاز به استفاده از سوخت های دیگر نمی باشد. زغال حاصل از مواد آلی تجزیه شده نیز پس از سردشدن از راکتور خارج می گردد. از این زغال آلی می توان در مصارف مختلف بجای زغال معدنی و همچنین در کاربردهای زغال بعنوان فیلتر و نیز بجای کربن فعال استفاده نمود. در این نوع فرآیند مواد در غیاب اکسیژن هوا و درون راکتور در شرایط محدوده دمای بین ٤٥٠ تا٥٠٠ درجه سانتیگراد و فشار بین ١٥ تا ٢٠ کیلو پاسکال به موادی همچون سوخت مایع و زغال تبدیل می گردند.
درصد بازده مواد حاصل از پیرولیز تحت خلاﺀ باگاس نیشکر شامل
ترکیبات آلی ٣١%
آب ٣/٢٠%
گاز ٢٢%
زغال ٦/٢٥%
اتلاف ١/١%
فرآیند پیرولیز سریع
در این روش ویژه از پیرولیز مواد خام اولیه مانند باگاس نیشکر ابتدا به اندازه کافی خرد و ریز گردیده و سپس جهت تغذیه فرآیند به راکتور ترمولیز که مجهز به بستری از مواد بی اثر مانند شن می باشد انتقال می یابند. در اثر دمای بالا مواد خام اولیه تجزیه گردیده و ذرات ذغال پس از جداسازی به بیرون جریان می یابند و ترکیبات گازی معلق و بخار حاصل به سرعت از راکتور خارج شده و کندانس می شوند تا بازده ماده بیواویل حاصل افزایش یابد. برای بدست آوردن حداکثر بازده مواد مایع حاصل می بایست واکنش ترمولیز در یک پریود زمانی کوتاه و در محدوده دمایی ٤٥٠ تا ٥٠٠ درجه سانتیگراد قرار گیرد و محصولات حاصل سریعاﹰ مهار و سرد شوند تا از کراکینگ محصول بیواویل تولید شده جلوگیری گردد. تمامی مراحل پیرولیز سریع می بایست با دقت و کنترل شده انجام پذیرد تا بازده ترکیبات مایع ازبازده مواد جامد و گازی بیشتر باشد که در این راستا مرحله حرارت دادن سریع مواد خام اولیه در غیاب اکسیژن هوا نقش کلیدی را ایفا می کند. از موارد دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد کاهش رطوبت باگاس نیشکر به مقدار کمتر از ١٠% می باشد که این کار باعث به حدأقل رساندن میزان آب موجود در بیواویل می شود. همچنین خرد و ریز کردن مواد خام اولیه جهت سرعت بخشیدن به فرآیند و در نتیجه بالا رفتن کیفیت بیواویل تأثیر فراوانی دارد. مقدار خاکستر ج لاکA ض موجود در باگاس نیشکر تأثیر فراوانی در بازده محصولات حاصل از پیرولیز دارد. برای مثال درباگاس نیشکری که حاوی مقدار خاکستر بیش از ١٣% می باشد بازده حاصل شامل:
٦٢ % بیواویل و ٢٦% زغال و ١٢% گازهای غیر قابل کندانس می باشد
