بخشی از مقاله
مروری بر پتانسیل تولید بیودیزل از دانه های گیاهی در ایران و جهان
خلاصه
بیودیزل به عنوان یک سوخت دوستدار محیط زیست می تواند به عنوان سوخت جایگزین برای سوخت دیزلی در ایران مورد بررسی قرار گیرد. دانه های گیاهی بزرگترین تامین کننده منابع روغنی تولید بیودیزل می باشند که در این پژوهش به بررسی پتانسیل آنها در ایران و جهان پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند دانه های گیاهی در جهت راستای توسعه پایدار کشور می توانند جهت تولید بیودیزل مورد استفاده قرار گیرند و به تامین بخشی از سوخت کشور و کاهش آلودگی هوا کمک نمایند.
.1 مقدمه
افزایش روز افزون مصرف سوخت و کاهش منابع فسیلی و همچنین مساله آلوگی هوا و سلامت جهانی چندین دهه است که توجه محققان را به جایگزینی انرژی های تجدید پذیر و پاک به جای سوخت ها فسیلی مرسوم جلب نموده است. از جمله این انرژی ها می توان به انرژی خورشیدی و بایو انرژی اشاره نمود. بیودیزل رایج ترین سوخت زیستی شناخته می شود که دارای گستره کاربرد فراوانی از جمله استفاده به عنوان سوخت جهت گرمایش، روان کننده و حلال اشاره نمود. به دلیل نزدیک بودن خواص بیودیزل به دیزل، بیودیزل می تواند مستقیما و همچنین به صورت ترکیبی با سوخت دیزل و یا روغن در موتورهای دیزلی مورد استفاده قرار گیرد بدون آنکه نیاز به ایجاد تغییراتی در موتور باشد. وجود 10) تا 12درصد وزنی) اکسیژن در ساختار بیودیزل موجب احتراق کامل شده و از ایجاد و انتشار ذرات معلق کربن در هوا جلوگیری می کند همچنین بیودیزل فاقد گوگرد بوده و مواد سمی مانند اکسید گوگرد تولید نمی نماید.[1-7]
بر اساس تعریف استاندارد تست و مواد آمریکا((ASTM بیودیزل عبارت است از » منوآلکیل استرهای اسیدهای چرب با زنجیره بلند است که از مواد خام چرب تجدید پذیر مانند روغنهای گیاهی یا چربی های حیوانی تهیه می گردد. عبارت "Bio" نماد تجدیدپذیری و منشا زیستی آن و عبارت "Diesel" نماد شباهت آن به سوخت دیزل و کاربرد آن در موتور دیزل است. به دلیل ارزانی و در دسترس بودن متانوال نسبت به اتانول و الکل های دیگر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد که به این دلیل به بیودیزل "متیل استرهای اسید چرب" یا "FAME" نیز گفته می شود.[1¸5]
سه روش اصلی جهت تولید بیودیزل از روغن های گیاهی و چربی های حیوانی وجود دارد که عبارتند از : پیرولیز، میکروامولسیون و ترانس استریفیکاسیون .که ترانس استریفیکاسیون رایج ترین روش جهت تولید بیودیزل است. در ترانس استریفیکاسیون به واسطه واکنش چربی و الکل در حضور کاتالیست مناسب تهیه میشود و در عین حال گلیسیرین به عنوان یک محصول فرعی ارزشمند این فرآیند تولید می شود.[5¸7]
-2 پتانسیل منابع روغنی در ایران و جهان حهت تولید بیودیزل
بیودیزل را می توان از منابع مختلفی از جمله روغن های گیاهی(خوراکی و غیر خوراکی)، چربی های حیوانی و روغن های پسماند سرخ کردنی تولید نمود که تا کنون بیش از % 90 از بیودیزل تولید شده در جهان از روغن های گیاهی تولید گردیده است. تاکنون بیشتر از 350 نوع محصول کشاورزی روغن دار شناخته شده است که در میان آنها روغن های سویا، نخل خرما، آفتابگردان، کاجیره، دانه پنبه، تخم شلغم و بادام زمینی دارای پتانسیل بالایی در تولید بیودیزل می باشند که به ترتیب روغن های سویا، نخل، شلغم روغنی، دانه آفتاب گردان، بادام زمینی، دانه پنبه، نارگیل، هسته خرما، زیتون و ماهی بیشترین استفاده را در طی سالیان گذشته در جهان جهت تولید بیودیزل داشته اند.[8] جدول (1) تعدادی از منابع مختلف روغنی و چربی را به همراه درصد وزنی اسیدهای چرب موجود[9] و جدول شماره 2 خواص بیودیزل تولید شده از منابع مختلف روغنی را نشان می دهد.[5]
امروزه بیش از پیش به روغن های گیاهی با توجه به فواید محیط زیستی و تولید آنها از منابع تجدیدپذیر روی آورده شده است. روغن های گیاهی یک منبع انرژی تجدید پذیر و تمام نشدنی برای سوخت موتورهای دیزل می باشند.
کرچک احتمالا یکی از گیاهانی است که به وسیله انسان های نخستین به منظور استفاده از روغن دانه های آن کشت شد. این گیاه به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود به عنوان یکی از گیاهان مقاوم به شرایط آب و هوایی مختلف شناخته می شود و این امکان را بوجود می آورد که در مناطق زیادی قابل کشت باشد. گیاه کرچک درمناطق سردسیر گیاهی علفی و یکساله بوده که ارتفاع آن به 2 تا 3 متر می رسد در حالی که در مناطق گرمسیری به صورت درختچه های چند ساله بوده که ارتفاع آن به بیش از یک متر می رسد. در منابع، محتوای روغن دانه های کرچک در حدود 40-60٪ عنوان شده است. روغن کرچک بالاترین میزان ویسکوزیته و حلالیت در الکل را در بین اکثر روغن های گیاهی دارا می باشد. تحقیقات صورت گرفته بیان می نماید که بیودیزل تولیدی از آن دارای نقطه اشتعال بالا و نقطه ابری و ریزش پایین مناسب است ولی دارای ویسکوزیته بالا می باشد.[5]
روغن پنبه دانه در مقام پنجم از نظر سهم در تولید جهانی قرار داشته و چین با تولید 10 میلیون تن پنبه دانه بزرگترین تولید کننده در جهان می باشد. پنبه دانه به دلیل دارا بودن مواد سمی gossypol قابلیت مصرف خوراکی را ندارد و استفاده بدون تصفیه آن محدود می باشد. روغن های Jatropha, karanja, Nagchampa و کائوچو مهمترین منبع تولید بیودیزل در هندوستان هستند. دانه های Jatropha و karanja به ترتیب دارای 60٪ و 33٪ روغن در دانه های خود هستند. پس از گذشت 2 تا 5 سال می توان ازگیاه Jatropha روغن آن را استخراج نمود. گزارش شده است که روغن Jatropha جهت درمان سرطان، بواسیر، مارگزیدگی و ورم کردگی مورد استفاده قرار می گیرد. تحقیقات صورت گرفته بر روی تولید بیودیزل از روغن Jatropha با کاتالیست های CaO/Fe2O3،CaMgO و Mg-Al hydrotalcite به ترتیب میزان تبدیل 95٪ ،80٪ و 98/2٪ را گزارش نموده اند.[5]
ایران به عنوان بیشترین تولید کننده میوه های هسته دار در دنیا پتانسیل بالایی در تولید بیودیزل از روغن دانه های گیاهی داراست. دانه های روغنی هر ساله در ایران به طور دستی برداشت می شوند . حدود یک میلیون هکتار زمین از 20 استان به طور تخمینی زمین های بالقوه برای رشد دانه های روغنی هستند .(شکل .(1 این استان ها مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته شده است که به طور تقریبی 67/3 میلیون تن محصول دانه های روغنی در ایران وجود دارد که می تواند به طور بالقوه 721 میلیون لیتر بیودیزل به طور سالیانه تولید نماید. کانولا ،کتان و دانه سویا مطلوب ترین منابع تولید بیودیزل در ایران هستند.[8]
