پیشینه تحقیق سوختهای بیولوژیکی و باکتریهای استوژنیک و مزیتهای بیوکاتالیست ها در فرایندهای تخمیر گاز سنتز و عوامل موثر در تخمیر گاز سنتز دارای ۷۵ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

۱-۲مقدمه    ۵
۲-۱سوختهای بیولوژیکی    ۶
۲-۲روشهای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم    ۷
۲-۲-۱فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی بیومس    ۹
۲-۳مزیتهای بیوکاتالیستها    ۱۳
۲-۴تولید اتانول به عنوان سوخت بیولوژیکی    ۱۴
۳مروری بر متون علمی      ۱۷
۳-۱مقدمه    ۱۷
۳-۲ارگانیزمهای هیدروژنوژنیک برای واکنش بیولوژیکی جابجائی آب-گاز            ۱۷
۳-۳باکتریهای استوژنیک    ۲۶
۳-۳-۱کلستریدیوم لانگالی    ۳۱
۳-۴مسیر متابولیکی استوژنها           ۳۳
۳-۵عوامل موثر در تخمیر گاز سنتز    ۳۹
۳-۵-۱تاثیر ترکیب محیط کشت         ۳۹
۳-۵-۲تاثیر منبع آلی    ۴۳
۳-۵-۳تاثیر pH محیط کشت    ۴۶
۳-۵-۴تاثیر عامل کاهنده    ۴۸
۳-۵-۵تاثیر عناصر جزئی    ۵۱
۳-۵-۶اثرات بازدارندگی در محیط تخمیر        ۵۳
۳-۵-۷محدودیتهای انتقال جرم    ۵۵
۳-۵-۸تاثیر فشار سوبسترای گازی    ۶۱
۴مراجع           ۶۵

مراجع

۱-  A. Eisentraut, Sustainable Production of Second-Generation Biofuels: Potential and perspectives in major economies and developing countries, IEA Energy Papers 2010.

۲-  S. Naik, V.V. Goud, P.K. Rout, A.K. Dalai, Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review, Renewable Sustainable Energy Rev 14 2010 578-597.

۳-   J. Ruane, A. Sonnino, A. Agostini, Bioenergy and the potential contribution of agricultural biotechnologies in developing countries, Biomass Bioenergy 34 2010 1427-1439.

۴  T.D. Foust, A. Aden, A. Dutta, S. Phillips, An economic and environmental comparison of a biochemical and a thermochemical lignocellulosic ethanol conversion processes, Cellulose 16 2009 547-565.

۵-  R.E.H. Sims, W. Mabee, J.N. Saddler, M. Taylor, An overview of second generation biofuel technologies, Bioresour Technol 101 2010 1570-1580.

۶- T. Damartzis, A. Zabaniotou, Thermochemical conversion of biomass to second generation biofuels through integrated process design–A review, Renewable Sustainable Energy Rev 15 2011 366-378.

۷- A. Demirbas, Biofuels securing the planet’s future energy needs, Energy Convers Manage 50 2009 2239-2249.

۸- F. Demirbas, Biorefineries for biofuel upgrading: a critical review, Appl Energy 86 2009 S151-S161.

۹-  C. Piccolo, F. Bezzo, Ethanol from lignocellulosic biomass: a comparison between conversion technologies, Computer Aided Chemical Engineering 24 2007 1277-1282.

۱۰-  R.P. Datar, R.M. Shenkman, B.G. Cateni, R.L. Huhnke, R.S. Lewis, Fermentation of biomass-generated producer gas to ethanol, Biotechnol Bioeng 86 2004 587-594.

۱۱-  A. Ahmed, A.M. White, P. Hu, R.S. Lewis, R.L. Huhnke, Biofuels from Syngas.

۱۲- M.J. Burk, C.H. Schilling, A.P. Burgard, J.D. Trawick, Methods and organisms for utililizing synthesis gas or other gaseous carbon sources and methanol, US Patent No. 7,803,589 2010.

۱۳Z.A.B.Z. Alauddin, P. Lahijani, M. Mohammadi, A.R. Mohamed, Gasification of lignocellulosic biomass in fluidized beds for renewable energy development: A review, Renewable Sustainable Energy Rev 14 2010 2852-2862.

۱۴-H.N. Abubackar, M.C. Veiga, C. Kennes, Biological conversion of carbon monoxide: rich syngas or waste gases to bioethanol, Biofuels, Bioprod Biorefin 5 2011 93-114.

۱۵-   C. Piccolo, F. Bezzo, A techno-economic comparison between two technologies for bioethanol production from lignocellulose, Biomass Bioenergy 33 2009 478-491.

۱۶-  J. Mackaluso, The use of syngas derived from biomass and waste products to produce ethanol and hydrogen, MMG 445 Basic Biotechnology eJournal 3 2007 98-103.

۱مقدمه

از آغاز قرن بیستم، تولید سوخت و ترکیبات شیمیائی از گاز سنتز به عنوان روشی برای تولید سوختهای تجدید پذیر مورد توجه جوامع علمی و صنعتی قرار گرفت. هر چند، بیشتر پیشرفتها و اکتشافاتی که در این زمینه انجام گرفته است به استفاده از فرایندهای کاتالیستی و کاتالیستهای پایه فلزی مربوط می شود. اخیرا، توجه محققین و پژوهشگران به تولید سوختهای بیولوژیکی و ترکیبات شیمیائی از گاز سنتز از طریق روشهای بیولوژیکی معطوف گردیده است چرا که استفاده از میکروبها به عنوان بیوکاتالیست مزیتهایی را نسبت به کاتالیستهای پایه فلزی به همراه دارد.

امروزه تلاشهای فراوانی در جهت تولید سوختهای بیولوژیکی صورت می گیرد اما این مساله تبدیل به یکی از موضوعات بحث برانگیز در جوامع علمی و انسانی گردیده است. تولید سوختهای بیولوژیکی نسل اول[۱] از منابع غذایی با توجه به نیاز مبرم بسیاری از کشورها به غذا امری غیر اخلاقی تلقی شده و همواره مورد انتقاد قرار گرفته است. تخمیر گاز سنتز برای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم[۲] می تواند پاسخگوی بخش عمده ای از انتقادها نسبت به تولید سوخت از محصولات غذایی باشد. تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم از منابع غیر غذایی، عموما ضایعات کشاورزی و پسماندهای آلی، شامل دو تکنولوژی اساسی است که در آن ابتدا بیومس تبدیل به گاز شده و سپس گاز سنتز تولید شده به عنوان سوبسترا در فرایند میکروبی یا کاتالیستی به سوخت بیولوژیکی تبدیل می گردد.

با وجود مطالعات و تحقیقاتی که به تازگی روی فرایند تخمیر گاز سنتز به عنوان روشی پایدار و تجدید پذیر برای تولید سوختهای بیولوژیکی صورت گرفته است، این فرایند همچنان یک تکنولوژی تکامل نیافته محسوب می گردد و لازم است چالش های تکنیکی و اقتصادی مختلفی را قبل از تجاری سازی این فرایند مرتفع ساخت.

۱-۱   سوختهای بیولوژیکی

تولید جهانی سوختهای بیولوژیکی در دهه اخیر به سرعت افزایش یافته است اما این صنعت رو به رشد نگرانی های مهمی را با خود به همراه داشته است. سوختهای بیولوژیکی نسل اول از منابع غذایی اولیه مانند نشاسته، قند، روغنهای گیاهی و چربیهای حیوانی تولید می شوند. با وجود آنکه تولید سوختهای بیولوژیکی نسل اول مانند تولید اتانول از ذرت در ایالات متحده، اتانول از نیشکر در برزیل و بیودیزل از کلزا و آفتابگردان در اروپا همچنان به عنوان فرایندهای تجاری سازی شده ادامه دارد، اما با وجود انتقادهای فراوان نسبت به پایداری تولید این سوختها و رقابت آنها با تولید مواد غذایی، سوختهای بیولوژیکی نسل دوم مورد توجه فراوانی قرار گرفته اند [۱]. سوختهای بیولوژیکی نسل دوم از بیومسهای لیگنوسلولزی[۳] که منبع غذایی نباشند تولید می گردند. نمایی کلی از منابع اولیه ای که برای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم مورد استفاده قرار می گیرند در شکل ۱-۱ ارائه شده است [۱, ۲]. به طور کلی، این مواد اولیه به ضایعات کشاورزی، پسماندهای آلی و بیومسهایی که رشد سریع دارند و به منظور تولید انرژی کشت می شوند[۴]، تقسیم بندی می گردند. بنابراین، سوختهای بیولوژیکی نسل دوم مزایایی همانند استفاده از ضایعات و پسماندها و استفاده از زمینهای بایر به خصوص در مناطق روستایی دارند. هرچند، چنانچه تولید این سوختها با محصولات غذایی بر سر زمینهای موجود رقابت کند مناسب بودن این سوختها از لحاظ پایداری تولید مورد تردید قرار خواهد گرفت. نگرانی دیگری نیز در این زمینه وجود دارد که برداشت بی رویه ضایعات کشاورزی به منظور تولید سوخت و انرژیهای بیولوژیکی، تاثیر منفی روی حاصل خیزی خاک و کیفیت آن خواهد داشت [۳].

۱-۱ روشهای تولید سوختهای بیولوژیکی نسل دوم

سوختهای بیولوژیکی نسل دوم از دو روش بیوشیمیائی و شیمیائی-حرارتی تولید می گردند. در فرایند تبدیل بیوشیمیائی، اجزای سلولزی و همی سلولزی بیومس توسط آنزیم یا هیدرولیز اسیدی به مخلوطی از قندهای تخمیرپذیر تبدیل شده و سپس با انجام عمل تخمیر توسط میکروارگانیزمها قندها به الکل، عمدتا اتانول، تبدیل می گردند. فرایند تبدیل بیوشیمیائی مبتنی بر استفاده از بیوکاتالیستها از جمله آنزیمها و میکروارگانیزمهاست.

در فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی از تکنولوژی پیرولیز[۱] یا تبدیل به گاز کردن[۲] در دماهای بالا برای تبدیل اجزای لیگنوسلولزی بیومس به یک ترکیب واسطه مایع یا گاز استفاده می گردد. سپس ترکیب واسطه تولید شده به انواع مختلفی از سوختهای بیولوژیکی سنتزی از قبیل دیزل، سوخت هواپیما و اتانول تبدیل می گردد [۴-۶]. بسیاری از سوختهایی که هم اکنون از سوختهای فسیلی تولید می شوند همانند سوختهای مایع فیشر-تروپ[۳] و متانول را می توان از فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی تولید کرد [۳, ۷].  با وجود آنکه هر کدام از این فرایندهای تبدیل مزایا و معایب خاص خودشان را دارند، بازده تولید و مشکلات اقتصادی و زیست محیطی دو فرایند بسیار قابل مقایسه است. تاکنون، هیچ برتری تجاری یا تکنولوژیکی شفافی بین دستاوردهای این دو روش به اثبات نرسیده است [۴, ۸, ۹].

در فرایند تبدیل بیوشیمیائی می توان به گزینش پذیری و بازده تبدیل بالا دست یافت. هرچند، این روش نیازمند فرایندهای آماده سازی[۴] بسیار حساس است که طی آن ساختار بیومس تغییر یافته و سلولز و همی سلولز در معرض هیدرولیز آنزیمی قرار می گیرند. این فرایند آماده سازی و هزینه بالای آنزیم، هزینه کلی فرایند را افزایش می دهد. در مقابل، فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی تکنولوژی استوار و پایداری است که می تواند انواع مختلفی از بیومسهای لیگنوسلولزی را فرایندسازی کند. مساله عمده در این روش، هزینه مقدار انبوه بیومس است که باید جمع آوری و منتقل شده و در محل اجرای پروژه تحویل داده شود. این هزینه باید به اندازه کافی معقول باشد تا فرایند تولید سوخت بیولوژیکی به صورت تجاری مقرون به صرفه باشد [۴].

به طور کلی، چندین تفاوت اساسی بین این دو روش تبدیل وجود دارد. اول اینکه در فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی، لیگنین موجود در بیومس نیز همراه با سلولز و همی سلولز به گاز تبدیل می گردد. در حالیکه، در روش بیوشیمیائی، تخریب لیگنین (که ۱۰ تا ۴۰% اجزای بیومس را تشکیل می دهد) به ترکیبات تخمیر پذیر با استفاده از واکنشهای آنزیمی به سختی انجام می گیرد [۱۰]. دوم اینکه، اتانول محصول تخمیری اصلی در فرایند تبدیل بیوشیمیائی است، در حالیکه، انواع مختلفی از سوختهای بیولوژیکی را می توان از گاز سنتز در روش شیمیائی-حرارتی تولید کرد. با این حال، فرایند تبدیل بیوشیمیائی روش شناخته شده تری برای تولید اتانول از بیومسهای لیگنوسلولزی است و روش شیمیائی-حرارتی در متون علمی مورد توجه کمتری قرار گرفته است.

تبدیل شیمیائی-حرارتی بیومس فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس و سنتز سوخت بیولوژیکی را تلفیق می کند، شماتیکی از این فرایند در شکل ۱-۲ نشان داده شده است. تولید سوخت بیولوژیکی از گاز سنتز می تواند به دو صورت انجام گیرد؛ با استفاده از کاتالیستهای پایه فلزی یا غیرآلی که به عنوان فرایند فیشر-تروپ شناخته شده است و یا با استفاده از کاتالیستهای میکروبی که تخمیر گاز سنتز نامیده می شود [۱۱, ۱۲].

۱-۱-۱ فرایند تبدیل شیمیائی-حرارتی بیومس

۱-۱-۱-۱ تبدیل به گاز کردن بیومس

تبدیل به گاز کردن بیومس فرایندی شیمیائی-حرارتی است که در طی آن ساختار کربنی بیومس در فرایند احتراق ناقص در دماهای بالا تبدیل به گاز می شود. در فرایند تبدیل به گاز کردن بیومس، ساختار لیگنوسلولزی بیومس در اثر حرارت شکسته شده و تبدیل به منوکسید کربن (CO)، هیدروژن (H₂) و دی اکسید کربن (CO₂) که اجزای اصلی گاز سنتز هستند و مقادیر کمتری متان (CH₄) و گازهای دیگر می شود. ترکیب شیمیائی گاز سنتز در این فرایند به عوامل مختلفی همچون خصوصیات ماده اولیه (میزان خاکستر، رطوبت، اندازه ذرات)، سیال گازی کننده[۵] (هوا، بخار، اکسیژن خالص یا هر ترکیبی از آنها)، نوع راکتور ( بستر ثابت، متحرک، سیالی شده) و شرایط عملیاتی (دما، نسبت سیال گازی کننده به خوراک و غیره) بستگی دارد [۱۳, ۱۴].

[۱] pyrolysis

[۲] gasification

[۳] Fischer-Tropsch liquid (FTL)

[۴] pretreatment

[۵] gasifying agent

[۱] first generation biofuels

[۲] second generation biofuels

[۳] lignocellulosic biomass

[۴] energy crops

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.