بهبود تجزيه پذيري و توليد بيومتان از هضم مشترك باگاس نيشكر و فضولات مرغي در شرايط غيرهوازي با پيش فرآوري تركيبي فراصوت- قليايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

استفاده از انرژي‌هاي پاك و تجديدپذير به عنوان جايگزين بخشي از سوخت‌هاي فسيلي مصرفي در در دهه‌هاي اخير مورد توجه قرار گرفته‌ است. اين انرژي¬ها قابليت توليد از منابع مختلف از جمله ضايعات كشاورزي را دارا مي‌باشند. باگاس نيشكر به عنوان يكي از معمول‌ترين ضايعات صنعت كشاورزي ايران و جهان در سالهاي اخير مورد توجه محققين اين حوزه قرار گرفته ‌است. در اين پژوهش با هدف بهبود هضم‌پذيري باگاس نيشكر و افزايش نرخ ليگنين‌زدايي آن از طريق پيش‌فرآوري، محلول يك مولار سديم هيدروكسايد به عنوان عامل قليايي در تركيب با اتوكلاو مورد استفاده قرار گرفت. با هدف مطالعه اثر تيمار فراصوت، همزني محلول سديم هيدروكسايد و باگاس نيشكر توسط التراسونيك در سه مدت زمان 15،0و30 دقيقه استفاده شد و تغييرات مقادير ليگنين، همي سلولز و سلولز با استفاده از روش ون سوست اندازه‌گيري شد. سپس بر اساس نتايج يدست‌آمده نرخ ليگنين‌زدايي محاسبه شد. از طريق مقايسه مقادير ميانگين، تحليل آماري و هم‌چنين مقايسه انرژي مصرفي سطح بهينه مدت زمان اعمال تيمار التراسونيك انتخاب ‌شد. سپس تيمار انتخاب‌ شده براي پيش‌فرآوري باگاس نيشكر مورد استفاده در آزمايشات هضم غير هوازي به كار رفت. پس از آماده‌سازي، تركيبات مختلف باگاس نيشكر با كود مرغي و فاضلاب فعال‌شده با هفت سطح نسبت كربن به نيتروژن متفاوت در رنج 55-15 تهيه شد و درون هاضم‌هاي ناپيوسته تحت شرايط دماي مزوفيليك 1±37 درجه سلسيوس قرار داده‌ شد. با هدف ارزيابي و مطالعه اثر نسبت كربن به نيتروژن بر فرآيند هضم غير هوازي، مقدار بيوگاز توليدي و محتواي بيومتان آن بررسي شد. نتايج نشان داد تاثير پيش‌تيمارهاي استفاده شده در تحقيق حاضر بر نرخ ليگنين‌زدايي معنادار بوده و روش پيش‌فرآوري تركيبي قليايي-اولتراسونيك مي‌تواند به عنوان يك روش موثر بر ليگنين‌زدايي باگاس نيشكر در نظر گرفته‌ شود. در بين تيمارهاي به كار رفته، بيشترين نرخ ليگنين‌زدايي به مقدار 13/2±77/96 با استفاده از تيمار 45 دقيقه اتوكلاو و 30 دقيقه اولتراسونيك مشاهده ‌شد. نتايج آناليزPCA نشان داد تيمارهاي استفاده شده با نرخ ليگنين‌زدايي و محتواي سلولز همبستگي مثبت دارد. درحالي كه همبستگي آنها با محتواي ليگنين و همي سلولز منفي بود. براساس نتايج بدست‌آمده از تحليل آماري، تيمار45 دقيقه اتوكلاو بهمره 15 دقيقه اولتراسونيك به عنوان بهترين تيمار براي پيش‌آوري باگاس نيشكر انتخاب شد. نتايج آزمايش هضم غيرهوازي نشان داد رنج 25-35 نسبت كربن به نيتروژن مي¬تواند به عنوان رنج بهينه در نظر گرفته شود. بيشترين مقدار بيوگاز توليدي 27/93 ميلي¬ليتر بر گرم جامدات فرار مشاهده شد. وكمترين بيوگاز توليدي براي تركيب با نسبت كربن به نيتروژن 45 مشاهده شد. داده‌هاي آزمايشي توليد تجمعي بيومتان با استفاده از سه مدل مرسوم گمپرتز، ترانسفر و لوجستيك به صورت نيمه¬تجربي مدلسازي شدند. نتايج مدلسازي بيومتان تجمعي توليد شده نشان داد كه گمپرتز بهترين برازش به داده‌هاي آزمايشي را دارا بود. اين درحالي است كه مدل ترانسفر ضعيف‌ترين برازش را نشان داد.

220092

مكانيك بيوسيستم

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان