بهبود تجزيه پذيري و توليد بيومتان از هضم مشترك باگاس نيشكر و فضولات مرغي در شرايط بي هوازي با پيش فرآوري تركيبي اكسيداسيون-اتوكلاو

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي بيوسيستم

كارشناسي ارشد

در دسترس بودن انرژي يكي از حياتي‌ترين نيازهاي بشري است و استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير به عنوان جايگزين سوخت‌هاي فسيلي، مي¬تواند بخش مهمي از نيازهاي جامعه را برطرف كند. بيوگاز يكي از منابع انرژي تجديدپذير است كه مي¬تواند جايگزين سوخت¬هاي معمولي براي توليد گرما و نيرو شود. توليد بيوگاز از طريق فرآيند هضم بي¬‌هوازي به عنوان يك روش كارآمد و پايدار براي تبديل ضايعات به انرژي و مواد با ارزش شناخته شده است. باگاس ‌نيشكر از نظر انرژي يك محصول مهم مي¬باشد كه براي توليد بيوگاز استفاده مي‌شود. هضم مشترك فضولات مرغي با ضايعات كشاورزي همچون باگاس نيشكر در شرايط بي¬هوازي مي¬تواند يكي از بهترين راهكارها انتخاب براي افزايش هضم¬پذيري و توليد بيوگاز با محتواي متان بيشتر باشد. در اين پژوهش با هدف بهبود هضم‌پذيري باگاس نيشكر و افزايش نرخ ليگنين‌زدايي آن از طريق پيش‌فرآوري اكسيداسيون-اتوكلاو، محلول پراكسيد هيدروژن با چهار سطح غلظت (0، 5، 10 و 15) درصد با نسبت جامد به مايع 1:10 به عنوان عامل قليايي در تركيب با پيش¬فرآوري اتوكلاو در مدت زمان‌هاي مختلف (15، 30، 45 و 60) دقيقه مورد مطالعه قرار گرفت و تغييرات مقادير ليگنين، همي¬سلولز و سلولز با استفاده از روش ون¬سوست اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داد تاثير پيش‌تيمارهاي استفاده شده در تحقيق حاضر بر نرخ ليگنين‌زدايي معنادار بوده و روش پيش‌فرآوري تركيبي اكسيداسيون-اتوكلاو مي‌تواند به عنوان يك روش موثر بر نرخ ليگنين‌زدايي باگاس نيشكر در نظر گرفته‌ شود. در بين تيمارهاي به كار رفته، بيشترين نرخ ليگنين‌زدايي مربوط به تيمار 10 درصد غلظت پراكسيد هيدروژن و 60 دقيقه اتوكلاو با مقدار 04/0±90/83 درصد ليگنين¬زدايي بود. تيمار¬هاي 10 درصد غلظت پراكسيد هيدروژن و 45 دقيقه اتوكلاو و 15درصد غلظت پراكسيد هيدروژن و 45 دقيقه اتوكلاو به ترتيب مقدار 17/0±82/69 و 09/0±21/51 درصد رتبه دوم و سوم را در نرخ ليگنين¬زدايي به خود اختصاص دادند. از بين تيمارهاي پيش¬فرآوري شده سه تيمار كه نرخ ليگنين¬زدايي بيشتري نسبت به ديگر تيمارها داشتند، براي هضم مشترك با كود مرغي با مدت زمان هضم 30 روز انتخاب شدند. تيمار 5 درصد غلظت پراكسيد هيدروژن و 45 دقيقه اتوكلاو با نرخ ليگنين¬زدايي 06/0±65/50 درصد به دليل مصرف انرژي كمتر و غلظت پراكسيد هيدروژن مصرفي كمتر در پيش¬فرآوري و ميزان آلودگي پايين¬تر در پساب به عنوان تيمار سوم براي آزمايش هضم بي هوازي با كود مرغي در نظر گرفته شد. 15 عدد هاضم ناپيوسته در محدوده دمايي 1±37 درجه سلسيوس با نسبت كربن به نيتروژن 20-10 در قالب طرح فاكتوريل راه¬اندازي شدند. نتايج نشان داد هاضم¬ها با تيمار-هاي مختلف داراي بيوگاز و بيومتان بيشتري نسبت به تركيب كنترل باگاس تيمار نشده داشتند. كه نشان از بهبود هضم¬پذيري باگاس نيشكر از طريق هضم مشترك با كود مرغي دارد. بيشترين بيوگاز توليدي مربوط به هاضم حاوي باگاس نيشكر پيش-فرآوري شده با محلول 5 درصد غلظت پراكسيد هيدروژن و 45 دقيقه اتوكلاو در تركيب با فاضلاب فعال و كود مرغي برابر 64/19±94/233 ميلي¬ليتر بر گرم جامدات فرار بود. اين درحاليست كه هاضم حاوي باگاس نيشكر تيمار داده شده با محلول 10 درصد غلظت پراكسيد هيدروژن و 60 دقيقه اتوكلاو كه بالاترين نرخ ليگنين¬زدايي را در بين 16 تيمار پيش-فرآوري قليايي باگاس نيشكر نشان داده بود، با مقدار 83/1±05/229 ميلي¬ليتر بر گرم جامدات فرار بيوگاز، بالاترين محتواي بيومتان 35/2±25/63 درصد را توليد كرد. اندازه گيري نرخ تغييرات سه شاخص زيست محيطي شامل اكسيژن خواهي شيميايي (COD)، اكسيژن خواهي بيولوژيك (BOD) و آمونياك در تيمارهاي انتخاب شده نشان داد كه هاضم با درصد ليگنين¬زدايي بالاتر و هضم مشترك داراي نرخ تغييرات بالاتري است كه نشان از فعاليت باكتريايي و هضم¬پذير شدن اجزاي مواد ارگانيك موجود در هاضم به واسطه رشد و فعاليت بهتر ميكروارگانيسم¬ها دارد.

230528

طراحي و ساخت

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان