فرآوری قلیایی مواد لیگنوسلولزی بمنظور بهبود تولید بیوگاز

پیش فرآوری قلیایی یکی از موثر ترین روش ها برای پیش فرآوری مواد لیگنوسلولزی می باشد. این روش با افزایش سطح تماس، کاهش درجه کریستالی سلولز و نیز استیلی همی سلولز و لیگنین زدایی ساختار مواد لیگنوسلولزی را اصلاح می کند. تأثیر بازدهی این پیش فرآوری بشدت به شرایط انجام آن مانند، دما، غلظت و زمان پیش فرآوری و همچنین ساختار ماده لیگنوسلولزی وابسته است. در این پروژه تأثیر پیش فرآوری قلیایی برروی کود گاوی و چوب درخت کاج جهت بهبود تولید متان در فرایند هضم بی هوازی بررسی شد. کلیه آزمایشات در فاز آزمایشگاهی و در راکتور های 118 میلی لیتری در حالت ناپیوسته در شرایط معتدل دوست (مزوفیلیک) انجام گردید. گاز تولید شده توسط دستگاه gc آنالیز شد. در مرحله اول تأثیر دما (20و 60درجه سانتی گراد)، زمان پیش فرآوری (0، 2 و 12 ساعت) و ph (9، 10، 11 و 12) در پیش فرآوری با آب آهک برروی کود گاوی در تولید بیوگاز بررسی گردید. نتایج حاکی از آن بود که پیش فرآوری های انجام شده در دمای 20درجه سانتی گراد تأثیری بر تولید گاز نداشت. کود گاوی پیش فرآوری شده در دمای 60 درجه سانتی گراد متان تولیدی بیشتری نسبت به حالت فرآوری نشده تولید نمود. همچنین میزان گاز با افزایش زمان پیش فرآوری و ph افزایش داشت. نمونه فرآوری شده در دمای 60 درجه سانتی گراد و زمان 12 ساعت و ph 12 با تولید 4/225میلی لیتر متان به ازای هر گرم جامد فرار بیشترین تولید گاز را حاصل نمود که 76 درصد بیشتر از نمونه فرآوری نشده بود. آنالیز داده ها حاکی از کاهش 7/22 درصدی لیگنین بود. افزایش تولیدگاز احتمالاً ناشی از کاهش میزان لیگنین بود. در مرحله دوم، پیش فرآوری قلیایی با سود برروی تنه درخت کاج مطالعه شد. این فرآوری توسط سود 8 درصد وزنی/ وزنی و در زمان های 10 ،30 و60 دقیقه و در دمای صفر و صد درجه سانتی-گراد انجام گردید. بیشترین میزان گاز در دمای صد درجه سانتی گراد و زمان 10 دقیقه حاصل گردید که 2/181 درصد بیشتر از میزان نمونه فرآوری نشده بود. همچنین نمونه فرآوری شده در دمای صفر درجه سانتی گراد و زمان 60 دقیقه به میزان 6/118 درصد حجم متان تولیدی را افزایش داد. آنالیز داده ها حاکی از آن است که این افزایش تولید گاز، بدلیل کاهش درجه کریستالی سلولز و کاهش لیگنین و افزایش تورم ساختار چوب می-باشد. در مرحله سوم پروژه فرآوری قسمت های مختلف درخت کاج مانند برگ سوزنی، پوسته، میوه و سرشاخه توسط سود 8 درصد وزنی/وزنی در شرایطی که در مرحله قبل بیشترین میزان گاز تولید شد (100درجه سانتی گراد و 10دقیقه وصفر درجه سانتی گراد و 60 دقیقه)بررسی گردید. فرآوری بر روی برگ سوزنی تاثیر معکوس داشت و در مورد میوه و سرشاخه درخت کاج، نمونه های پیش فراوری شده در دمای پایین و در مورد پوسته درخت کاج نمونه فراوری شده در دمای بالا بیشترین میزان حجم متان را تولید کرد.