بررسی تولید بیوگاز و بیوهیدروژن از زائدات گیاه آفتابگردان

در این پژوهش از ساقه و برگ گیاه آفتابگردان به دلیل میزان بالای کربوهیدرات های موجود در آن برای تولید بیوگاز و بیوهیدروژن در دمای مزوفیل استفاده شد. جهت بهبود راندمان تولید بیوگاز و بیوهیدروژن از ساقه، پیش فرآوری بر روی آن توسط محلول 50% حجمی ایزوپروپانول در آب (پیش فرآوری توسط حلال آلی) در دماهای مختلف (140،120،100، 160و 180 درجه سانتیگراد) به مدت 30 و 60 دقیقه انجام شد. پیش فرآوری گرمایی نیز بر روی ساقه در دماها و زمان های مشابه با حالت قبل انجام شد. بیشترین مقدار متان تولید شده، 264 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار پس از پیش فرآوری توسط حلال آلی در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت زمان 60 دقیقه بدست آمد، که نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده 113 درصد افزاش تولید متان را به دنبال داشت. با اضافه کردن 1% اسید سولفوریک به محلول پیش فرآوری، پیش فرآوری ها در دماهای 140، 160 و 180 درجه سانتیگراد تکرار شد. بیشترین مقدار متان تولید شده از نمونه پیش فرآوری شده توسط حلال آلی در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه، به مقدار 278 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد، که نسبت به نمونه پیش فرآوری نشده 121% افزایش تولید متان را به دنبال داشت. پیش فرآوری بر روی برگ توسط حلال آلی در دماهای مختلف (140،100 و180 درجه سانتیگراد) به مدت 30 و 60 دقیقه انجام شد و نتایج نشان دهنده اثر منفی پیش فرآوری بر روی آن بود. بمنظور افزایش تولید بیو هیدروژن، بر روی مخلوط میکروبی، پیش فرآوری شوک حرارتی در دو دمای 85 و100 درجه سانتیگراد به مدت زمان 15 و 45 دقیقه و پیش فرآوری اسیدی با استفاده از محلول اسید هیدروکلریک با تنظیم ph روی 2 به مدت 24 ساعت و پیش فرآوری ترکیبی به صورت ابتدا پیش فرآوری اسیدی و سپس پیش-فرآوری حرارتی انجام شد. بیشترین میزان هیدروژن تولید شده از پیش فرآوری شوک حرارتی در دمای 85 درجه سانتیگراد به مدت 45 دقیقه، از نمونه ساقه پیش فرآوری شده توسط حلال آلی در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت زمان 60 دقیقه به میزان 8/17 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. برای نمونه ساقه پیش فرآوری نشده نیز مقدار 1/4 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. از جامدات، مایعات و مخلوط جامد ومایع حاصل از پیش فرآوری توسط حلال آلی بر روی برگ و ساقه برای تولید هیدروژن استفاده شد. برای ساقه، بیشترین میزان هیدروژن تولید شده از نمونه های جامد حاصل از پیش فرآوری، مربوط به نمونه پیش-فرآوری شده در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه و با حضور کاتالیست، به مقدار 9/19 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. بیشترین مقدار هیدروژن تولید شده از نمونه های مایع و مخلوط مایع و جامد حاصل از پیش فرآوری مربوط به دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه و با حضور کاتالیست، به ترتیب به میزان 4/53 و 3/31 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. میزان هیدروژن تولید شده از نمونه های جامد حاصل از پیش فرآوری برای برگ، مقادیر پایینی بدست آمد. بیشترین میزان هیدروژن تولید شده مربوط به نمونه پیش فرآوری نشده برابر با 9/4 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. بیشترین مقدار هیدروژن تولید شده از نمونه های مایع و مخلوط مایع و جامد حاصل از پیش فرآوری برگ توسط حلال آلی مربوط به دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه به ترتیب به میزان 1/42 و 5/18 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بدست آمد. مقدار کل هیدروژن تولید شده از مخلوط جامد ومایع حاصل از پیش فرآوری در دمای 160 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه و با حضور کاتالیست برابر با 2/28 میلی لیتر به ازای گرم جامد فرار اولیه ساقه آفتابگردان و برای برگ در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 60 دقیقه برابر با 2/14 میلی لیتر به ازای گرم جامد فرار اولیه برگ آفتابگردان بدست آمد. بیشترین درصد اسیدهای چرب فرار تولید شده برای تمامی نمونه ها در فرآیند تولید هیدروژن مربوط به اسید استیک و کمترین آن مربوط به اسید پروپیونیک بدست آمد. معادله گامپرتز اصلاح شده مطابقت خوبی با داده های آزمایشگاهی هیدروژن تولید شده داشت. نتایج آزمون ftir و sem به ترتیب نشان دهنده کاهش بیشتر میزان شاخص بلورینگی و تخریب بیشتر ساقه آفتابگردان در طی پیش فرآوری توسط حلال آلی در مقایسه با پیش-فرآوری گرمایی است.