تهیه بیوگاز از پارچه های مواد پسماندی

در چند دهه اخیر به دلیل رشد جمعیت و همچنین ارتقاء سطح استانداردهای زندگی مصرف الیاف و به دنبال آن تولید مواد پسماند نساجی به شدت افزایش یافته است. از عمده ترین راهکارهای مدیریت مواد پسماند نساجی دفن و سوزاندن است که این راهکارها اثرات تخریبی زیست محیطی بدنبال دارند. این درحالی است که بخش عمده ای از این مواد پسماند قابلیت تبدیل به محصول های بیولوژیک از جمله بیوگاز را دارند. بیوگاز از دسته سوخت های زیستی است که طی چهار مرحله اصلی در اثر تخمیر زیست توده توسط باکتری های بی هوازی تولید می شود. در این تحقیق به منظور افزایش بازده تولید بیوگاز،کاهش بلورینگی جزء پنبه ای و جداسازی الیاف پنبه از پلی استر، از پیش فرآوری با محلول کربنات سدیم برای پارچه پنبه-پلی استر و پنبه خالص استفاده شد و همچنین برخی ویژگی های پلی استر باقیمانده تعیین شد. نمونه های خام پنبه و پارچه جهت مقایسه، تحت پیش فرآوری با دماهای گوناگون (50، 100 و 150 درجه سانتی گراد)، در غلظت ها ی مختلف کربنات سدیم(0، 5/0 و 1 مولار) به مدت 120 دقیقه قرارگرفت. عملیات تهیه بیوگاز روی نمونه های خام و پیش فرآوری شده پارچه و پنبه و همچنین یک نمونه پارچه تهیه شده از پنبه بازیابی شده از نوع ویسکوز انجام گرفت. بیشترین مقدار متان تولید شده از پارچه و پنبه به ترتیب، 9/328 و 1/361 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار برای نمونه های پیش فرآوری شده در دمای 150 درجه سانتی گراد با غلظت 5/0 مولار کربنات سدیم به مدت زمان 120 دقیقه در طی 40 روز به دست آمد. همچنین تحت این شرایط دمایی و غلظت کربنات سدیم، الیاف پلی استر به میزان قابل توجهی هیدرولیز و از ساختار پارچه جدا شدند به طوری که درصد سلولز موجود در جامد باقیمانده پس از پیش فرآوری در حدود 91 درصد بدست آمد. متان تولیدی از ویسکوز طی مدت 40 روز، 7/381 میلی لیتر به ازای هر گرم جامد فرار بود.گرچه تصاویر تهیه شده به روش میکروسکوپ الکترونی روبشی از بهترین نمونه های پیش فرآوری شده و نمونه خام پنبه و پارچه، تغییر محسوسی جز اندکی تورم در ساختار میکروفیبریلی پنبه نشان نمی دهد اما نتایج حاصل از آنالیز ftir نشان دهنده کاهش کریستالینیتی جزء پنبه ای و همچنین تبدیل سلولز نوع اول به نوع دوم است.بنابراین افزایش قدرت جذب، ازبین رفتن ناخالصی ها، کاهش بلورینگی بخش سلولزی و هیدرولیز بخش پلی استری در اثر پیش فرآوری قلیایی را می توان از عوامل افزایش بازده تولید بیوگاز و اتانول در این تحقیق دانست. همچنین نمونه های پیش فرآوری شده پنبه وپارچه خام جهت تعیین میزان گلوکز تولیدی به مدت 72 ساعت توسط آنزیم های سلولاز و بتا گلوکسیداز هیدرولیز شدند. بهترین نمونه های هیدرولیز آنزیمی و همچنین نمونه های خام تحت شرایط تخمیر جداگانه توسط مخمر ساکارومایسیس سرویسیه به منظور تهیه اتانول قرارگرفتند. بیشترین بازده هیدرولیز آنزیمی در نمونه پنبه ای به ترتیب به میزان 9/87 و 9/88 درصد و در نمونه پارچه به ترتیب به میزان 5/79 و 7/81 درصد مشاهده شد. این درحالی است که بازده هیدرولیز آنزیمی نمونه پنبه خام 9/36 درصد و پارچه پیش فرآوری نشده 0/28 درصد بود. بیشترین بازده تولید اتانول از پنبه و پارچه به ترتیب 4/69 و 5/59 درصد بدست آمد.