بررسی روش‌های طراحی آزمایش و آماری در بهینه‌سازی تولید هیدروژن زیستی با روش تخمیر در تاریکی

نویسندگان

1 هیات علمی- سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران

2 کارشناس پژوهشی سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران

doi
10.22034/ijche.2021.243161.1047
چکیده

هیدروژن زیستی دارای بالاترین محتوای انرژی شناخته‌شده تا به امروزاست که بر اثر احتراق آن بخار آب تولید می‌شود و در تبدیل به الکتریسیته در پیل سوختی‌ بازده زیادی دارد؛ در نتیجه منبع منتخب انرژی پایدار در آینده به ‌شمار می‌رود. تولید هیدروژن زیستی با روش تخمیر در تاریکینسبت به روش­های فتوسنتزی برتری‌هایی مانند بی‌نیازی از نور، قابلیت مصرف پیش‌ماده‌های متنوع ازجمله قندهای 5 و 6 کربنه و برخی از پساب‌ها و پس‌ماندهای تبدیلی با آهنگ و بازدهی زیادتری دارد. تولید هیدروژن تخمیری فرایندی پیچیده و متأثر از چندین عامل است که با روش آماری می‌توان تأثیر اندرکنش­ها را به روش بهتری درک کرد. یکی از روش‌های افزایش آهنگ و بازدهی فرایند، بهینه‌سازی تأثیر عوامل انتخابی مانند دما، pH ، نوع و غلظت پیش‌ماده، تلقیح و عوامل دیگر است که تأثیرمؤثر بر پاسخ دارند و می‌توان با به‌کارگیری روش‌های آماری به آن دست یافت. برای غربالگری و رگراسیون از روش ANOVA استفاده شده است.در میان روش‌های آماری گوناگون، طراحی‌ها مانند تک‌عاملی، چندعاملی، تاگوچی، پلاکت- برمن، مرکب مرکزی، باکس-بن­کن، روش تندترین­صعود/ نزول و شبکۀ عصبی­مصنوعی (ANN) و الگوریتم ژنتیک و رویۀ پاسخ سطح (RSM) در تولید هیدروژن تخمیری استفاده می‌شود. مقالۀ گردآوری حاضر بعضی از برتری‌ها و کاستی‌ها و تجزیه‌­و­تحلیل روش‌های طراحی آزمایش و آماری را پوشش می‌دهد. انتخاب روش صحیح غربالگری، طراحی آزمایش و روش آماری باعث درک بیشتر اندرکنش­ها می‌شود و این دانش عمیق در کاهش تعداد آزمایش­ها، هزینه­ها، افزایش بازدهی و بهینه‌سازی فرایند تولید هیدروژن زیستی تخمیردر تاریکیمفید است.