فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

بیان مساله و اهداف: افزایش تقاضای جهانی برای راه حل‌های انرژی پایدار و نیاز به مدیریت مؤثر پسماند منجر به علاقه روزافزون به استفاده از انرژی های تجدیدپذیر شده است. انرژی زیست‌توده در میان انرژی‌های تجدیدپذیر مقام نخست را در عرضه انرژی جهان دارا می‌باشد؛ به گونه‌ای که در سال 2005 حدود 10 درصد عرضه انرژی اولیه جهان از منابع زیست‌توده تأمین گردیده است. مطابق با یافته‌ها، زیست‌توده‌های ارگانیک می‌تواند به عنوان یکی از پتانسیل‌های تولید بیوگاز مطرح باشد. یکی از منابع آلی که به عنوان یک ماده پسماند محلول در آب شناخته شده است، لیکور سیاه می‌باشد. لیکور سیاه معمولاً حاوی غلظت بالایی از ترکیبات آلی مانند اسیدهای چرب فرار و سایر مواد زیست‌تخریب‌پذیر است. این ترکیبات آلی می‌توانند به عنوان یک سوبسترا عمل کنند و منابع کربن و انرژی اضافی را برای میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی مسئول تولید بیوگاز فراهم کنند. وجود این ترکیبات آلی در دسترس در لیکور سیاه به طور بالقوه می‌تواند کارایی کلی فرآیند هضم بی‌هوازی را افزایش دهد و به‌تنهایی منجر به افزایش بازده بیوگاز در مقایسه با استفاده از مواد زائد بیولوژیکی شود. مقالات مرتبط، در راستای تولید بیوگاز به روش پیرولیز مورد بررسی قرارگرفته‌اند که بررسی تأثیر لیکور سیاه در فرایند تولید بیوگاز به روش تخمیر بی‌هوازی به عنوان یک خلأ مشاهده گردید. بر این اساس هدف این مطالعه با بررسی اثرات هم‌افزایی ترکیب لیکور سیاه با پسماند بیولوژیکی، ارائه بینش‌های ارزشمندی در مورد بهینه‌سازی فرآیندهای تولید بیوگاز است که درنهایت به توسعه سیستم‌های انرژی تجدید پذیر کارآمدتر و پایدار کمک می‌کند. مواد و روشها: در این مطالعه نمونه­های مورد آزمایش کاه گندم از مزرعه آموزشی و پژوهشی دانشگاه محقق اردبیلی تهیه گردید. به ­منظور انجام آزمایش­های پیش­استخراج و عملیات پخت کاه گندم، توسط دستگاه برش به اندازه­هایی به طول یک تا سه سانتی‌متر برش داده شدند و جهت رسیدن به رطوبت تعادل در محیط آزمایشگاه قرار داده شدند. برای ساخت راکتور در این آزمایش، از ۹ بطری شیشه‌ای با حجم ثابت 1 لیتر و حجم کارکرد مؤثر ۹/۰ لیتر استفاده شد و هر هاضم به دو بطری 5/1 لیتری جهت دریافت بیوگاز و اندازه‌گیری حجم تولید به روش جابه‌جایی آب متصل شدند. نمونه‌های آماده شده از طریق درب این بطری‌ها وارد راکتور شدند سپس با مهر موم کردن درب آن‌ها امکان خروج گاز اطراف درب از بین برده شد و هاضم‌ها )راکتورها) در داخل یک حمام آبی قرار داده شدند. یکی از شرایط مهم انجام آزمایش، ثابت نگه‌داشتن دمای محیط می‌باشد. برای این منظور استفاده از یک دماسنج دیجیتالی دمای موردنظر را با دقت 1/0± اندازه‌گیری کرده و راکتورها درون حمام آب گرم قرار داده شدند.  این مطالعه شامل سه تیمار با سه تکرار بود. تیمار اول تیمار شاهد با نسبت کربن به نیتروژن ۳۰ به عنوان بهترین نسبت کربن به نیتروژن برای تولید بالاترین حجم بیوگاز بود. در تیمار دوم و سوم میزان لیکور سیاه به ترتیب با نسبت‌های ۵ و ۱۰ درصد وزنی به نمونه‌ها اضافه گردید. نتایج: بالاترین میزان کاهش مربوط به تیمار سوم می‌باشد. مطابق با مدل‌سازی به دست آمده تیمار دوم پتانسیل تولید بیوگاز را به میزان تقریباً ۱۹۰ درصد افزایش داده است. این در حالی است که پتانسیل تولید بیوگاز در تیمار سوم نسبت به تیمار دوم حدود ۳ درصد کاهش داشته است. با توجه به کاهش ۷۸ درصدی تأخیر تولید بیوگاز، کاهش ۳ درصدی پتانسیل تولید بیوگاز می‌تواند قابل چشم پوشی باشد. همچنین در صورتی که بازه زمانی کوتاه‌مدتی برای تولید بیوگاز مدنظر باشد، نیاز به کمترین تأخیر تولید بیوگاز می‌باشد. بر این اساس با جمع‌بندی‌های به دست آمده، می‌توان عنوان کرد تیمار سوم (حضور ۱۰ درصد لیکور سیاه محلول در آب) می‌تواند به عنوان بهترین تیمار با بالاترین بازدهی تولید بیوگاز مطرح شود. نتیجه ­گیری: یافته‌های این مطالعه پتانسیل استفاده از لیکور سیاه را به عنوان ماده اولیه در هضم بی‌هوازی پسماند‌های بیولوژیکی برای افزایش تولید بیوگاز نشان می‌دهد. مشاهده شد که افزودن لیکور سیاه، غنی از ترکیبات آلی به آسانی قابل تجزیه زیستی، عرضه مداوم کربن و منابع انرژی به راحتی قابل‌دسترسی برای میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی مسئول تولید بیوگاز را فراهم می‌کند. این عرضه مداوم مواد آلی به آسانی در دسترس از لیکور سیاه به حفظ سطح فعالیت بالای باکتری‌های هضم کننده برای مدت طولانی کمک کرد و منجر به افزایش و بازده بیوگاز پایدارتر شد.